1. ASME B31.3壁(bi)厚設計計算與對比分析


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圖 3.jpg


  從(cong)上面的(de)(de)推(tui)導過程可知,對(dui)于理想的(de)(de)薄壁(bi)圓(yuan)筒管狀設(she)備,如果要(yao)使其強度承受給(gei)定內壓(ya)而(er)不致破壞,所取的(de)(de)計(ji)算厚度應與(yu)內壓(ya)和(he)管子(zi)直徑(jing)的(de)(de)乘積(ji)成(cheng)正(zheng)比,與(yu)材料的(de)(de)許用應力成(cheng)反比。經過多年發展和(he)對(dui)公(gong)式的(de)(de)不斷(duan)修正(zheng),形成(cheng)了(le)目前廣泛認可的(de)(de)ASME B31.3經典(dian)壁(bi)厚計(ji)算公(gong)式(3.3.4)或式(3.3.5)。



2. ASME B31.3管道(dao)壁厚計(ji)算方法


(1)管道的直管部分所要求的厚度應按公(gong)式(3.3.4)確定:


       tm=t+c  (3.3.4)


考(kao)慮到鋼廠的負偏差,應(ying)選用(yong)管道最(zui)小壁厚T≥tm


(2)直管的壓力設計公(gong)式中的代號意(yi)義如下(xia):


    c--機械裕量(螺(luo)紋(wen)或(huo)溝槽深度(du))與腐蝕(shi)和磨蝕(shi)裕量的(de)(de)總和。對于帶螺(luo)紋(wen)的(de)(de)組件,應采用公稱螺(luo)紋(wen)深度(du)(ASME B1.20.1的(de)(de)尺(chi)寸(cun)h或(huo)相(xiang)當的(de)(de)尺(chi)寸(cun));對于沒有規(gui)定(ding)公差的(de)(de)機加(jia)工表(biao)面或(huo)槽,應在規(gui)定(ding)的(de)(de)切削深度(du)加(jia)上0.5mm(0.02in)的(de)(de)公差;


   d--管道內(nei)徑(jing)。對于壓力設計計算(suan)時(shi),管道內(nei)徑(jing)應是采購技(ji)術(shu)條件下的最大(da)值;


   D--管道的外徑,如標準(zhun)或技術條件(jian)表列或實測;


   E--ASME B31.3表A-1A或A1-1B所(suo)列質(zhi)量(liang)系數;


   p--設計內壓(ya)(表壓(ya));


   S--材料的(de)許用應力,見ASME B31.3表(biao)A-1;


   T--管壁(bi)厚(實測(ce)或(huo)按采購技術條件中的最小壁(bi)厚);


   tm--包(bao)括(kuo)機加工、腐蝕和磨蝕裕量(liang)在內的(de)所需最小厚度;


   t--壓力設計厚(hou)度;


W--焊縫結構(gou)強度(du)降低系(xi)數。

   

 W 是考慮蠕變溫(wen)度下(xia)新(xin)加的一個小于或等于1的系數。實際上式(shi)(3.3.5)和式(shi)(3.3.6)最初來源于較(jiao)精確(que)且較(jiao)復雜(za)的拉美(Lamé)公(gong)式(shi)(在1883年提出)的經驗近似式(shi)。


  焊(han)縫接頭強度(du)降(jiang)低(di)(di)系數(shu)W是引起焊(han)縫接頭失效的(de)(de)名義應力與(yu)相同(tong)持久(jiu)時間母材(cai)失效的(de)(de)名義應力的(de)(de)比,在缺少更多可用數(shu)據的(de)(de)情況下(如蠕變試驗(yan)),對于(yu)所(suo)有材(cai)料,在溫(wen)度(du)不(bu)大于(yu)510℃(950℉)時,應取為(wei)1.0,在溫(wen)度(du)815℃(1500°℉)時,應取為(wei)0.5。中間溫(wen)度(du)的(de)(de)強度(du)降(jiang)低(di)(di)系數(shu)應使用線性(xing)內插(cha)法(fa)取得。對于(yu)溫(wen)度(du)高于(yu)815℃(1500°℉)的(de)(de)情況,由設計者(zhe)負(fu)責確(que)定強度(du)降(jiang)低(di)(di)系數(shu)。


  使(shi)用焊(han)縫(feng)(feng)接頭的(de)(de)蠕變試(shi)(shi)驗來確定強度(du)(du)降低(di)系(xi)數時,宜(yi)使(shi)用全(quan)厚度(du)(du)橫截面焊(han)縫(feng)(feng)試(shi)(shi)樣試(shi)(shi)驗,其持久(jiu)時間不低(di)于1000h。除非設計者考慮(lv)由于橫穿(chuan)焊(han)縫(feng)(feng)應力重新分配的(de)(de)影響,應使(shi)用全(quan)厚度(du)(du)焊(han)縫(feng)(feng)試(shi)(shi)樣。


Y--當t/D/6時從(cong)ASME B31.3表(biao)查得系數,見表(biao)3.3.18。對于中間(jian)溫度(du),Y值可用(yong)內插法(fa)求得。


表 18.jpg


(3)承受內壓(ya)的直管(guan)。


    ①. 當t<D/6時,直管(guan)的內壓設計(ji)厚度,應不(bu)小于(yu)式(shi)(3.3.5)或式(shi)(3.3.6)計(ji)算出的厚度:


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    ②. 當t≥D/6時(shi)(shi)或p/SE>0.385時(shi)(shi),直(zhi)管的(de)內壓設計厚度要對諸如(ru)失效機理、疲勞影(ying)響和熱(re)應力等因素予以特殊(shu)考慮。


(4)承受外(wai)壓的直管。


   確定(ding)(ding)承受外壓的(de)直(zhi)管(guan)的(de)壁厚和剛性加(jia)強要(yao)求時,應(ying)(ying)遵(zun)照(zhao)BPV規范VII卷第1冊(ce)UG-28至UG-30規定(ding)(ding)的(de)程序,使(shi)用UG-29規定(ding)(ding)的(de)兩剛性加(jia)強圈(quan)斷面中心線(xian)間長度(du)(du)作為設計長度(du)(du)Lo。作為例外的(de)是(shi)當(dang)P.2的(de)S值(zhi)應(ying)(ying)是(shi)在(zai)設計溫度(du)(du)下管(guan)道材料下列數值(zhi)中較小(xiao)值(zhi):


   ①. 1.5倍(bei)ASME B31.3附錄表A-1的許用應力;

   ②. 0.9倍列于(yu)第II卷D篇表(biao)Y-1相(xiang)應材料屈(qu)服強度。

(第VII卷中的符號D。相當于ASME B31.3中的D)





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