1. ASME B31.3壁(bi)厚設計計算與對(dui)比分析


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圖 3.jpg


  從(cong)上面的(de)推導過程可知,對于理想的(de)薄壁(bi)圓(yuan)筒管狀(zhuang)設(she)備(bei),如(ru)果要使其強度承受給定(ding)內(nei)壓而不(bu)致(zhi)破壞,所(suo)取的(de)計(ji)算厚(hou)(hou)度應(ying)(ying)與(yu)內(nei)壓和管子直徑的(de)乘積成正比,與(yu)材料的(de)許用應(ying)(ying)力成反(fan)比。經過多年(nian)發展和對公式的(de)不(bu)斷修(xiu)正,形成了(le)目前(qian)廣(guang)泛認可的(de)ASME B31.3經典壁(bi)厚(hou)(hou)計(ji)算公式(3.3.4)或式(3.3.5)。



2. ASME B31.3管道壁厚計(ji)算(suan)方(fang)法


(1)管道的直管部(bu)分所要求的厚度(du)應按公式(3.3.4)確定:


       tm=t+c  (3.3.4)


考慮到鋼廠的負偏差,應選用管道最小壁厚(hou)T≥tm


(2)直(zhi)管的(de)壓力設(she)計公(gong)式中的(de)代號意義如下:


    c--機械裕量(螺(luo)紋或溝槽深(shen)(shen)度)與腐蝕和磨蝕裕量的(de)(de)總和。對于(yu)帶螺(luo)紋的(de)(de)組(zu)件,應采用公稱螺(luo)紋深(shen)(shen)度(ASME B1.20.1的(de)(de)尺(chi)(chi)寸(cun)h或相當的(de)(de)尺(chi)(chi)寸(cun));對于(yu)沒有規定(ding)公差(cha)的(de)(de)機加工表面或槽,應在規定(ding)的(de)(de)切削深(shen)(shen)度加上0.5mm(0.02in)的(de)(de)公差(cha);


   d--管(guan)道內(nei)徑。對于壓力設計計算時,管(guan)道內(nei)徑應是采購技術條件下的最大值;


   D--管道的(de)外徑,如標準(zhun)或技術條件表(biao)列或實(shi)測;


   E--ASME B31.3表A-1A或A1-1B所(suo)列質量系數;


   p--設計內壓(表壓);


   S--材料的許用應力,見ASME B31.3表(biao)A-1;


   T--管壁(bi)厚(實測或按采購(gou)技術條件中的(de)最(zui)小壁(bi)厚);


   tm--包括機加工、腐蝕和(he)磨蝕裕量在(zai)內的所需最小厚(hou)度;


   t--壓力設計厚度;


W--焊縫(feng)結構強度降低(di)系數(shu)。

   

 W 是(shi)考(kao)慮蠕變溫度下新加的一個小于或等(deng)于1的系數。實際(ji)上式(shi)(shi)(3.3.5)和式(shi)(shi)(3.3.6)最(zui)初來源于較(jiao)精確且較(jiao)復雜的拉美(mei)(Lamé)公式(shi)(shi)(在1883年(nian)提出)的經驗近似式(shi)(shi)。


  焊縫接(jie)(jie)頭強(qiang)度降低系數(shu)(shu)W是(shi)引(yin)起焊縫接(jie)(jie)頭失效的名(ming)義應(ying)(ying)力與相同(tong)持(chi)久時(shi)間(jian)母材(cai)失效的名(ming)義應(ying)(ying)力的比,在(zai)缺少更多可(ke)用數(shu)(shu)據的情況(kuang)下(xia)(如蠕變試驗),對于所(suo)有材(cai)料(liao),在(zai)溫(wen)(wen)度不大于510℃(950℉)時(shi),應(ying)(ying)取(qu)為1.0,在(zai)溫(wen)(wen)度815℃(1500°℉)時(shi),應(ying)(ying)取(qu)為0.5。中間(jian)溫(wen)(wen)度的強(qiang)度降低系數(shu)(shu)應(ying)(ying)使用線性內(nei)插(cha)法(fa)取(qu)得(de)。對于溫(wen)(wen)度高于815℃(1500°℉)的情況(kuang),由設計者負責(ze)確定強(qiang)度降低系數(shu)(shu)。


  使用(yong)焊(han)縫接頭的(de)蠕變試(shi)驗(yan)來確定強度降低(di)系數時,宜使用(yong)全(quan)厚度橫截面焊(han)縫試(shi)樣(yang)試(shi)驗(yan),其(qi)持(chi)久(jiu)時間不低(di)于1000h。除非設(she)計者考慮由于橫穿焊(han)縫應力重新分配(pei)的(de)影響(xiang),應使用(yong)全(quan)厚度焊(han)縫試(shi)樣(yang)。


Y--當t/D/6時從ASME B31.3表查得系數,見(jian)表3.3.18。對于中間溫度,Y值可用內插法求得。


表 18.jpg


(3)承受內壓(ya)的直(zhi)管。


    ①. 當t<D/6時,直管的(de)內壓(ya)設計(ji)厚度,應(ying)不(bu)小于式(3.3.5)或式(3.3.6)計(ji)算(suan)出(chu)的(de)厚度:


式 5.jpg


    ②. 當t≥D/6時或p/SE>0.385時,直管的內壓(ya)設計(ji)厚度要對諸如失(shi)效機理、疲勞影響和熱應力等因素予以特殊考慮(lv)。


(4)承受(shou)外壓的(de)直管。


   確定(ding)承受外壓的(de)(de)直(zhi)管的(de)(de)壁厚和剛性加(jia)強(qiang)要求(qiu)時,應遵照(zhao)BPV規(gui)范(fan)VII卷(juan)第1冊UG-28至UG-30規(gui)定(ding)的(de)(de)程(cheng)序,使(shi)用UG-29規(gui)定(ding)的(de)(de)兩剛性加(jia)強(qiang)圈斷面中(zhong)心線間長度(du)作(zuo)為(wei)設(she)(she)計長度(du)Lo。作(zuo)為(wei)例外的(de)(de)是當(dang)P.2的(de)(de)S值(zhi)應是在設(she)(she)計溫度(du)下管道材(cai)料下列數值(zhi)中(zhong)較小值(zhi):


   ①. 1.5倍ASME B31.3附錄表A-1的許用應力;

   ②. 0.9倍(bei)列于第(di)II卷D篇表Y-1相應材料屈服強度。

(第(di)VII卷中的符號D。相當于ASME B31.3中的D)





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