首先,我們講最基本原理,并說明前提條件:
嚴(yán)格地講,本文所講的是工業(yè)管道中受內(nèi)壓的薄壁管道的壁厚計算。然而,這足以涵蓋化工裝置中99.9%的管道。
按照材料力學(xué),受內(nèi)壓的薄壁管道受力狀態(tài)為二向應(yīng)力狀態(tài),按照第三強度理論,其壁厚控制原則為最大剪應(yīng)力不超過材料在設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力。其中,最大剪應(yīng)力對于薄壁鋼管(薄壁鋼管,即管道壁厚較薄,徑向應(yīng)力可以忽略,如壁厚<管子外徑/6,徑向應(yīng)力接近于0的鋼管)來說,為PD/2t(t為有效壁厚)。
所以,最基本的原理就是PD/2t=[σ]。([σ]為鋼管設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力)。這是各類承受內(nèi)壓管道的壁厚計算理論的源泉,長輸管道、工業(yè)管道、公用管道莫不如此(在世界其它各國的標(biāo)準(zhǔn)中,也有采用第四強度理論的,則上述公式必然又有變化)。然而,到了具體的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中,這個公式又有了些許變化,這是因為不同行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對于設(shè)計安全性的控制思路不同。
那么,對于上述基本公式,我們再來談?wù)劦脑S用應(yīng)力。
按照ASMEB31.3,許用應(yīng)力一般取材料屈服強度、抗拉強度的1/n,并考慮其它因素,并不那么神秘(應(yīng)力分析時一次應(yīng)力的許用應(yīng)力,也是這個應(yīng)力,二次應(yīng)力的許用應(yīng)力,則由該應(yīng)力根據(jù)低周疲勞下的安定性準(zhǔn)則演化而來)。
其實,上面的都不重要,下面的才重要:
今天我們主要講工業(yè)管道薄壁模型(壁厚<管子外徑/6)的壁厚計算。
式中,許用應(yīng)力可查我們本文的附表-《許用應(yīng)力查詢》,焊縫系數(shù)見附件程序說明。查詢溫度系數(shù)時,我們需注意:壓力管道常用鋼材中,20、Q235B、Cr-Mo低合金鋼均為鐵素體鋼,而各類300系列奧氏體不銹鋼則為奧氏體鋼。厚度負(fù)偏差,一般根據(jù)項目的統(tǒng)一規(guī)定,若項目設(shè)計無統(tǒng)一規(guī)定時,也可取負(fù)偏差12.5%,本文程序填寫0.125。
若項目現(xiàn)場用于管道試壓等臨時接管壁厚計算時,只需要考慮待用鋼管的實測壁厚大于上表的計算壁厚即可保證安全!
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