1. ASME B31.3壁厚(hou)設計計算與對比(bi)分析


從(cong)上面的推導(dao)過(guo)程(cheng)可知,對于理(li)想的薄(bo)壁(bi)圓筒管狀設備,如(ru)果(guo)要使其(qi)強度承受給定內(nei)壓(ya)而(er)不致破壞(huai),所(suo)取的計算厚度應與內(nei)壓(ya)和管子直徑的乘積成(cheng)正比(bi),與材料的許用應力成(cheng)反比(bi)。經過(guo)多年發展和對公式的不斷修正,形成(cheng)了目(mu)前廣泛認可的ASME B31.3經典壁(bi)厚計算公式(3.3.4)或式(3.3.5)。
2. ASME B31.3管道壁(bi)厚計算(suan)方(fang)法
(1)管道的直管部(bu)分所要求(qiu)的厚度應按(an)公式(shi)(3.3.4)確定:
tm=t+c (3.3.4)
考慮到鋼廠的負偏(pian)差,應選用管道最(zui)小壁厚T≥tm
(2)直管的壓力(li)設(she)計公式中的代號意義如下(xia):
c--機械裕量(liang)(liang)(螺(luo)(luo)紋或(huo)溝槽深(shen)度)與腐蝕和磨蝕裕量(liang)(liang)的(de)(de)總和。對(dui)于帶螺(luo)(luo)紋的(de)(de)組件,應(ying)采用公(gong)稱(cheng)螺(luo)(luo)紋深(shen)度(ASME B1.20.1的(de)(de)尺寸h或(huo)相當的(de)(de)尺寸);對(dui)于沒有規(gui)定公(gong)差的(de)(de)機加(jia)(jia)工表(biao)面或(huo)槽,應(ying)在規(gui)定的(de)(de)切削(xue)深(shen)度加(jia)(jia)上0.5mm(0.02in)的(de)(de)公(gong)差;
d--管道內(nei)徑。對于壓力設計(ji)計(ji)算時,管道內(nei)徑應是采購(gou)技術(shu)條件下(xia)的最(zui)大值(zhi);
D--管道的(de)外徑,如標(biao)準或技術條件(jian)表列或實測(ce);
E--ASME B31.3表A-1A或A1-1B所(suo)列質量系數;
p--設計內(nei)壓(表(biao)壓);
S--材料的許用應力,見ASME B31.3表A-1;
T--管壁厚(hou)(hou)(實(shi)測或按采(cai)購(gou)技術條件中的最小壁厚(hou)(hou));
tm--包括機加(jia)工、腐(fu)蝕和磨蝕裕量在內的(de)所需(xu)最小厚度(du);
t--壓(ya)力設計厚度;
W--焊(han)縫結構強度降低系數。
W 是考慮(lv)蠕變溫度(du)下新加的(de)一個小于(yu)或等于(yu)1的(de)系數。實際(ji)上式(shi)(3.3.5)和式(shi)(3.3.6)最初來源于(yu)較精確且較復雜(za)的(de)拉美(Lamé)公(gong)式(shi)(在1883年提(ti)出)的(de)經(jing)驗近似式(shi)。
焊縫接頭強(qiang)度降(jiang)(jiang)低系數W是引起(qi)焊縫接頭失(shi)效的名義應(ying)(ying)力與相(xiang)同持久時間(jian)母材失(shi)效的名義應(ying)(ying)力的比(bi),在缺少(shao)更多可用數據的情(qing)況下(如蠕變試(shi)驗),對于所有材料,在溫(wen)度不大于510℃(950℉)時,應(ying)(ying)取為1.0,在溫(wen)度815℃(1500°℉)時,應(ying)(ying)取為0.5。中(zhong)間(jian)溫(wen)度的強(qiang)度降(jiang)(jiang)低系數應(ying)(ying)使用線(xian)性內插(cha)法取得。對于溫(wen)度高于815℃(1500°℉)的情(qing)況,由設計者負(fu)責確定強(qiang)度降(jiang)(jiang)低系數。
使用(yong)焊(han)縫(feng)接頭的蠕變試驗(yan)來確定強度降(jiang)低系(xi)數時(shi),宜使用(yong)全厚度橫截(jie)面(mian)焊(han)縫(feng)試樣(yang)試驗(yan),其持久時(shi)間不低于(yu)1000h。除(chu)非設計者(zhe)考(kao)慮由于(yu)橫穿焊(han)縫(feng)應(ying)力重新分配的影響,應(ying)使用(yong)全厚度焊(han)縫(feng)試樣(yang)。
Y--當t/D/6時從ASME B31.3表查(cha)得(de)(de)系數,見表3.3.18。對(dui)于(yu)中間溫(wen)度,Y值可用內插(cha)法求得(de)(de)。

(3)承受內壓的直管。
①. 當t<D/6時,直(zhi)管的內壓設(she)計厚(hou)度,應(ying)不小于式(3.3.5)或式(3.3.6)計算出(chu)的厚(hou)度:

②. 當(dang)t≥D/6時或p/SE>0.385時,直管的(de)內壓(ya)設計厚度(du)要對諸(zhu)如失效機(ji)理、疲(pi)勞影(ying)響和熱應力(li)等因素予以(yi)特殊考慮(lv)。
(4)承受(shou)外壓(ya)的(de)直管。
確定承(cheng)受外壓的(de)直管(guan)的(de)壁(bi)厚和剛性加強要求時,應(ying)遵照(zhao)BPV規范(fan)VII卷第1冊UG-28至UG-30規定的(de)程(cheng)序,使(shi)用(yong)UG-29規定的(de)兩剛性加強圈斷面(mian)中心線(xian)間長度(du)作為(wei)設計(ji)長度(du)Lo。作為(wei)例(li)外的(de)是當P.2的(de)S值應(ying)是在(zai)設計(ji)溫(wen)度(du)下(xia)管(guan)道材料下(xia)列(lie)數值中較小值:
①. 1.5倍ASME B31.3附錄(lu)表A-1的許(xu)用應力;
②. 0.9倍列于第(di)II卷(juan)D篇表Y-1相(xiang)應(ying)材料屈服強度。
(第VII卷中的(de)符號D。相(xiang)當于ASME B31.3中的(de)D)

