有的(de)設(she)計(ji)(ji)人(ren)員咨(zi)詢浙江至德(de)鋼業(ye)有限公司工(gong)程師工(gong)業(ye)管道與輸(shu)氣管道的(de)壁(bi)厚計(ji)(ji)算是(shi)否可以(yi)統一(yi)或(huo)者(zhe)互相替代使用？因兩者(zhe)的(de)壁(bi)厚計(ji)(ji)算具有以(yi)下區別(bie)，所(suo)以(yi)肯定是(shi)不(bu)能混(hun)用的(de)。
一、工(gong)業(ye)管道與輸氣管道直(zhi)管壁(bi)厚計算公式比較
1. 壁厚(hou)計算(suan)理論基(ji)礎比較(jiao)
承(cheng)受內壓的(de)(de)(de)直管屬于旋(xuan)轉殼體(ti)的(de)(de)(de)一(yi)(yi)種，旋(xuan)轉殼體(ti)應(ying)力(li)(li)(li)(li)分(fen)(fen)(fen)析(xi)理論(lun)有兩(liang)類：一(yi)(yi)類是忽(hu)略彎矩的(de)(de)(de)無力(li)(li)(li)(li)矩理論(lun)一(yi)(yi)-薄膜理論(lun)，導出(chu)的(de)(de)(de)是壁(bi)(bi)厚計算的(de)(de)(de)薄膜應(ying)力(li)(li)(li)(li)公式，該公式計算的(de)(de)(de)是沿壁(bi)(bi)厚均(jun)勻(yun)分(fen)(fen)(fen)布的(de)(de)(de)兩(liang)向應(ying)力(li)(li)(li)(li)，即軸向應(ying)力(li)(li)(li)(li)和(he)周向應(ying)力(li)(li)(li)(li)，忽(hu)略了徑(jing)向應(ying)力(li)(li)(li)(li)。另一(yi)(yi)類是彈性力(li)(li)(li)(li)學(xue)應(ying)力(li)(li)(li)(li)分(fen)(fen)(fen)析(xi)理論(lun)一(yi)(yi)一(yi)(yi)拉美公式，共三個方向的(de)(de)(de)應(ying)力(li)(li)(li)(li)，周向應(ying)力(li)(li)(li)(li)和(he)徑(jing)向應(ying)力(li)(li)(li)(li)沿壁(bi)(bi)厚非線性分(fen)(fen)(fen)布，軸向應(ying)力(li)(li)(li)(li)沿壁(bi)(bi)厚均(jun)勻(yun)分(fen)(fen)(fen)布。
GB 50251《輸氣(qi)(qi)管道(dao)(dao)工程設計(ji)規范》采用ASME B31.8《輸氣(qi)(qi)和配氣(qi)(qi)管道(dao)(dao)系統》的壁(bi)厚計(ji)算公(gong)式(shi)(shi)(shi)，公(gong)式(shi)(shi)(shi)源(yuan)于(yu)無(wu)力(li)(li)矩理(li)論(lun)的薄膜理(li)論(lun)應力(li)(li)公(gong)式(shi)(shi)(shi)。GB／T 20801、GB 50316、SH／T 3059等標準采用ASME B31.3《工藝管道(dao)(dao)》的壁(bi)厚計(ji)算公(gong)式(shi)(shi)(shi)，公(gong)式(shi)(shi)(shi)是拉美公(gong)式(shi)(shi)(shi)的經驗(yan)近似式(shi)(shi)(shi)。輸氣(qi)(qi)管道(dao)(dao)壁(bi)厚計(ji)算公(gong)式(shi)(shi)(shi)的理(li)論(lun)基(ji)礎采用無(wu)力(li)(li)矩理(li)論(lun)-薄膜理(li)論(lun)，而工業(ye)管道(dao)(dao)采用彈性力(li)(li)學應力(li)(li)分析理(li)論(lun)-拉美公(gong)式(shi)(shi)(shi)。
2. 安全系數取(qu)值方式(shi)的比較
輸氣(qi)管(guan)(guan)(guan)道(dao)由于需穿越城市、村鎮等(deng)，根據管(guan)(guan)(guan)道(dao)通(tong)過區域的(de)不(bu)同條件，采用改(gai)變管(guan)(guan)(guan)道(dao)應力水平（即(ji)改(gai)變管(guan)(guan)(guan)道(dao)壁厚）以強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)確保管(guan)(guan)(guan)道(dao)自身的(de)安全，為(wei)管(guan)(guan)(guan)道(dao)周圍環境提(ti)供安全保障（采用不(bu)同的(de)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)設計(ji)(ji)系(xi)數F）的(de)理(li)念，同時也體現了管(guan)(guan)(guan)道(dao)的(de)經濟成本的(de)合理(li)性。GB50251中規定的(de)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)設計(ji)(ji)系(xi)數F值(zhi)，一級(ji)地區為(wei)0.8，四級(ji)地區為(wei)0.4。強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)設計(ji)(ji)系(xi)數F值(zhi)的(de)規定與取值(zhi)源自ASME B31.8《輸氣(qi)和配氣(qi)管(guan)(guan)(guan)道(dao)系(xi)統(tong)》。
工(gong)業管(guan)道(dao)壁(bi)厚計(ji)(ji)算(suan)中(zhong)(zhong)(zhong)，設計(ji)(ji)溫度(du)(du)下的(de)(de)(de)(de)材料(liao)(liao)許用應(ying)(ying)力由材料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)力學(xue)(xue)性(xing)(xing)能(neng)除以(yi)相應(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)安(an)全系(xi)數而得，GB／T 20801、GB 50316、SH／T 3059規(gui)定的(de)(de)(de)(de)材料(liao)(liao)安(an)全系(xi)數與GB 150中(zhong)(zhong)(zhong)材料(liao)(liao)安(an)全系(xi)數的(de)(de)(de)(de)要求相同。