有的設計(ji)人員咨詢浙江至(zhi)德(de)鋼業有限(xian)公司工(gong)程師工(gong)業管道與輸氣管道的壁厚計(ji)算是(shi)否可以統一或者(zhe)互相替(ti)代(dai)使用？因兩(liang)者(zhe)的壁厚計(ji)算具有以下(xia)區別，所以肯定是(shi)不能混用的。
一、工(gong)業管道與輸氣管道直(zhi)管壁厚計算公式比較
1. 壁(bi)厚計算(suan)理論基礎比(bi)較
承(cheng)受內壓的(de)直管屬(shu)于(yu)旋轉(zhuan)(zhuan)殼(ke)體的(de)一(yi)(yi)(yi)種，旋轉(zhuan)(zhuan)殼(ke)體應(ying)力(li)分析理論(lun)(lun)有(you)兩(liang)類(lei)：一(yi)(yi)(yi)類(lei)是忽略彎矩(ju)的(de)無力(li)矩(ju)理論(lun)(lun)一(yi)(yi)(yi)-薄膜(mo)理論(lun)(lun)，導出的(de)是壁厚(hou)(hou)計算的(de)薄膜(mo)應(ying)力(li)公(gong)(gong)式(shi)，該(gai)公(gong)(gong)式(shi)計算的(de)是沿壁厚(hou)(hou)均勻(yun)分布(bu)的(de)兩(liang)向(xiang)(xiang)應(ying)力(li)，即軸向(xiang)(xiang)應(ying)力(li)和周向(xiang)(xiang)應(ying)力(li)，忽略了徑向(xiang)(xiang)應(ying)力(li)。另一(yi)(yi)(yi)類(lei)是彈性力(li)學(xue)應(ying)力(li)分析理論(lun)(lun)一(yi)(yi)(yi)一(yi)(yi)(yi)拉美公(gong)(gong)式(shi)，共三個方向(xiang)(xiang)的(de)應(ying)力(li)，周向(xiang)(xiang)應(ying)力(li)和徑向(xiang)(xiang)應(ying)力(li)沿壁厚(hou)(hou)非線(xian)性分布(bu)，軸向(xiang)(xiang)應(ying)力(li)沿壁厚(hou)(hou)均勻(yun)分布(bu)。
GB 50251《輸氣(qi)管(guan)(guan)(guan)(guan)道工程設(she)計規范》采(cai)用(yong)(yong)ASME B31.8《輸氣(qi)和配氣(qi)管(guan)(guan)(guan)(guan)道系統》的(de)壁厚計算公式(shi)，公式(shi)源于無力(li)(li)矩理(li)論(lun)(lun)的(de)薄(bo)膜(mo)理(li)論(lun)(lun)應力(li)(li)公式(shi)。GB／T 20801、GB 50316、SH／T 3059等標準采(cai)用(yong)(yong)ASME B31.3《工藝管(guan)(guan)(guan)(guan)道》的(de)壁厚計算公式(shi)，公式(shi)是拉美公式(shi)的(de)經(jing)驗近似式(shi)。輸氣(qi)管(guan)(guan)(guan)(guan)道壁厚計算公式(shi)的(de)理(li)論(lun)(lun)基礎采(cai)用(yong)(yong)無力(li)(li)矩理(li)論(lun)(lun)-薄(bo)膜(mo)理(li)論(lun)(lun)，而工業管(guan)(guan)(guan)(guan)道采(cai)用(yong)(yong)彈性力(li)(li)學應力(li)(li)分析理(li)論(lun)(lun)-拉美公式(shi)。
2. 安全(quan)系數(shu)取(qu)值方(fang)式的比較
輸氣管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)由(you)于需穿越城市、村鎮(zhen)等(deng)，根據管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)通過區(qu)域的不同條件，采用改變管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)應力水平（即改變管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)壁(bi)厚）以強度(du)確保(bao)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)自身的安全(quan)(quan)，為(wei)(wei)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)周(zhou)圍環境提供安全(quan)(quan)保(bao)障（采用不同的強度(du)設(she)計系(xi)數(shu)F）的理念，同時也體現了管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)的經濟(ji)成本的合理性。GB50251中規(gui)(gui)定的強度(du)設(she)計系(xi)數(shu)F值，一級地(di)區(qu)為(wei)(wei)0.8，四(si)級地(di)區(qu)為(wei)(wei)0.4。強度(du)設(she)計系(xi)數(shu)F值的規(gui)(gui)定與取值源(yuan)自ASME B31.8《輸氣和配氣管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)系(xi)統》。
