有的(de)設計(ji)(ji)人(ren)員咨詢浙江至(zhi)德鋼業有限公(gong)司工程師工業管道(dao)與輸(shu)氣管道(dao)的(de)壁厚計(ji)(ji)算是否(fou)可(ke)以統一或者(zhe)互相替代(dai)使用？因兩(liang)者(zhe)的(de)壁厚計(ji)(ji)算具有以下區別，所(suo)以肯定是不能混用的(de)。
一、工業(ye)管(guan)道(dao)與輸氣管(guan)道(dao)直管(guan)壁厚計算公式比較
1. 壁厚(hou)計算理論基礎比較
承受內壓的(de)直管屬(shu)于(yu)旋轉殼體的(de)一(yi)(yi)種(zhong)，旋轉殼體應(ying)(ying)(ying)力(li)分析理(li)論有兩(liang)類(lei)(lei)：一(yi)(yi)類(lei)(lei)是忽(hu)略彎矩(ju)的(de)無力(li)矩(ju)理(li)論一(yi)(yi)-薄(bo)膜理(li)論，導出的(de)是壁(bi)厚(hou)計(ji)算的(de)薄(bo)膜應(ying)(ying)(ying)力(li)公式，該公式計(ji)算的(de)是沿(yan)壁(bi)厚(hou)均(jun)勻分布(bu)的(de)兩(liang)向(xiang)應(ying)(ying)(ying)力(li)，即軸向(xiang)應(ying)(ying)(ying)力(li)和(he)周向(xiang)應(ying)(ying)(ying)力(li)，忽(hu)略了(le)徑向(xiang)應(ying)(ying)(ying)力(li)。另(ling)一(yi)(yi)類(lei)(lei)是彈性力(li)學應(ying)(ying)(ying)力(li)分析理(li)論一(yi)(yi)一(yi)(yi)拉(la)美公式，共三(san)個方向(xiang)的(de)應(ying)(ying)(ying)力(li)，周向(xiang)應(ying)(ying)(ying)力(li)和(he)徑向(xiang)應(ying)(ying)(ying)力(li)沿(yan)壁(bi)厚(hou)非線性分布(bu)，軸向(xiang)應(ying)(ying)(ying)力(li)沿(yan)壁(bi)厚(hou)均(jun)勻分布(bu)。
GB 50251《輸(shu)氣(qi)(qi)管道(dao)工程設計規范(fan)》采用(yong)ASME B31.8《輸(shu)氣(qi)(qi)和配(pei)氣(qi)(qi)管道(dao)系統》的(de)壁(bi)(bi)厚計算公(gong)(gong)式(shi)，公(gong)(gong)式(shi)源于無(wu)力(li)(li)矩理(li)(li)論(lun)的(de)薄膜理(li)(li)論(lun)應力(li)(li)公(gong)(gong)式(shi)。GB／T 20801、GB 50316、SH／T 3059等(deng)標(biao)準采用(yong)ASME B31.3《工藝管道(dao)》的(de)壁(bi)(bi)厚計算公(gong)(gong)式(shi)，公(gong)(gong)式(shi)是拉美(mei)公(gong)(gong)式(shi)的(de)經(jing)驗(yan)近似式(shi)。輸(shu)氣(qi)(qi)管道(dao)壁(bi)(bi)厚計算公(gong)(gong)式(shi)的(de)理(li)(li)論(lun)基礎采用(yong)無(wu)力(li)(li)矩理(li)(li)論(lun)-薄膜理(li)(li)論(lun)，而工業管道(dao)采用(yong)彈性(xing)力(li)(li)學(xue)應力(li)(li)分析理(li)(li)論(lun)-拉美(mei)公(gong)(gong)式(shi)。
2. 安全系數取值方式的比(bi)較
輸氣(qi)管(guan)(guan)道(dao)由于需穿越城(cheng)市、村鎮等，根據管(guan)(guan)道(dao)通過區(qu)域的(de)(de)(de)(de)不同條件，采(cai)用(yong)改變管(guan)(guan)道(dao)應力水平(ping)（即改變管(guan)(guan)道(dao)壁厚）以強(qiang)度確(que)保管(guan)(guan)道(dao)自(zi)身的(de)(de)(de)(de)安(an)全(quan)，為管(guan)(guan)道(dao)周圍環境(jing)提供(gong)安(an)全(quan)保障（采(cai)用(yong)不同的(de)(de)(de)(de)強(qiang)度設(she)(she)計系(xi)數F）的(de)(de)(de)(de)理(li)念，同時也體現了管(guan)(guan)道(dao)的(de)(de)(de)(de)經(jing)濟成本(ben)的(de)(de)(de)(de)合理(li)性。GB50251中規定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)度設(she)(she)計系(xi)數F值，一級地(di)區(qu)為0.8，四級地(di)區(qu)為0.4。強(qiang)度設(she)(she)計系(xi)數F值的(de)(de)(de)(de)規定(ding)(ding)與取值源自(zi)ASME B31.8《輸氣(qi)和配氣(qi)管(guan)(guan)道(dao)系(xi)統》。
工(gong)業管(guan)道(dao)壁厚計(ji)(ji)算中(zhong)(zhong)，設計(ji)(ji)溫度(du)下的(de)(de)(de)(de)(de)材(cai)(cai)料(liao)許用(yong)(yong)應(ying)力(li)由(you)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)力(li)學(xue)性(xing)能除以相(xiang)應(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)安全(quan)(quan)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)而得，GB／T 20801、GB 50316、SH／T 3059規(gui)(gui)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)材(cai)(cai)料(liao)安全(quan)(quan)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)與GB 150中(zhong)(zhong)材(cai)(cai)料(liao)安全(quan)(quan)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)要求相(xiang)同(tong)。