1. ASME B31.3壁厚設計計算與(yu)對比(bi)分析


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圖 3.jpg


  從(cong)上面的(de)推導過程可知,對于理(li)想的(de)薄(bo)壁(bi)圓(yuan)筒(tong)管(guan)狀設備,如果要使其(qi)強度(du)承受給定(ding)內壓而不致破壞,所取的(de)計算厚度(du)應與內壓和(he)管(guan)子直徑的(de)乘積成正比(bi),與材料的(de)許(xu)用應力(li)成反比(bi)。經過多年(nian)發展和(he)對公式(shi)的(de)不斷修正,形成了目(mu)前廣泛認(ren)可的(de)ASME B31.3經典(dian)壁(bi)厚計算公式(shi)(3.3.4)或式(shi)(3.3.5)。



2. ASME B31.3管道壁厚計算方法


(1)管(guan)道的(de)直(zhi)管(guan)部分所要求(qiu)的(de)厚度應(ying)按公式(3.3.4)確(que)定:


       tm=t+c  (3.3.4)


考慮(lv)到鋼廠的負偏差,應選用管道最小(xiao)壁厚T≥tm


(2)直管的(de)壓力設計公式(shi)中的(de)代號意義如下:


    c--機(ji)械裕量(螺紋或溝(gou)槽深(shen)度)與腐蝕和(he)磨蝕裕量的(de)(de)(de)(de)總和(he)。對于帶(dai)螺紋的(de)(de)(de)(de)組件,應采用公稱(cheng)螺紋深(shen)度(ASME B1.20.1的(de)(de)(de)(de)尺寸h或相當(dang)的(de)(de)(de)(de)尺寸);對于沒有規定公差的(de)(de)(de)(de)機(ji)加工表面或槽,應在(zai)規定的(de)(de)(de)(de)切削(xue)深(shen)度加上0.5mm(0.02in)的(de)(de)(de)(de)公差;


   d--管道(dao)內(nei)徑(jing)。對于(yu)壓力設計計算時,管道(dao)內(nei)徑(jing)應是采購(gou)技術條件下的最(zui)大(da)值;


   D--管道的外徑(jing),如(ru)標準(zhun)或技術條件(jian)表(biao)列或實測;


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


   p--設計內壓(表壓);


   S--材料的許用應(ying)力,見ASME B31.3表A-1;


   T--管壁厚(hou)(實測或按采購技術(shu)條件中的(de)最小壁厚(hou));


   tm--包括(kuo)機(ji)加工、腐蝕和磨(mo)蝕裕(yu)量在內的(de)所需最小厚度;


   t--壓(ya)力設計厚度;


W--焊縫結構強度降低(di)系數。

   

 W 是考(kao)慮(lv)蠕變(bian)溫度下(xia)新(xin)加(jia)的(de)一個小于(yu)或等(deng)于(yu)1的(de)系數。實際上式(3.3.5)和式(3.3.6)最初來源于(yu)較精確(que)且較復雜(za)的(de)拉(la)美(Lamé)公式(在1883年提(ti)出)的(de)經驗近似式。


  焊縫(feng)接頭強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)降低系數W是引起焊縫(feng)接頭失效的(de)名義應力(li)與相同持久(jiu)時(shi)(shi)間(jian)(jian)母(mu)材失效的(de)名義應力(li)的(de)比(bi),在(zai)缺少更多可用(yong)數據(ju)的(de)情況(kuang)下(如蠕(ru)變(bian)試(shi)驗),對(dui)(dui)于所有材料,在(zai)溫度(du)(du)(du)不大于510℃(950℉)時(shi)(shi),應取為(wei)1.0,在(zai)溫度(du)(du)(du)815℃(1500°℉)時(shi)(shi),應取為(wei)0.5。中間(jian)(jian)溫度(du)(du)(du)的(de)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)降低系數應使用(yong)線性內(nei)插法取得。對(dui)(dui)于溫度(du)(du)(du)高于815℃(1500°℉)的(de)情況(kuang),由(you)設(she)計者負責確定強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)降低系數。


  使(shi)用焊縫(feng)接頭(tou)的(de)(de)蠕變試驗來(lai)確定強度(du)降低系數(shu)時,宜使(shi)用全厚(hou)度(du)橫截面焊縫(feng)試樣試驗,其持久時間不低于1000h。除(chu)非設計者考慮由(you)于橫穿(chuan)焊縫(feng)應力重新分配的(de)(de)影(ying)響,應使(shi)用全厚(hou)度(du)焊縫(feng)試樣。


Y--當t/D/6時(shi)從ASME B31.3表查得(de)系數,見表3.3.18。對于中間(jian)溫度(du),Y值可(ke)用內插法求得(de)。


表 18.jpg


(3)承受內(nei)壓(ya)的直管。


    ①. 當(dang)t<D/6時,直管(guan)的(de)內壓設計(ji)厚度(du),應不小于(yu)式(3.3.5)或(huo)式(3.3.6)計(ji)算出的(de)厚度(du):


式 5.jpg


    ②. 當t≥D/6時或p/SE>0.385時,直管的內壓(ya)設(she)計(ji)厚(hou)度(du)要(yao)對諸如失效(xiao)機(ji)理、疲(pi)勞(lao)影響和熱應力等因素予以(yi)特殊考慮(lv)。


(4)承受外壓的直(zhi)管。


   確(que)定承(cheng)受外壓的直(zhi)管的壁厚和剛性加強要求時,應遵照(zhao)BPV規范VII卷(juan)第1冊UG-28至UG-30規定的程(cheng)序,使用UG-29規定的兩剛性加強圈斷面中心線間(jian)長(chang)度(du)(du)作(zuo)為設計長(chang)度(du)(du)Lo。作(zuo)為例外的是當P.2的S值應是在設計溫度(du)(du)下管道材料(liao)下列數值中較小值:


   ①. 1.5倍ASME B31.3附(fu)錄表A-1的許(xu)用應力(li);

   ②. 0.9倍列(lie)于第II卷(juan)D篇表Y-1相應材料屈(qu)服強度。

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





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