有的(de)設計人員咨詢浙江至德鋼業有限公(gong)司工(gong)程師工(gong)業管道(dao)與輸氣(qi)管道(dao)的(de)壁(bi)厚計算是(shi)否可以統一或者互相替代(dai)使用？因兩者的(de)壁(bi)厚計算具有以下區別，所以肯(ken)定是(shi)不能混用的(de)。
一、工(gong)業管道(dao)與(yu)輸氣管道(dao)直管壁厚計算公式比較
1. 壁厚(hou)計算理論基(ji)礎比(bi)較
承受內壓的(de)直(zhi)管屬于旋轉(zhuan)殼體的(de)一(yi)種(zhong)，旋轉(zhuan)殼體應(ying)(ying)力(li)(li)(li)分(fen)析理論(lun)有兩(liang)(liang)類：一(yi)類是(shi)忽略(lve)彎矩的(de)無力(li)(li)(li)矩理論(lun)一(yi)-薄(bo)膜(mo)理論(lun)，導出(chu)的(de)是(shi)壁(bi)厚(hou)計算的(de)薄(bo)膜(mo)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)公(gong)式(shi)，該公(gong)式(shi)計算的(de)是(shi)沿(yan)(yan)壁(bi)厚(hou)均勻分(fen)布(bu)的(de)兩(liang)(liang)向(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)，即軸向(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)和(he)周(zhou)向(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)，忽略(lve)了徑向(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)。另一(yi)類是(shi)彈性力(li)(li)(li)學應(ying)(ying)力(li)(li)(li)分(fen)析理論(lun)一(yi)一(yi)拉美公(gong)式(shi)，共三個方向(xiang)(xiang)(xiang)的(de)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)，周(zhou)向(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)和(he)徑向(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)沿(yan)(yan)壁(bi)厚(hou)非線性分(fen)布(bu)，軸向(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)沿(yan)(yan)壁(bi)厚(hou)均勻分(fen)布(bu)。
GB 50251《輸(shu)氣(qi)(qi)管(guan)道工程設計(ji)規范(fan)》采(cai)(cai)用ASME B31.8《輸(shu)氣(qi)(qi)和(he)配氣(qi)(qi)管(guan)道系(xi)統》的(de)(de)(de)壁厚(hou)計(ji)算(suan)公式(shi)(shi)(shi)，公式(shi)(shi)(shi)源于(yu)無力矩理論(lun)(lun)(lun)的(de)(de)(de)薄膜(mo)理論(lun)(lun)(lun)應(ying)力公式(shi)(shi)(shi)。GB／T 20801、GB 50316、SH／T 3059等標準(zhun)采(cai)(cai)用ASME B31.3《工藝管(guan)道》的(de)(de)(de)壁厚(hou)計(ji)算(suan)公式(shi)(shi)(shi)，公式(shi)(shi)(shi)是拉(la)美(mei)公式(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)經驗近似式(shi)(shi)(shi)。輸(shu)氣(qi)(qi)管(guan)道壁厚(hou)計(ji)算(suan)公式(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)理論(lun)(lun)(lun)基礎(chu)采(cai)(cai)用無力矩理論(lun)(lun)(lun)-薄膜(mo)理論(lun)(lun)(lun)，而(er)工業管(guan)道采(cai)(cai)用彈性力學應(ying)力分析(xi)理論(lun)(lun)(lun)-拉(la)美(mei)公式(shi)(shi)(shi)。
2. 安全系數(shu)取值方式的比(bi)較
輸(shu)氣管(guan)道(dao)(dao)(dao)由于需穿越城市、村鎮等，根(gen)據管(guan)道(dao)(dao)(dao)通(tong)過區(qu)域的(de)不(bu)同條件，采用改變管(guan)道(dao)(dao)(dao)應力水平（即改變管(guan)道(dao)(dao)(dao)壁(bi)厚）以強(qiang)(qiang)(qiang)度確保管(guan)道(dao)(dao)(dao)自身的(de)安(an)全(quan)，為管(guan)道(dao)(dao)(dao)周圍(wei)環境提供安(an)全(quan)保障(zhang)（采用不(bu)同的(de)強(qiang)(qiang)(qiang)度設計(ji)系(xi)(xi)數(shu)F）的(de)理念，同時也(ye)體現了管(guan)道(dao)(dao)(dao)的(de)經濟(ji)成本的(de)合理性。GB50251中(zhong)規定的(de)強(qiang)(qiang)(qiang)度設計(ji)系(xi)(xi)數(shu)F值(zhi)，一級地區(qu)為0.8，四級地區(qu)為0.4。強(qiang)(qiang)(qiang)度設計(ji)系(xi)(xi)數(shu)F值(zhi)的(de)規定與取值(zhi)源自ASME B31.8《輸(shu)氣和配氣管(guan)道(dao)(dao)(dao)系(xi)(xi)統》。