由(you)于(yu)(yu)工(gong)業管(guan)道(dao)處(chu)于(yu)(yu)有(you)限(xian)范(fan)圍(wei)的(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)廠環境中(zhong)(zhong)，材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)安全(quan)(quan)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)根據材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)類型和力(li)學(xue)性(xing)能（強(qiang)度(du)極限(xian)、屈服(fu)極限(xian)、持久強(qiang)度(du)、蠕變(bian)極限(xian)）的(de)(de)(de)(de)(de)不同(tong)而取值，按照規(gui)(gui)范(fan)規(gui)(gui)定(ding)選取許用(yong)(yong)應(ying)力(li)值。許用(yong)(yong)應(ying)力(li)值的(de)(de)(de)(de)(de)大小與工(gong)業管(guan)道(dao)所(suo)處(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)環境條件完全(quan)(quan)無關，在GB／T20801、GB 50316、SH／T 3059等(deng)中(zhong)(zhong)規(gui)(gui)定(ding)使用(yong)(yong)應(ying)力(li)表(biao)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)值，既體(ti)現(xian)了許用(yong)(yong)應(ying)力(li)所(suo)表(biao)達的(de)(de)(de)(de)(de)安全(quan)(quan)強(qiang)度(du)，又體(ti)現(xian)了工(gong)程設計(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)經濟合理性(xing)。
輸氣管道和工業管道壁(bi)厚計(ji)算公(gong)式中安全系(xi)數(shu)的(de)區(qu)別，在安全理念(nian)和規范內容上存(cun)在差異，在設計(ji)上是無法統一的(de)。
3. 鋼(gang)管壁(bi)厚(hou)附加裕量的(de)比較
輸氣管(guan)道(dao)在用(yong)公式得出(chu)計算壁(bi)厚(hou)之后，圓整(zheng)到鋼管(guan)標準規(gui)定(ding)的(de)壁(bi)厚(hou)，一般沒(mei)有考(kao)慮材料厚(hou)度(du)偏差(cha)和(he)腐蝕裕(yu)量。但是(shi)ASME B31.8規(gui)定(ding)采用(yong)該規(gui)范所列鋼管(guan)，已經考(kao)慮了(le)鋼管(guan)的(de)壁(bi)厚(hou)負偏差(cha)，并且加(jia)了(le)裕(yu)量，例(li)如(ru)，如(ru)采用(yong)API5L，則不必再另(ling)加(jia)厚(hou)度(du)負偏差(cha)了(le)。
工業管道的壁厚計算公式中則明確規定了應該考慮厚度減薄附加量C1和腐蝕磨蝕附加量C2。
二、鋼管材料(liao)選(xuan)用(yong)的比(bi)較
由于輸(shu)(shu)氣(qi)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道距離長，鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)用(yong)量大(da)(da)，天然氣(qi)輸(shu)(shu)送量大(da)(da)，輸(shu)(shu)氣(qi)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道朝著高壓(ya)力、大(da)(da)直(zhi)徑方(fang)向(xiang)(xiang)發(fa)展(zhan)，鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)材料也(ye)朝著高強度、微合金的(de)(de)方(fang)向(xiang)(xiang)發(fa)展(zhan)。與輸(shu)(shu)氣(qi)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道工(gong)(gong)程相(xiang)配套的(de)(de)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)也(ye)有了自成體(ti)系(xi)的(de)(de)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)標(biao)準，在國際上(shang)得到(dao)廣(guang)泛(fan)應用(yong)的(de)(de)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)標(biao)準是(shi)美(mei)國標(biao)準API5L。該標(biao)準的(de)(de)最高鋼(gang)級(ji)為(wei)L830M（PSL2），規定的(de)(de)屈服強度最小值為(wei)830 MPa。ISO 3183《石(shi)油天然氣(qi)工(gong)(gong)業管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)線輸(shu)(shu)送系(xi)統用(yong)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)》是(shi)在API5L《管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)線鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)規范(fan)》基(ji)礎(chu)上(shang)編制的(de)(de)。GB／T 9711《石(shi)油天然氣(qi)工(gong)(gong)業 管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)線輸(shu)(shu)送系(xi)統用(yong)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)》是(shi)在ISO 3183標(biao)準基(ji)礎(chu)上(shang)修改編制的(de)(de)，該標(biao)準得到(dao)了廣(guang)泛(fan)應用(yong)。與工(gong)(gong)業管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道用(yong)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)在技(ji)術上(shang)有重大(da)(da)區別。GB 50349《氣(qi)田集輸(shu)(shu)設計規范(fan)》規定氣(qi)田集輸(shu)(shu)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道用(yong)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)也(ye)是(shi)選用(yong)GB／T 9711。
