1. ASME B31.3壁厚(hou)設計計算與(yu)對比分析(xi)


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圖 3.jpg


  從上(shang)面的(de)推導過(guo)程可知,對于理想的(de)薄壁圓筒管狀設備,如果要使其強度承受給(gei)定內壓(ya)而不(bu)致(zhi)破(po)壞,所取的(de)計(ji)算厚(hou)(hou)度應與(yu)內壓(ya)和管子(zi)直徑的(de)乘(cheng)積(ji)成(cheng)(cheng)正(zheng)比,與(yu)材料的(de)許用應力成(cheng)(cheng)反比。經(jing)過(guo)多(duo)年發展和對公(gong)式的(de)不(bu)斷修正(zheng),形(xing)成(cheng)(cheng)了(le)目前廣泛(fan)認(ren)可的(de)ASME B31.3經(jing)典壁厚(hou)(hou)計(ji)算公(gong)式(3.3.4)或(huo)式(3.3.5)。



2. ASME B31.3管(guan)道壁厚計算方法(fa)


(1)管(guan)(guan)道的(de)直(zhi)管(guan)(guan)部分所要求的(de)厚度應按公式(3.3.4)確定:


       tm=t+c  (3.3.4)


考慮(lv)到鋼廠的負偏差,應選用管道(dao)最(zui)小壁厚(hou)T≥tm


(2)直管的(de)壓力設計公式中的(de)代號意義(yi)如(ru)下:


    c--機(ji)械裕量(螺紋(wen)或(huo)溝(gou)槽深度)與腐蝕(shi)和(he)磨蝕(shi)裕量的(de)(de)總和(he)。對(dui)于(yu)帶螺紋(wen)的(de)(de)組件(jian),應(ying)采用公(gong)稱(cheng)螺紋(wen)深度(ASME B1.20.1的(de)(de)尺寸h或(huo)相當的(de)(de)尺寸);對(dui)于(yu)沒(mei)有(you)規定公(gong)差的(de)(de)機(ji)加工(gong)表面或(huo)槽,應(ying)在規定的(de)(de)切削(xue)深度加上(shang)0.5mm(0.02in)的(de)(de)公(gong)差;


   d--管道(dao)內徑。對于壓力(li)設計計算時(shi),管道(dao)內徑應(ying)是采(cai)購技術條(tiao)件(jian)下的最大值;


   D--管道的(de)外徑,如標準或技術條件表列(lie)或實(shi)測;


   E--ASME B31.3表A-1A或A1-1B所列質量(liang)系數;


   p--設計內壓(表(biao)壓);


   S--材料的許用應力,見ASME B31.3表A-1;


   T--管(guan)壁厚(hou)(實測(ce)或按采(cai)購(gou)技術條(tiao)件中的最小壁厚(hou));


   tm--包括機加工、腐蝕(shi)(shi)和(he)磨蝕(shi)(shi)裕(yu)量在(zai)內(nei)的(de)所需(xu)最小厚度(du);


   t--壓力設(she)計厚度;


W--焊縫(feng)結構(gou)強度(du)降低系數。

   

 W 是考慮蠕變溫度下新加的一個小于(yu)或等于(yu)1的系數(shu)。實際上(shang)式(3.3.5)和式(3.3.6)最(zui)初來源于(yu)較精確(que)且較復雜的拉美(Lamé)公式(在1883年提出)的經驗近似式。


  焊(han)縫(feng)接頭強(qiang)度(du)(du)降低系數W是引起焊(han)縫(feng)接頭失(shi)效(xiao)的(de)名義(yi)應(ying)(ying)力(li)與相同持久(jiu)時(shi)間(jian)(jian)母材失(shi)效(xiao)的(de)名義(yi)應(ying)(ying)力(li)的(de)比,在缺少更多可(ke)用數據(ju)的(de)情(qing)況(kuang)下(如蠕變試驗),對(dui)于所有材料,在溫度(du)(du)不大于510℃(950℉)時(shi),應(ying)(ying)取(qu)為1.0,在溫度(du)(du)815℃(1500°℉)時(shi),應(ying)(ying)取(qu)為0.5。中間(jian)(jian)溫度(du)(du)的(de)強(qiang)度(du)(du)降低系數應(ying)(ying)使(shi)用線性內插法取(qu)得。對(dui)于溫度(du)(du)高于815℃(1500°℉)的(de)情(qing)況(kuang),由(you)設計(ji)者負責確定強(qiang)度(du)(du)降低系數。


  使用焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)接頭的(de)蠕變試(shi)驗來確定強度(du)降低系數時,宜使用全厚(hou)度(du)橫(heng)截面焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)試(shi)樣(yang)試(shi)驗,其持久時間(jian)不低于1000h。除非設計者考慮(lv)由于橫(heng)穿(chuan)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)應力重新分(fen)配的(de)影響(xiang),應使用全厚(hou)度(du)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)試(shi)樣(yang)。


Y--當t/D/6時從ASME B31.3表查(cha)得系數,見表3.3.18。對于中間溫度,Y值可用內(nei)插法求(qiu)得。


表 18.jpg


(3)承受內壓的直管。


    ①. 當t<D/6時,直管的內壓設計厚(hou)度,應不(bu)小于式(shi)(3.3.5)或式(shi)(3.3.6)計算出的厚(hou)度:


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    ②. 當(dang)t≥D/6時(shi)或p/SE>0.385時(shi),直管的內壓設計厚度要對諸如(ru)失效機理、疲勞(lao)影響和熱應力等因素予(yu)以特殊考慮。


(4)承受外壓的直管。


   確(que)定(ding)(ding)承受(shou)外壓的(de)直(zhi)管的(de)壁厚和剛性加(jia)強要(yao)求時(shi),應(ying)遵照BPV規范VII卷(juan)第1冊UG-28至UG-30規定(ding)(ding)的(de)程序,使用(yong)UG-29規定(ding)(ding)的(de)兩剛性加(jia)強圈斷(duan)面中(zhong)心(xin)線間長度(du)作為(wei)設(she)計長度(du)Lo。作為(wei)例外的(de)是(shi)當(dang)P.2的(de)S值應(ying)是(shi)在設(she)計溫度(du)下管道材料(liao)下列(lie)數值中(zhong)較小值:


   ①. 1.5倍ASME B31.3附錄表A-1的(de)許用應力(li);

   ②. 0.9倍列于第II卷D篇表(biao)Y-1相應材料(liao)屈服強度。

(第VII卷中的(de)符號D。相當(dang)于ASME B31.3中的(de)D)





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