工(gong)業管道壁厚計(ji)算(suan)中，設計(ji)溫(wen)度(du)(du)下的(de)材料許用應(ying)力(li)由(you)材料的(de)力(li)學性(xing)能(neng)除以相應(ying)的(de)安(an)(an)全(quan)(quan)系(xi)(xi)(xi)數而得(de)，GB／T 20801、GB 50316、SH／T 3059規(gui)(gui)(gui)定的(de)材料安(an)(an)全(quan)(quan)系(xi)(xi)(xi)數與(yu)GB 150中材料安(an)(an)全(quan)(quan)系(xi)(xi)(xi)數的(de)要求(qiu)相同。由(you)于(yu)工(gong)業管道處于(yu)有限(xian)范(fan)圍的(de)工(gong)廠環境(jing)中，材料的(de)安(an)(an)全(quan)(quan)系(xi)(xi)(xi)數根據(ju)材料的(de)類型和力(li)學性(xing)能(neng)（強(qiang)(qiang)度(du)(du)極限(xian)、屈(qu)服(fu)極限(xian)、持久(jiu)強(qiang)(qiang)度(du)(du)、蠕變極限(xian)）的(de)不同而取(qu)值(zhi)，按照規(gui)(gui)(gui)范(fan)規(gui)(gui)(gui)定選取(qu)許用應(ying)力(li)值(zhi)。許用應(ying)力(li)值(zhi)的(de)大小與(yu)工(gong)業管道所處的(de)環境(jing)條件完(wan)全(quan)(quan)無關，在(zai)GB／T20801、GB 50316、SH／T 3059等(deng)中規(gui)(gui)(gui)定使用應(ying)力(li)表中的(de)值(zhi)，既體現了許用應(ying)力(li)所表達的(de)安(an)(an)全(quan)(quan)強(qiang)(qiang)度(du)(du)，又體現了工(gong)程設計(ji)的(de)經濟合理性(xing)。
輸氣管道和(he)工業管道壁(bi)厚計算公式中安(an)全系數的區別，在安(an)全理念和(he)規范(fan)內容上(shang)存在差異，在設計上(shang)是(shi)無法統一的。
3. 鋼管壁厚附加裕量的(de)比較
輸氣管(guan)道在(zai)用(yong)公式得(de)出計算(suan)壁(bi)厚之后(hou)，圓整到鋼(gang)(gang)管(guan)標準規(gui)定的(de)壁(bi)厚，一般沒有考(kao)慮材(cai)料厚度(du)偏差和腐(fu)蝕裕量。但是ASME B31.8規(gui)定采用(yong)該規(gui)范(fan)所列鋼(gang)(gang)管(guan)，已經考(kao)慮了(le)鋼(gang)(gang)管(guan)的(de)壁(bi)厚負(fu)偏差，并且加了(le)裕量，例如(ru)，如(ru)采用(yong)API5L，則不必再另加厚度(du)負(fu)偏差了(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、鋼管材料選用的(de)比較
由(you)于輸(shu)氣(qi)管(guan)(guan)道(dao)距離(li)長，鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)用(yong)量大，天(tian)然氣(qi)輸(shu)送量大，輸(shu)氣(qi)管(guan)(guan)道(dao)朝著高(gao)壓力、大直徑(jing)方向發展，鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)材料也(ye)朝著高(gao)強度、微合金(jin)的(de)(de)(de)方向發展。與(yu)輸(shu)氣(qi)管(guan)(guan)道(dao)工程相配套(tao)的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)也(ye)有(you)了(le)自成體(ti)系(xi)的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)標準，在國際上(shang)得到廣(guang)泛應用(yong)的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)標準是(shi)美國標準API5L。該標準的(de)(de)(de)最高(gao)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)級為(wei)L830M（PSL2），規(gui)定的(de)(de)(de)屈服強度最小值為(wei)830 MPa。ISO 3183《石油(you)天(tian)然氣(qi)工業(ye)管(guan)(guan)線輸(shu)送系(xi)統用(yong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)》是(shi)在API5L《管(guan)(guan)線鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)規(gui)范》基礎(chu)(chu)上(shang)編制的(de)(de)(de)。GB／T 9711《石油(you)天(tian)然氣(qi)工業(ye) 管(guan)(guan)線輸(shu)送系(xi)統用(yong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)》是(shi)在ISO 3183標準基礎(chu)(chu)上(shang)修改編制的(de)(de)(de)，該標準得到了(le)廣(guang)泛應用(yong)。與(yu)工業(ye)管(guan)(guan)道(dao)用(yong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)在技術(shu)上(shang)有(you)重大區別。GB 50349《氣(qi)田集輸(shu)設計(ji)規(gui)范》規(gui)定氣(qi)田集輸(shu)管(guan)(guan)道(dao)用(yong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)也(ye)是(shi)選用(yong)GB／T 9711。
