1. ASME B31.3壁厚設計計算(suan)與(yu)對比(bi)分析


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圖 3.jpg


  從上面的(de)推導過(guo)程(cheng)可(ke)知,對(dui)于理想的(de)薄壁圓筒(tong)管(guan)狀設備(bei),如(ru)果要使其(qi)強度承受給定內壓而不致破(po)壞,所取的(de)計(ji)算厚(hou)度應與內壓和(he)管(guan)子直徑(jing)的(de)乘(cheng)積成(cheng)(cheng)正(zheng)(zheng)比,與材料的(de)許用應力成(cheng)(cheng)反比。經過(guo)多年發展和(he)對(dui)公式的(de)不斷修正(zheng)(zheng),形成(cheng)(cheng)了目前廣泛認可(ke)的(de)ASME B31.3經典(dian)壁厚(hou)計(ji)算公式(3.3.4)或(huo)式(3.3.5)。



2. ASME B31.3管道壁厚計算方法


(1)管道的直管部分所要求的厚度應按(an)公式(3.3.4)確定:


       tm=t+c  (3.3.4)


考慮到鋼廠的負(fu)偏差,應選(xuan)用管(guan)道最(zui)小壁厚T≥tm


(2)直管的壓力設計公式中的代號(hao)意義(yi)如(ru)下:


    c--機械裕量(liang)(liang)(螺(luo)紋(wen)或(huo)溝槽深(shen)度(du))與腐蝕和(he)磨蝕裕量(liang)(liang)的(de)(de)總和(he)。對(dui)于帶螺(luo)紋(wen)的(de)(de)組(zu)件(jian),應采用公(gong)稱螺(luo)紋(wen)深(shen)度(du)(ASME B1.20.1的(de)(de)尺寸h或(huo)相當(dang)的(de)(de)尺寸);對(dui)于沒有(you)規定公(gong)差的(de)(de)機加工表面或(huo)槽,應在(zai)規定的(de)(de)切削深(shen)度(du)加上0.5mm(0.02in)的(de)(de)公(gong)差;


   d--管道內徑。對于壓(ya)力設計計算時,管道內徑應是采購技(ji)術條件下的(de)最大(da)值;


   D--管道的外(wai)徑(jing),如標準或技術條件表列(lie)或實測;


   E--ASME B31.3表A-1A或A1-1B所列質量(liang)系(xi)數(shu);


   p--設計內壓(表壓);


   S--材料(liao)的許用應力,見(jian)ASME B31.3表A-1;


   T--管壁(bi)厚(hou)(實測或按采購技術條件中(zhong)的最小壁(bi)厚(hou));


   tm--包括機加工、腐(fu)蝕和(he)磨蝕裕量(liang)在內的所需最小(xiao)厚度;


   t--壓力設計厚度;


W--焊縫(feng)結構強(qiang)度降低系(xi)數。

   

 W 是考(kao)慮蠕變溫度下新加的(de)一個小于或(huo)等于1的(de)系數(shu)。實際上(shang)式(shi)(3.3.5)和(he)式(shi)(3.3.6)最初(chu)來源于較精確(que)且較復雜的(de)拉美(Lamé)公式(shi)(在1883年(nian)提出(chu))的(de)經驗(yan)近似(si)式(shi)。


  焊縫接頭強(qiang)度(du)降(jiang)低(di)系數(shu)W是引起焊縫接頭失(shi)效的(de)名義應(ying)力與相同持(chi)久時間(jian)母材(cai)(cai)失(shi)效的(de)名義應(ying)力的(de)比,在(zai)缺少(shao)更多(duo)可用數(shu)據的(de)情(qing)況下(xia)(如(ru)蠕變試驗),對于所有材(cai)(cai)料,在(zai)溫(wen)度(du)不大于510℃(950℉)時,應(ying)取(qu)為1.0,在(zai)溫(wen)度(du)815℃(1500°℉)時,應(ying)取(qu)為0.5。中間(jian)溫(wen)度(du)的(de)強(qiang)度(du)降(jiang)低(di)系數(shu)應(ying)使(shi)用線(xian)性內(nei)插法(fa)取(qu)得。對于溫(wen)度(du)高于815℃(1500°℉)的(de)情(qing)況,由設計者負責確定(ding)強(qiang)度(du)降(jiang)低(di)系數(shu)。


  使用(yong)焊(han)縫(feng)接頭的蠕變試(shi)驗來確定強(qiang)度降低(di)(di)系數(shu)時(shi),宜使用(yong)全厚度橫(heng)截面焊(han)縫(feng)試(shi)樣(yang)試(shi)驗,其(qi)持久時(shi)間(jian)不低(di)(di)于(yu)1000h。除(chu)非設計(ji)者考(kao)慮由于(yu)橫(heng)穿焊(han)縫(feng)應力重新分配的影響,應使用(yong)全厚度焊(han)縫(feng)試(shi)樣(yang)。


Y--當t/D/6時從ASME B31.3表查得系(xi)數,見表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(nei)壓的直管。


    ①. 當t<D/6時,直管的內壓設計厚度(du)(du),應(ying)不小于式(3.3.5)或式(3.3.6)計算出的厚度(du)(du):


式 5.jpg


    ②. 當t≥D/6時(shi)或p/SE>0.385時(shi),直(zhi)管(guan)的內壓設(she)計厚度(du)要(yao)對(dui)諸(zhu)如失(shi)效機(ji)理、疲勞(lao)影(ying)響和熱應力(li)等因素予以特殊考慮。


(4)承受(shou)外壓(ya)的(de)直管。


   確定承受外(wai)壓的(de)直管的(de)壁(bi)厚和剛性加強(qiang)要求(qiu)時,應遵照BPV規(gui)(gui)范VII卷(juan)第1冊UG-28至(zhi)UG-30規(gui)(gui)定的(de)程序,使用(yong)UG-29規(gui)(gui)定的(de)兩(liang)剛性加強(qiang)圈斷(duan)面中心線間長(chang)度(du)(du)作(zuo)為設(she)計長(chang)度(du)(du)Lo。作(zuo)為例(li)外(wai)的(de)是當P.2的(de)S值應是在設(she)計溫度(du)(du)下管道(dao)材料下列數(shu)值中較小值:


   ①. 1.5倍ASME B31.3附錄表A-1的許用應力;

   ②. 0.9倍列于(yu)第(di)II卷(juan)D篇表Y-1相(xiang)應材料(liao)屈服強度。

(第VII卷中的符號D。相當于ASME B31.3中的D)





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