由于工(gong)業管(guan)道(dao)處于有限(xian)范(fan)圍(wei)的(de)(de)(de)(de)工(gong)廠(chang)環境(jing)(jing)中(zhong)(zhong)(zhong)，材料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)安(an)全系(xi)數根據材料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)類型(xing)和力學(xue)(xue)性(xing)(xing)能(neng)（強度(du)(du)極限(xian)、屈服(fu)極限(xian)、持久強度(du)(du)、蠕變極限(xian)）的(de)(de)(de)(de)不同而取值(zhi)，按照規(gui)范(fan)規(gui)定選取許用應(ying)(ying)力值(zhi)。許用應(ying)(ying)力值(zhi)的(de)(de)(de)(de)大(da)小與工(gong)業管(guan)道(dao)所(suo)處的(de)(de)(de)(de)環境(jing)(jing)條件(jian)完(wan)全無關，在(zai)GB／T20801、GB 50316、SH／T 3059等中(zhong)(zhong)(zhong)規(gui)定使用應(ying)(ying)力表中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)值(zhi)，既體現(xian)了許用應(ying)(ying)力所(suo)表達的(de)(de)(de)(de)安(an)全強度(du)(du)，又體現(xian)了工(gong)程設計(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)經(jing)濟(ji)合理性(xing)(xing)。
輸(shu)氣管道(dao)和(he)工業管道(dao)壁厚計算公式中安(an)全(quan)(quan)系數的區(qu)別，在(zai)(zai)安(an)全(quan)(quan)理(li)念和(he)規范內容上(shang)(shang)存在(zai)(zai)差異(yi)，在(zai)(zai)設計上(shang)(shang)是無法統一的。
3. 鋼管(guan)壁(bi)厚(hou)附加裕量的比較
輸氣(qi)管道在用公式得出計算壁厚(hou)(hou)之后，圓整到鋼管標準規(gui)(gui)定(ding)的壁厚(hou)(hou)，一般沒有考慮材料厚(hou)(hou)度(du)偏差(cha)和腐蝕裕(yu)量。但(dan)是(shi)ASME B31.8規(gui)(gui)定(ding)采用該規(gui)(gui)范所列鋼管，已經考慮了鋼管的壁厚(hou)(hou)負偏差(cha)，并且加了裕(yu)量，例如，如采用API5L，則不必再另加厚(hou)(hou)度(du)負偏差(cha)了。
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(xuan)用的比較
由于輸(shu)氣(qi)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)距(ju)離(li)長(chang)，鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)用(yong)(yong)量大，天(tian)然(ran)氣(qi)輸(shu)送量大，輸(shu)氣(qi)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)朝著(zhu)高(gao)壓(ya)力(li)、大直徑(jing)方(fang)向(xiang)發(fa)展(zhan)，鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)材(cai)料(liao)也朝著(zhu)高(gao)強度(du)、微合金(jin)的(de)(de)方(fang)向(xiang)發(fa)展(zhan)。與輸(shu)氣(qi)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)工(gong)(gong)程相配(pei)套的(de)(de)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)也有了自成體系(xi)的(de)(de)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)標(biao)準(zhun)(zhun)，在國際上(shang)得到廣泛(fan)(fan)應用(yong)(yong)的(de)(de)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)標(biao)準(zhun)(zhun)是美國標(biao)準(zhun)(zhun)API5L。該(gai)標(biao)準(zhun)(zhun)的(de)(de)最(zui)高(gao)鋼(gang)級為L830M（PSL2），規定的(de)(de)屈(qu)服強度(du)最(zui)小(xiao)值為830 MPa。ISO 3183《石油(you)天(tian)然(ran)氣(qi)工(gong)(gong)業(ye)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)線輸(shu)送系(xi)統用(yong)(yong)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)》是在API5L《管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)線鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)規范(fan)》基礎(chu)上(shang)編制的(de)(de)。GB／T 9711《石油(you)天(tian)然(ran)氣(qi)工(gong)(gong)業(ye) 管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)線輸(shu)送系(xi)統用(yong)(yong)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)》是在ISO 3183標(biao)準(zhun)(zhun)基礎(chu)上(shang)修改編制的(de)(de)，該(gai)標(biao)準(zhun)(zhun)得到了廣泛(fan)(fan)應用(yong)(yong)。與工(gong)(gong)業(ye)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)用(yong)(yong)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)在技(ji)術上(shang)有重大區別。GB 50349《氣(qi)田集(ji)輸(shu)設(she)計規范(fan)》規定氣(qi)田集(ji)輸(shu)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)用(yong)(yong)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)也是選用(yong)(yong)GB／T 9711。