工(gong)業管(guan)(guan)(guan)道所屬(shu)裝置的(de)管(guan)(guan)(guan)道流(liu)體(ti)多樣(yang)化(hua)、設(she)計參數各(ge)不相同，工(gong)業管(guan)(guan)(guan)道的(de)器材選用(yong)尚(shang)無(wu)(wu)自成(cheng)體(ti)系的(de)統一(yi)標(biao)(biao)(biao)準(zhun)，均是使用(yong)相應的(de)鋼(gang)(gang)材和鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)標(biao)(biao)(biao)準(zhun)，例(li)如(ru)國標(biao)(biao)(biao)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)常用(yong)標(biao)(biao)(biao)準(zhun)：GB／T13793《直縫(feng)(feng)電焊(han)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)》，GB／T9948《石油(you)裂化(hua)用(yong)無(wu)(wu)縫(feng)(feng)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)》，GB／T 6479《高(gao)(gao)壓化(hua)肥(fei)設(she)備用(yong)無(wu)(wu)縫(feng)(feng)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)》，GB／T8163《輸(shu)(shu)送(song)流(liu)體(ti)用(yong)無(wu)(wu)縫(feng)(feng)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)》，GB／T3087《低中(zhong)壓鍋爐用(yong)無(wu)(wu)縫(feng)(feng)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)》，GB／T5310《高(gao)(gao)壓鍋爐用(yong)無(wu)(wu)縫(feng)(feng)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)》等(deng)數十個，工(gong)業管(guan)(guan)(guan)道器材選用(yong)具體(ti)規定與(yu)輸(shu)(shu)氣(qi)管(guan)(guan)(guan)道的(de)材料(liao)要求(qiu)是大不一(yi)樣(yang)的(de)，輸(shu)(shu)氣(qi)管(guan)(guan)(guan)道與(yu)工(gong)業管(guan)(guan)(guan)道在材料(liao)選用(yong)及材料(liao)標(biao)(biao)(biao)準(zhun)上均有很大區(qu)別。
三、管道沖擊試驗的比(bi)較(jiao)
輸(shu)氣管(guan)(guan)道(dao)（包(bao)括輸(shu)氣站）一(yi)般都(dou)在野(ye)外，受自然環(huan)境（低(di)溫(wen)）的(de)影響(xiang)比較大，輸(shu)氣管(guan)(guan)道(dao)用鋼管(guan)(guan)對(dui)低(di)溫(wen)沖擊韌(ren)性的(de)要(yao)求較高(gao)，以防(fang)止鋼管(guan)(guan)脆(cui)性斷裂(lie)擴展和(he)控制延性斷裂(lie)擴展。我國對(dui)干線和(he)站場用鋼管(guan)(guan)提(ti)出了在API5L的(de)基礎上對(dui)鋼管(guan)(guan)和(he)焊縫進行夏比沖擊試驗(yan)的(de)要(yao)求，規(gui)定其試驗(yan)溫(wen)度應低(di)于管(guan)(guan)道(dao)通過當(dang)地的(de)最(zui)低(di)環(huan)境溫(wen)度，一(yi)般取(qu)-10℃，-20℃、-30℃，夏比沖擊韌(ren)性合格值(zhi)根據不同鋼級和(he)管(guan)(guan)徑分別為(wei)27J、40J、54J、80J（3個試樣最(zui)小(xiao)平(ping)均值(zhi)）。
工(gong)業管道對管道設(she)計(ji)溫度≤-20℃而高于鋼材使用溫度下限(xian)的碳素鋼、低合金(jin)(jin)鋼、中合金(jin)(jin)鋼和高合金(jin)(jin)鐵素體鋼，要(yao)求進(jin)行夏(xia)比低溫沖擊試(shi)驗，試(shi)驗沖擊功合格值(zhi)根(gen)據不同的鋼材分別為18J、20J、27J、31J（3個試(shi)樣平(ping)均(jun)值(zhi)），GB／T 20801、GB／T 50316、SH／T 3059等標注中均(jun)有(you)明確(que)規定(ding)。
輸(shu)氣管(guan)道與工業管(guan)道設計規范對鋼管(guan)提出了夏比低溫(wen)沖擊試(shi)驗(yan)的(de)要(yao)求，在夏比低溫(wen)沖擊試(shi)驗(yan)的(de)試(shi)驗(yan)溫(wen)度與合(he)格值(zhi)上差(cha)異較大。
