1. ASME B31.3壁厚設計計算(suan)與對比(bi)分析(xi)
從上(shang)面(mian)的(de)(de)推(tui)導過程可(ke)知,對于理想的(de)(de)薄壁(bi)圓筒管(guan)狀設備(bei),如果要使其強度承受給定內(nei)壓而不致破壞,所(suo)取的(de)(de)計(ji)算厚(hou)度應與內(nei)壓和管(guan)子直徑的(de)(de)乘積成正(zheng)比,與材料的(de)(de)許用應力成反比。經過多(duo)年發展和對公式(shi)(shi)的(de)(de)不斷修正(zheng),形成了(le)目(mu)前廣(guang)泛認可(ke)的(de)(de)ASME B31.3經典(dian)壁(bi)厚(hou)計(ji)算公式(shi)(shi)(3.3.4)或式(shi)(shi)(3.3.5)。
2. ASME B31.3管道壁(bi)厚計算(suan)方(fang)法
(1)管道的直管部分所(suo)要求的厚度應按公式(shi)(3.3.4)確定(ding):
tm=t+c (3.3.4)
考慮(lv)到鋼廠(chang)的(de)負偏差,應選用管道(dao)最小壁(bi)厚T≥tm
(2)直管的(de)壓力(li)設(she)計公式中的(de)代號意(yi)義如(ru)下:
c--機械裕(yu)(yu)量(liang)(螺紋(wen)或(huo)溝槽深度(du))與腐蝕(shi)和(he)磨蝕(shi)裕(yu)(yu)量(liang)的(de)(de)總和(he)。對(dui)(dui)于(yu)帶螺紋(wen)的(de)(de)組件,應(ying)采用公稱(cheng)螺紋(wen)深度(du)(ASME B1.20.1的(de)(de)尺(chi)寸(cun)h或(huo)相當的(de)(de)尺(chi)寸(cun));對(dui)(dui)于(yu)沒有規定(ding)公差的(de)(de)機加(jia)工(gong)表面或(huo)槽,應(ying)在規定(ding)的(de)(de)切削深度(du)加(jia)上0.5mm(0.02in)的(de)(de)公差;
d--管(guan)道(dao)內徑。對于壓力設計計算時,管(guan)道(dao)內徑應是采購(gou)技術條件下的最大值(zhi);
D--管道(dao)的外(wai)徑,如(ru)標準或(huo)技術(shu)條件表列或(huo)實測;
E--ASME B31.3表A-1A或(huo)A1-1B所列質量系數;
p--設計內壓(ya)(表壓(ya));
S--材料的許用應力,見(jian)ASME B31.3表A-1;
T--管壁(bi)(bi)厚(實測或按采購技術條件(jian)中的最小壁(bi)(bi)厚);
tm--包括機加工(gong)、腐蝕和(he)磨蝕裕量(liang)在內的所需最小厚(hou)度;
t--壓力設計厚度;
W--焊縫(feng)結(jie)構強度降低(di)系(xi)數。
W 是考慮蠕變溫度下新加的(de)(de)一個小于(yu)或等(deng)于(yu)1的(de)(de)系數(shu)。實(shi)際上(shang)式(shi)(3.3.5)和式(shi)(3.3.6)最初來源于(yu)較精確且較復(fu)雜的(de)(de)拉美(mei)(Lamé)公式(shi)(在1883年提出)的(de)(de)經驗近似式(shi)。
焊(han)縫(feng)接(jie)頭(tou)強度(du)降(jiang)低系(xi)數(shu)W是引起(qi)焊(han)縫(feng)接(jie)頭(tou)失(shi)(shi)效(xiao)的(de)名義(yi)應(ying)力與相同持久時(shi)間母(mu)材失(shi)(shi)效(xiao)的(de)名義(yi)應(ying)力的(de)比,在(zai)缺少(shao)更(geng)多可用(yong)數(shu)據的(de)情(qing)況下(如蠕變試驗),對于所有材料,在(zai)溫(wen)(wen)度(du)不(bu)大于510℃(950℉)時(shi),應(ying)取為1.0,在(zai)溫(wen)(wen)度(du)815℃(1500°℉)時(shi),應(ying)取為0.5。中間溫(wen)(wen)度(du)的(de)強度(du)降(jiang)低系(xi)數(shu)應(ying)使用(yong)線性內插法取得(de)。對于溫(wen)(wen)度(du)高于815℃(1500°℉)的(de)情(qing)況,由設計(ji)者(zhe)負(fu)責確定強度(du)降(jiang)低系(xi)數(shu)。
使(shi)用(yong)(yong)焊縫接頭(tou)的(de)蠕變試(shi)(shi)(shi)驗來確(que)定強度(du)(du)降(jiang)低(di)系數時,宜使(shi)用(yong)(yong)全厚度(du)(du)橫截面焊縫試(shi)(shi)(shi)樣試(shi)(shi)(shi)驗,其持(chi)久時間不(bu)低(di)于(yu)1000h。除非設計者(zhe)考慮由于(yu)橫穿(chuan)焊縫應(ying)力重新分配的(de)影響,應(ying)使(shi)用(yong)(yong)全厚度(du)(du)焊縫試(shi)(shi)(shi)樣。
Y--當(dang)t/D/6時從ASME B31.3表查得(de)系數(shu),見表3.3.18。對于中間溫度,Y值可用(yong)內(nei)插(cha)法求得(de)。
(3)承受內壓的直管。
①. 當t<D/6時,直管的內壓(ya)設計(ji)厚度,應不(bu)小于式(3.3.5)或式(3.3.6)計(ji)算出的厚度:
②. 當t≥D/6時或p/SE>0.385時,直管的內壓設計厚度(du)要對諸如失效機理、疲勞影(ying)響和熱應力等因素予以特(te)殊考(kao)慮。
(4)承(cheng)受外壓(ya)的(de)直(zhi)管。
確定承受外(wai)壓的(de)直(zhi)管的(de)壁厚和剛性(xing)(xing)加強要求時,應遵照BPV規(gui)范VII卷第1冊UG-28至(zhi)UG-30規(gui)定的(de)程(cheng)序(xu),使用(yong)UG-29規(gui)定的(de)兩剛性(xing)(xing)加強圈(quan)斷面中心線間長(chang)度(du)作為設計長(chang)度(du)Lo。作為例外(wai)的(de)是(shi)當P.2的(de)S值應是(shi)在設計溫度(du)下管道材料(liao)下列(lie)數值中較小值:
①. 1.5倍ASME B31.3附錄表(biao)A-1的(de)許用(yong)應力;
②. 0.9倍列于第II卷D篇表Y-1相應材料屈服(fu)強度(du)。
(第VII卷中的符(fu)號D。相當于ASME B31.3中的D)