①. 不銹鋼管及管件壁厚的確定,一般由工藝提出操作工況條件,經(jīng)管道設(shè)計(jì)計(jì)算后,提交“管道壁厚計(jì)算表”,由管道設(shè)計(jì)圓整并選擇標(biāo)準(zhǔn)的管道壁厚(特殊材質(zhì)管子壁厚除外)。


  內(nèi)壓直管金屬直管的壁厚計(jì)算在GB 50316、SH 3059、GB/T 20801、ASME B31.1、ASME B31.3等規(guī)范均有介紹。地上管道的壁厚一般按環(huán)向應(yīng)力設(shè)計(jì),與地下管道的壁厚設(shè)計(jì)方法相同。



  承受外壓的直管厚度和加強(qiáng)要求,應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB150《壓力容器》的規(guī)定。


  國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)常用鋼管和鋼板的許用應(yīng)力由GB50316-2000中表A.0.1和表A.0.2中取值。美標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)常用鋼管和鋼板的許用應(yīng)力由ASME B31.3中表A-1中取值;用于高壓蒸汽的管道,其鋼管和鋼板的許用應(yīng)力由 ASME B31.1中表A-1、A-2、A-3中取值。


②. 各種工況下鋼管及鋼制管件的最小厚度應(yīng)滿足以下要求。


  a. 管子壁厚不應(yīng)小于:按規(guī)定計(jì)算的壁厚;按D0 / 150(D0 管子外徑,mm)確定的管子壁厚。最小選用壁厚應(yīng)符合表16.31要求。


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  b. 劇烈循環(huán)條件或A1類流體的管道,采用不銹鋼管子及對焊管件時(shí),不應(yīng)小于表16.32所列的厚度。


  c. 外螺紋的鋼管和外螺紋鋼管件的最小厚度應(yīng)按表16.33的規(guī)定。


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  d. 內(nèi)螺紋管件及承插焊管件的厚度應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。


  e. 選用低壓流體輸送用焊接鋼管的系列厚度及現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)號應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T3092《低壓流體輸送用焊接鋼管》及GB/T 3091《低壓流體輸送用鍍鋅焊接鋼管》中的加厚管子,可用于輸送設(shè)計(jì)壓力小于或等于1.6MPa和設(shè)計(jì)溫度在0~200℃的C類流體。普通厚度的管子僅用于D類流體。


③. 工業(yè)管道壁厚等級的確定方法


   按上述的管道壁厚方法計(jì)算值先按四舍五入的原則進(jìn)行圓整,然后查相應(yīng)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn),與計(jì)算值最接近且稍高的對應(yīng)壁厚就是該管道的公稱壁厚。有對應(yīng)管子表號時(shí),就用管子表號表示;無對應(yīng)管子表號時(shí),就用壁厚值表示。管子表號或壁厚值所表示的參數(shù)就是該管道的公稱壁厚等級。


   對于不宜靠用標(biāo)準(zhǔn)中公稱壁厚的管道,例如管道應(yīng)力不允許有太大壁厚的管道元件,大批量同規(guī)格的管道元件,由昂貴材料制造的管道元件等,其壁厚等級應(yīng)按計(jì)算值就近圓整取值。管道上其他組成件(如彎頭、三通、異徑管、封頭等),也以上述確定的數(shù)字或代號表示其公稱壁厚等級,并由此確定它們與管子是等強(qiáng)度的。


④. 管道器材受壓元件的壁厚選用,應(yīng)符合下列要求;


   管道器材受壓元件的最小壁厚應(yīng)考慮腐蝕、浸蝕、磨損、負(fù)偏差及螺紋或開槽深度裕量;按強(qiáng)度計(jì)算管道器材受壓元件壁厚時(shí),應(yīng)考慮由于支撐、結(jié)冰、回填土等附加載荷的影響,當(dāng)由此增加的壁厚產(chǎn)生過大的局部應(yīng)力和在結(jié)構(gòu)上無法解決時(shí),應(yīng)通過附加支撐、拉桿等不增加壁厚的措施來保證其強(qiáng)度。



工程應(yīng)用:某蒸汽管子壁厚計(jì)算實(shí)例


某蒸汽管道,設(shè)計(jì)壓力為3.0MPa,設(shè)計(jì)溫度為350℃,欲選用外徑為219mm的無縫鋼管,求管材的壁厚(管材的材質(zhì)為20優(yōu)質(zhì)碳素鋼,許用應(yīng)力為90MPa,附加厚度規(guī)定采用2mm)。


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工程應(yīng)用:某蒸汽管道壁厚強(qiáng)度的驗(yàn)算


某蒸汽管道為325mm×8mmm,蒸汽壓力為2.5Ma,需驗(yàn)算管子壁厚是否符合強(qiáng)度要求(許用應(yīng)力值為100MPa,厚度附加值采用2.0mm)。


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工程應(yīng)用:某已用多年彎頭壁厚的核算


  某兩相流管道219mm×6mnm,設(shè)計(jì)壓力p=3.8MPa,設(shè)計(jì)溫度t=250℃,在投運(yùn)若干年后,檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)各彎頭外弧側(cè)壁厚因沖刷減薄了0.5mm,問:是否可繼續(xù)使用?


  查閱技術(shù)文件檔案資料,這批彎頭是由無縫鋼管彎制的PN4.0熱壓彎頭,材質(zhì)20g,DN200,外徑和壁厚為$219mm X6mnm,彎頭外弧、內(nèi)弧和左右兩側(cè)各點(diǎn)實(shí)測最小壁厚為6mm,彎曲半徑R=305mm


  根據(jù)附錄查得鋼材2在250℃的許用應(yīng)力為110MPa。許用應(yīng)力修正系數(shù)n取1。溫度修正系數(shù)Y取0.4。因有兩相流動工況,附加厚度C取2。


  解:由條件知當(dāng)時(shí),直管的計(jì)算壁厚為:


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  原彎頭的附加厚度有2.711mm,有余量,盡管因汽水沖刷減薄了0.5mm,彎頭最薄處壁厚為5.5mm,已經(jīng)到達(dá)最小壁厚值,應(yīng)更換新材料。



工程應(yīng)用:某三通壁厚的核算


  某管道設(shè)計(jì)壓力p=2.5MPa,,設(shè)計(jì)溫度t=250℃,準(zhǔn)備采用的219mm 等徑三通,材料為20鋼(GB3087),實(shí)測該三通最小壁厚為5.8mm,需要校核計(jì)算。


  設(shè)計(jì)溫度 t=250℃,低于20鋼的最高使用溫度上限,材料為20鋼材質(zhì)是可以的。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)查得,鋼材20鋼在250℃下的許用應(yīng)力為110MPa。溫度修正系數(shù)Y選取0.4。


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  因此,三通實(shí)測最小壁厚5.8mm,大于計(jì)算的最小壁厚5.08mm是可行的。



工程應(yīng)用:某試壓用盲板最小厚度的計(jì)算


  夾在兩法蘭之間的盲板,其計(jì)算厚度可按式(16.3)確定。用整體鋼板制造時(shí),式中焊接接頭系數(shù)等于1.0。對于永久性盲板應(yīng)按式(16.5)增加厚度附加量。某試壓用盲板最小厚度見表16.34。





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