工業(ye)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)所(suo)屬裝置的(de)(de)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)流(liu)體多樣化(hua)、設計參(can)數(shu)各不相同，工業(ye)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)的(de)(de)器材(cai)選(xuan)用(yong)尚無(wu)(wu)(wu)自成體系的(de)(de)統一標(biao)準(zhun)(zhun)，均是使用(yong)相應的(de)(de)鋼(gang)(gang)材(cai)和鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)標(biao)準(zhun)(zhun)，例如國標(biao)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)常用(yong)標(biao)準(zhun)(zhun)：GB／T13793《直縫(feng)電焊(han)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)》，GB／T9948《石油裂化(hua)用(yong)無(wu)(wu)(wu)縫(feng)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)》，GB／T 6479《高壓(ya)化(hua)肥設備用(yong)無(wu)(wu)(wu)縫(feng)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)》，GB／T8163《輸(shu)送流(liu)體用(yong)無(wu)(wu)(wu)縫(feng)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)》，GB／T3087《低中(zhong)壓(ya)鍋(guo)爐(lu)(lu)用(yong)無(wu)(wu)(wu)縫(feng)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)》，GB／T5310《高壓(ya)鍋(guo)爐(lu)(lu)用(yong)無(wu)(wu)(wu)縫(feng)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)》等數(shu)十個，工業(ye)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)器材(cai)選(xuan)用(yong)具體規定與(yu)輸(shu)氣(qi)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)的(de)(de)材(cai)料要求是大不一樣的(de)(de)，輸(shu)氣(qi)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)與(yu)工業(ye)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)在材(cai)料選(xuan)用(yong)及材(cai)料標(biao)準(zhun)(zhun)上均有(you)很大區別。
三、管(guan)道沖擊試(shi)驗的比較
輸(shu)氣(qi)管(guan)道（包括輸(shu)氣(qi)站）一般(ban)都在(zai)野(ye)外，受(shou)自然環境（低(di)溫(wen)）的(de)影響比較(jiao)大，輸(shu)氣(qi)管(guan)道用鋼(gang)管(guan)對(dui)(dui)低(di)溫(wen)沖擊(ji)(ji)韌(ren)(ren)性(xing)的(de)要求(qiu)較(jiao)高，以防止(zhi)鋼(gang)管(guan)脆性(xing)斷裂擴展(zhan)和(he)控制延性(xing)斷裂擴展(zhan)。我國對(dui)(dui)干(gan)線和(he)站場用鋼(gang)管(guan)提出了在(zai)API5L的(de)基礎上對(dui)(dui)鋼(gang)管(guan)和(he)焊(han)縫進行夏(xia)比沖擊(ji)(ji)試驗的(de)要求(qiu)，規定其試驗溫(wen)度(du)應低(di)于(yu)管(guan)道通過當地的(de)最(zui)低(di)環境溫(wen)度(du)，一般(ban)取-10℃，-20℃、-30℃，夏(xia)比沖擊(ji)(ji)韌(ren)(ren)性(xing)合(he)格(ge)值根據(ju)不同(tong)鋼(gang)級和(he)管(guan)徑(jing)分(fen)別為27J、40J、54J、80J（3個試樣(yang)最(zui)小平均(jun)值）。
工業(ye)管道對管道設(she)計溫(wen)度≤-20℃而高于鋼(gang)(gang)材使用(yong)溫(wen)度下限的碳素鋼(gang)(gang)、低合金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)、中合金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)和(he)高合金(jin)(jin)鐵素體(ti)鋼(gang)(gang)，要(yao)求進行夏比低溫(wen)沖擊試(shi)(shi)驗(yan)(yan)，試(shi)(shi)驗(yan)(yan)沖擊功合格值根據(ju)不同的鋼(gang)(gang)材分別為18J、20J、27J、31J（3個試(shi)(shi)樣平均值），GB／T 20801、GB／T 50316、SH／T 3059等(deng)標注中均有明確規定。
輸氣(qi)管(guan)道與(yu)(yu)工業管(guan)道設計規范對鋼管(guan)提出了夏比(bi)低(di)溫沖擊試(shi)驗的(de)(de)要求，在夏比(bi)低(di)溫沖擊試(shi)驗的(de)(de)試(shi)驗溫度與(yu)(yu)合格(ge)值上差異較大。