工(gong)(gong)業管道(dao)壁厚計(ji)算中(zhong)，設計(ji)溫度下的材(cai)(cai)料(liao)(liao)許(xu)用(yong)應(ying)力(li)(li)(li)由(you)材(cai)(cai)料(liao)(liao)的力(li)(li)(li)學(xue)性(xing)能(neng)除以相應(ying)的安(an)全(quan)系數(shu)而得，GB／T 20801、GB 50316、SH／T 3059規定(ding)的材(cai)(cai)料(liao)(liao)安(an)全(quan)系數(shu)與GB 150中(zhong)材(cai)(cai)料(liao)(liao)安(an)全(quan)系數(shu)的要求相同。由(you)于工(gong)(gong)業管道(dao)處于有限范圍(wei)的工(gong)(gong)廠(chang)環境中(zhong)，材(cai)(cai)料(liao)(liao)的安(an)全(quan)系數(shu)根據材(cai)(cai)料(liao)(liao)的類型(xing)和力(li)(li)(li)學(xue)性(xing)能(neng)（強度極限、屈(qu)服極限、持久強度、蠕(ru)變極限）的不同而取(qu)(qu)值，按照規范規定(ding)選取(qu)(qu)許(xu)用(yong)應(ying)力(li)(li)(li)值。許(xu)用(yong)應(ying)力(li)(li)(li)值的大小與工(gong)(gong)業管道(dao)所處的環境條(tiao)件完全(quan)無(wu)關(guan)，在GB／T20801、GB 50316、SH／T 3059等(deng)中(zhong)規定(ding)使用(yong)應(ying)力(li)(li)(li)表中(zhong)的值，既體現了(le)許(xu)用(yong)應(ying)力(li)(li)(li)所表達(da)的安(an)全(quan)強度，又體現了(le)工(gong)(gong)程(cheng)設計(ji)的經濟合理性(xing)。
輸(shu)氣管(guan)道和工(gong)業管(guan)道壁厚計(ji)算公式中(zhong)安(an)全系數的區(qu)別，在安(an)全理念(nian)和規(gui)范內容上存在差異，在設計(ji)上是無法統一的。
3. 鋼管壁(bi)厚附加裕量(liang)的比較
輸(shu)氣管(guan)(guan)道在用公式(shi)得(de)出計(ji)算壁厚之后，圓整到鋼管(guan)(guan)標準規定的(de)(de)壁厚，一般沒有(you)考(kao)慮材料厚度(du)偏差(cha)(cha)(cha)和(he)腐蝕裕量。但是ASME B31.8規定采(cai)用該規范所列鋼管(guan)(guan)，已經考(kao)慮了鋼管(guan)(guan)的(de)(de)壁厚負偏差(cha)(cha)(cha)，并且加(jia)了裕量，例如，如采(cai)用API5L，則不(bu)必再另加(jia)厚度(du)負偏差(cha)(cha)(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(er)、鋼(gang)管材料選用的比(bi)較
由(you)于輸(shu)氣(qi)(qi)(qi)管(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)距離長，鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)用(yong)(yong)量(liang)大，天然(ran)氣(qi)(qi)(qi)輸(shu)送量(liang)大，輸(shu)氣(qi)(qi)(qi)管(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)朝著高(gao)壓力、大直徑方向發(fa)展，鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)材料也(ye)朝著高(gao)強度(du)、微合(he)金的(de)方向發(fa)展。與輸(shu)氣(qi)(qi)(qi)管(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)工(gong)程相配套的(de)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)也(ye)有(you)了自成體(ti)系(xi)的(de)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)標(biao)準(zhun)(zhun)，在(zai)國際上(shang)得到廣泛應用(yong)(yong)的(de)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)標(biao)準(zhun)(zhun)是美國標(biao)準(zhun)(zhun)API5L。該標(biao)準(zhun)(zhun)的(de)最高(gao)鋼(gang)級為L830M（PSL2），規定的(de)屈服強度(du)最小值為830 MPa。ISO 3183《石油天然(ran)氣(qi)(qi)(qi)工(gong)業(ye)管(guan)(guan)(guan)(guan)線輸(shu)送系(xi)統(tong)用(yong)(yong)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)》是在(zai)API5L《管(guan)(guan)(guan)(guan)線鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)規范》基礎上(shang)編制(zhi)的(de)。GB／T 9711《石油天然(ran)氣(qi)(qi)(qi)工(gong)業(ye) 管(guan)(guan)(guan)(guan)線輸(shu)送系(xi)統(tong)用(yong)(yong)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)》是在(zai)ISO 3183標(biao)準(zhun)(zhun)基礎上(shang)修(xiu)改編制(zhi)的(de)，該標(biao)準(zhun)(zhun)得到了廣泛應用(yong)(yong)。與工(gong)業(ye)管(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)用(yong)(yong)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)在(zai)技術上(shang)有(you)重大區別。GB 50349《氣(qi)(qi)(qi)田集(ji)輸(shu)設(she)計規范》規定氣(qi)(qi)(qi)田集(ji)輸(shu)管(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)用(yong)(yong)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)也(ye)是選用(yong)(yong)GB／T 9711。
