1. ASME B31.3壁厚設(she)計(ji)計(ji)算(suan)與(yu)對比分(fen)析
從上(shang)面的(de)(de)(de)(de)推導過程(cheng)可(ke)知,對(dui)于理想的(de)(de)(de)(de)薄壁圓筒管狀設(she)備,如果要使(shi)其強(qiang)度承受給定內壓而(er)不(bu)致破壞,所(suo)取的(de)(de)(de)(de)計算(suan)厚度應(ying)與內壓和管子直徑的(de)(de)(de)(de)乘積成(cheng)正比(bi),與材料的(de)(de)(de)(de)許(xu)用應(ying)力成(cheng)反比(bi)。經(jing)過多年發展(zhan)和對(dui)公式的(de)(de)(de)(de)不(bu)斷修(xiu)正,形(xing)成(cheng)了目前(qian)廣泛認可(ke)的(de)(de)(de)(de)ASME B31.3經(jing)典壁厚計算(suan)公式(3.3.4)或式(3.3.5)。
2. ASME B31.3管道壁厚計(ji)算(suan)方法
(1)管道的直管部分所要求的厚(hou)度(du)應按公(gong)式(3.3.4)確定(ding):
tm=t+c (3.3.4)
考(kao)慮(lv)到鋼廠的負偏差(cha),應選(xuan)用管道最小壁厚T≥tm
(2)直管的壓力設計公式(shi)中(zhong)的代(dai)號意義如(ru)下:
c--機械裕量(螺紋(wen)或溝槽(cao)(cao)深度(du))與腐蝕和(he)磨(mo)蝕裕量的(de)(de)總和(he)。對于帶螺紋(wen)的(de)(de)組件,應采用公(gong)稱螺紋(wen)深度(du)(ASME B1.20.1的(de)(de)尺(chi)寸h或相當的(de)(de)尺(chi)寸);對于沒有規(gui)定公(gong)差(cha)的(de)(de)機加工表面(mian)或槽(cao)(cao),應在規(gui)定的(de)(de)切削(xue)深度(du)加上0.5mm(0.02in)的(de)(de)公(gong)差(cha);
d--管(guan)道內(nei)徑(jing)。對于壓力設計計算時,管(guan)道內(nei)徑(jing)應(ying)是采購(gou)技術條件下的最大值;
D--管(guan)道的外徑,如標準(zhun)或技(ji)術條件(jian)表列(lie)或實測;
E--ASME B31.3表(biao)A-1A或A1-1B所列質量系數;
p--設計(ji)內壓(ya)(ya)(表(biao)壓(ya)(ya));
S--材料的許用應(ying)力,見ASME B31.3表A-1;
T--管壁厚(hou)(實(shi)測或按采購技術(shu)條件中的最(zui)小壁厚(hou));
tm--包括機加工、腐蝕和磨蝕裕(yu)量在內的(de)所(suo)需(xu)最小厚度;
t--壓力設計厚(hou)度;
W--焊縫結構(gou)強度降低系數。
W 是考慮蠕變(bian)溫度下新加(jia)的(de)一個小于或(huo)等于1的(de)系數。實(shi)際上式(shi)(3.3.5)和式(shi)(3.3.6)最初(chu)來源(yuan)于較精(jing)確且較復雜的(de)拉(la)美(Lamé)公(gong)式(shi)(在1883年(nian)提出(chu))的(de)經驗近似式(shi)。
焊(han)縫(feng)接頭(tou)強(qiang)度(du)降(jiang)低系(xi)數(shu)W是(shi)引起焊(han)縫(feng)接頭(tou)失效(xiao)(xiao)的名(ming)義(yi)應力(li)與相(xiang)同持久時間母材失效(xiao)(xiao)的名(ming)義(yi)應力(li)的比,在缺(que)少更(geng)多可(ke)用數(shu)據的情(qing)況(kuang)下(xia)(如(ru)蠕變試驗),對于(yu)(yu)所有材料,在溫度(du)不大于(yu)(yu)510℃(950℉)時,應取為1.0,在溫度(du)815℃(1500°℉)時,應取為0.5。中間溫度(du)的強(qiang)度(du)降(jiang)低系(xi)數(shu)應使用線(xian)性內插法取得。對于(yu)(yu)溫度(du)高于(yu)(yu)815℃(1500°℉)的情(qing)況(kuang),由設計(ji)者負責確(que)定強(qiang)度(du)降(jiang)低系(xi)數(shu)。
使用(yong)焊(han)縫(feng)接頭的(de)蠕變試驗來確定(ding)強(qiang)度(du)降低系數時(shi),宜使用(yong)全(quan)厚(hou)度(du)橫截面焊(han)縫(feng)試樣試驗,其持久時(shi)間不低于(yu)1000h。除非設計者考(kao)慮由(you)于(yu)橫穿焊(han)縫(feng)應力重新分配的(de)影響(xiang),應使用(yong)全(quan)厚(hou)度(du)焊(han)縫(feng)試樣。
Y--當t/D/6時(shi)從ASME B31.3表查得(de)(de)系數(shu),見(jian)表3.3.18。對于中間溫度,Y值可用內插法(fa)求得(de)(de)。
(3)承受內壓的直管。
①. 當t<D/6時,直管的內(nei)壓設計厚度(du),應(ying)不小于式(shi)(3.3.5)或式(shi)(3.3.6)計算出的厚度(du):
②. 當(dang)t≥D/6時(shi)或(huo)p/SE>0.385時(shi),直管的內壓設計厚度(du)要對諸如失效機(ji)理、疲勞影響(xiang)和(he)熱應力等因素予以特殊考慮。
(4)承受外(wai)壓(ya)的直管。
確定承受外壓的(de)直管的(de)壁(bi)厚和剛(gang)性加(jia)強要求時(shi),應(ying)遵照BPV規范VII卷第1冊UG-28至UG-30規定的(de)程序(xu),使用UG-29規定的(de)兩剛(gang)性加(jia)強圈斷(duan)面中心線間長度(du)作為設(she)計長度(du)Lo。作為例(li)外的(de)是當P.2的(de)S值(zhi)應(ying)是在設(she)計溫度(du)下(xia)管道材料下(xia)列數值(zhi)中較小(xiao)值(zhi):
①. 1.5倍ASME B31.3附錄表A-1的許(xu)用應力;
②. 0.9倍列(lie)于第II卷D篇(pian)表Y-1相(xiang)應材料屈(qu)服強度。
(第VII卷中的符號(hao)D。相當于ASME B31.3中的D)