工業管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)所屬裝置的(de)(de)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)流體多樣化、設計參數(shu)各不相同，工業管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)的(de)(de)器(qi)材(cai)(cai)選(xuan)用尚無自成體系的(de)(de)統一(yi)(yi)標(biao)準(zhun)，均(jun)是(shi)使(shi)用相應的(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)材(cai)(cai)和鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)標(biao)準(zhun)，例如國(guo)標(biao)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)常(chang)用標(biao)準(zhun)：GB／T13793《直縫(feng)電焊鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)》，GB／T9948《石油裂化用無縫(feng)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)》，GB／T 6479《高壓化肥設備用無縫(feng)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)》，GB／T8163《輸送(song)流體用無縫(feng)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)》，GB／T3087《低中壓鍋爐用無縫(feng)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)》，GB／T5310《高壓鍋爐用無縫(feng)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)》等數(shu)十(shi)個(ge)，工業管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)器(qi)材(cai)(cai)選(xuan)用具體規(gui)定與輸氣(qi)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)的(de)(de)材(cai)(cai)料要求是(shi)大(da)不一(yi)(yi)樣的(de)(de)，輸氣(qi)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)與工業管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)在(zai)材(cai)(cai)料選(xuan)用及材(cai)(cai)料標(biao)準(zhun)上均(jun)有(you)很大(da)區別。
三、管道沖擊試驗的比較
輸氣管(guan)道(dao)（包括輸氣站(zhan)）一般(ban)都在野(ye)外，受(shou)自然環境（低溫(wen)）的(de)影響(xiang)比(bi)較大，輸氣管(guan)道(dao)用(yong)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)對低溫(wen)沖擊韌性(xing)的(de)要求較高(gao)，以防止鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)脆性(xing)斷裂(lie)擴展和控制延性(xing)斷裂(lie)擴展。我國(guo)對干線和站(zhan)場用(yong)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)提出了在API5L的(de)基礎上對鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)和焊(han)縫進(jin)行夏比(bi)沖擊試(shi)驗的(de)要求，規定其試(shi)驗溫(wen)度(du)應低于(yu)管(guan)道(dao)通過當(dang)地的(de)最低環境溫(wen)度(du)，一般(ban)取-10℃，-20℃、-30℃，夏比(bi)沖擊韌性(xing)合(he)格值根據不同鋼(gang)(gang)(gang)級(ji)和管(guan)徑分別為(wei)27J、40J、54J、80J（3個試(shi)樣最小(xiao)平(ping)均值）。
工(gong)業管道對管道設計溫(wen)度≤-20℃而高于(yu)鋼(gang)材使用溫(wen)度下限的碳素(su)鋼(gang)、低合(he)金鋼(gang)、中(zhong)合(he)金鋼(gang)和高合(he)金鐵素(su)體鋼(gang)，要求(qiu)進(jin)行(xing)夏比(bi)低溫(wen)沖(chong)擊(ji)試驗(yan)(yan)，試驗(yan)(yan)沖(chong)擊(ji)功合(he)格(ge)值根(gen)據不(bu)同(tong)的鋼(gang)材分(fen)別為18J、20J、27J、31J（3個試樣平均(jun)(jun)值），GB／T 20801、GB／T 50316、SH／T 3059等標注中(zhong)均(jun)(jun)有明確規定。
輸氣(qi)管道(dao)與(yu)工業管道(dao)設計規范對鋼管提出了(le)夏比低(di)溫(wen)沖擊試驗(yan)的要求，在夏比低(di)溫(wen)沖擊試驗(yan)的試驗(yan)溫(wen)度與(yu)合格值(zhi)上差異(yi)較大。