工(gong)業(ye)(ye)(ye)管(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)所(suo)屬裝(zhuang)置的(de)(de)(de)管(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)流體(ti)多樣(yang)化、設計(ji)參數各不(bu)相同(tong)，工(gong)業(ye)(ye)(ye)管(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)的(de)(de)(de)器(qi)(qi)材(cai)(cai)選(xuan)用(yong)尚無(wu)(wu)自成體(ti)系的(de)(de)(de)統一標(biao)準，均是使用(yong)相應的(de)(de)(de)鋼材(cai)(cai)和(he)鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)標(biao)準，例(li)如國(guo)標(biao)鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)常(chang)用(yong)標(biao)準：GB／T13793《直縫(feng)電(dian)焊鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)》，GB／T9948《石(shi)油裂(lie)化用(yong)無(wu)(wu)縫(feng)鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)》，GB／T 6479《高壓(ya)(ya)化肥(fei)設備用(yong)無(wu)(wu)縫(feng)鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)》，GB／T8163《輸送流體(ti)用(yong)無(wu)(wu)縫(feng)鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)》，GB／T3087《低中壓(ya)(ya)鍋爐用(yong)無(wu)(wu)縫(feng)鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)》，GB／T5310《高壓(ya)(ya)鍋爐用(yong)無(wu)(wu)縫(feng)鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)》等數十個，工(gong)業(ye)(ye)(ye)管(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)器(qi)(qi)材(cai)(cai)選(xuan)用(yong)具體(ti)規定(ding)與輸氣(qi)管(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)的(de)(de)(de)材(cai)(cai)料要(yao)求(qiu)是大(da)不(bu)一樣(yang)的(de)(de)(de)，輸氣(qi)管(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)與工(gong)業(ye)(ye)(ye)管(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)在材(cai)(cai)料選(xuan)用(yong)及材(cai)(cai)料標(biao)準上均有(you)很大(da)區別。
三、管道沖擊(ji)試驗的比較
輸氣管(guan)道(dao)(dao)（包括(kuo)輸氣站(zhan)）一般(ban)都(dou)在(zai)野外，受自然(ran)環境（低(di)溫(wen)）的影響比(bi)(bi)較大，輸氣管(guan)道(dao)(dao)用鋼(gang)管(guan)對低(di)溫(wen)沖擊韌性(xing)(xing)(xing)的要求(qiu)較高(gao)，以防止鋼(gang)管(guan)脆(cui)性(xing)(xing)(xing)斷(duan)裂擴(kuo)展和控制延性(xing)(xing)(xing)斷(duan)裂擴(kuo)展。我國(guo)對干(gan)線和站(zhan)場用鋼(gang)管(guan)提(ti)出(chu)了在(zai)API5L的基礎(chu)上對鋼(gang)管(guan)和焊縫進行夏(xia)比(bi)(bi)沖擊試(shi)驗(yan)的要求(qiu)，規定其試(shi)驗(yan)溫(wen)度應(ying)低(di)于管(guan)道(dao)(dao)通過當地(di)的最低(di)環境溫(wen)度，一般(ban)取-10℃，-20℃、-30℃，夏(xia)比(bi)(bi)沖擊韌性(xing)(xing)(xing)合格(ge)值根(gen)據不(bu)同鋼(gang)級和管(guan)徑分(fen)別為27J、40J、54J、80J（3個(ge)試(shi)樣最小平(ping)均值）。
工業管(guan)道(dao)對管(guan)道(dao)設(she)計溫度(du)≤-20℃而(er)高于(yu)鋼(gang)(gang)(gang)材使(shi)用溫度(du)下限的碳素鋼(gang)(gang)(gang)、低(di)合(he)金(jin)鋼(gang)(gang)(gang)、中(zhong)合(he)金(jin)鋼(gang)(gang)(gang)和高合(he)金(jin)鐵素體鋼(gang)(gang)(gang)，要求進行夏比低(di)溫沖擊(ji)試驗，試驗沖擊(ji)功合(he)格值根據(ju)不(bu)同的鋼(gang)(gang)(gang)材分別為(wei)18J、20J、27J、31J（3個試樣平均(jun)值），GB／T 20801、GB／T 50316、SH／T 3059等標(biao)注中(zhong)均(jun)有明確規定。
輸氣管(guan)(guan)道與工(gong)業管(guan)(guan)道設計規范對鋼管(guan)(guan)提出了夏(xia)比低(di)溫沖(chong)擊試驗的(de)要求，在夏(xia)比低(di)溫沖(chong)擊試驗的(de)試驗溫度與合格值上差異較(jiao)大。
