1. ASME B31.3壁厚設計(ji)計(ji)算與(yu)對比分(fen)析


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圖 3.jpg


  從(cong)上面的推導過(guo)程可(ke)(ke)知,對(dui)于(yu)理想(xiang)的薄壁圓筒管(guan)狀設備(bei),如果要使其(qi)強度承受給定內壓(ya)(ya)而不致破壞(huai),所取的計(ji)算厚(hou)度應與內壓(ya)(ya)和(he)(he)管(guan)子直徑的乘積(ji)成(cheng)正比,與材料的許用應力成(cheng)反比。經(jing)(jing)過(guo)多年發展(zhan)和(he)(he)對(dui)公(gong)式的不斷修正,形成(cheng)了目前廣泛認可(ke)(ke)的ASME B31.3經(jing)(jing)典壁厚(hou)計(ji)算公(gong)式(3.3.4)或式(3.3.5)。



2. ASME B31.3管道壁厚計算(suan)方法


(1)管(guan)道的(de)直(zhi)管(guan)部(bu)分(fen)所要求的(de)厚度應按(an)公式(3.3.4)確定:


       tm=t+c  (3.3.4)


考慮到鋼廠(chang)的負偏(pian)差,應選(xuan)用管道最小壁厚T≥tm


(2)直(zhi)管的壓(ya)力設(she)計(ji)公式(shi)中的代(dai)號意義如下:


    c--機械裕量(liang)(螺(luo)紋(wen)或(huo)(huo)溝槽深(shen)度(du))與腐蝕和磨蝕裕量(liang)的總和。對(dui)于帶(dai)螺(luo)紋(wen)的組件,應采用公(gong)稱螺(luo)紋(wen)深(shen)度(du)(ASME B1.20.1的尺寸h或(huo)(huo)相當(dang)的尺寸);對(dui)于沒有規定公(gong)差的機加工表面或(huo)(huo)槽,應在規定的切削深(shen)度(du)加上0.5mm(0.02in)的公(gong)差;


   d--管道內徑(jing)(jing)。對(dui)于壓力設計計算時,管道內徑(jing)(jing)應是采購技術(shu)條件下的最大值;


   D--管道(dao)的外徑(jing),如標準或技術條(tiao)件(jian)表列或實測;


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


   p--設計內(nei)壓(表壓);


   S--材料的許用應力,見ASME B31.3表A-1;


   T--管壁厚(hou)(實測或按采購技術條件中(zhong)的最(zui)小壁厚(hou));


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


   t--壓(ya)力設計厚度;


W--焊縫結構強度降低系(xi)數。

   

 W 是考(kao)慮蠕變溫(wen)度下(xia)新加的(de)(de)一個小于或等于1的(de)(de)系(xi)數。實際上式(shi)(3.3.5)和(he)式(shi)(3.3.6)最初來源于較精確且(qie)較復(fu)雜的(de)(de)拉美(Lamé)公式(shi)(在1883年提(ti)出(chu))的(de)(de)經驗近似式(shi)。


  焊縫(feng)接(jie)頭(tou)強度(du)(du)降低(di)系(xi)數(shu)W是引起焊縫(feng)接(jie)頭(tou)失(shi)效的(de)名義應力與相同(tong)持(chi)久時(shi)間(jian)母材(cai)失(shi)效的(de)名義應力的(de)比,在缺少更(geng)多可用數(shu)據的(de)情(qing)(qing)況(kuang)下(如蠕變試驗),對于所有材(cai)料,在溫(wen)度(du)(du)不大于510℃(950℉)時(shi),應取為1.0,在溫(wen)度(du)(du)815℃(1500°℉)時(shi),應取為0.5。中間(jian)溫(wen)度(du)(du)的(de)強度(du)(du)降低(di)系(xi)數(shu)應使用線性內(nei)插法取得。對于溫(wen)度(du)(du)高于815℃(1500°℉)的(de)情(qing)(qing)況(kuang),由設計(ji)者(zhe)負責確定強度(du)(du)降低(di)系(xi)數(shu)。


  使(shi)用焊(han)縫(feng)接頭的蠕變(bian)試(shi)(shi)驗來確定強度降低系數(shu)時,宜使(shi)用全(quan)厚度橫截(jie)面焊(han)縫(feng)試(shi)(shi)樣(yang)試(shi)(shi)驗,其持久時間不低于1000h。除(chu)非設計者考慮由于橫穿焊(han)縫(feng)應力(li)重新分(fen)配(pei)的影響,應使(shi)用全(quan)厚度焊(han)縫(feng)試(shi)(shi)樣(yang)。


Y--當(dang)t/D/6時從ASME B31.3表查得系(xi)數,見(jian)表3.3.18。對于中間溫(wen)度(du),Y值可(ke)用內插法求得。


表 18.jpg


(3)承受(shou)內壓(ya)的直管。


    ①. 當t<D/6時,直管的內(nei)壓設計厚(hou)度,應不小于(yu)式(shi)(3.3.5)或式(shi)(3.3.6)計算(suan)出的厚(hou)度:


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    ②. 當t≥D/6時(shi)或p/SE>0.385時(shi),直管(guan)的內壓設計厚度要對諸如(ru)失效機理、疲(pi)勞影響和(he)熱應力等因(yin)素予以特殊考慮。


(4)承受外(wai)壓的直管。


   確定承(cheng)受外壓的(de)直管(guan)的(de)壁厚和剛性(xing)加強(qiang)要求時,應(ying)遵(zun)照BPV規(gui)范VII卷第1冊UG-28至UG-30規(gui)定的(de)程序,使用UG-29規(gui)定的(de)兩剛性(xing)加強(qiang)圈(quan)斷面(mian)中心(xin)線(xian)間(jian)長(chang)度作(zuo)(zuo)為設計長(chang)度Lo。作(zuo)(zuo)為例外的(de)是當P.2的(de)S值(zhi)應(ying)是在設計溫(wen)度下(xia)管(guan)道材料下(xia)列數值(zhi)中較(jiao)小值(zhi):


   ①. 1.5倍ASME B31.3附錄表A-1的許用(yong)應力;

   ②. 0.9倍列于第II卷(juan)D篇表Y-1相應材料屈服強(qiang)度。

(第VII卷(juan)中的符(fu)號D。相當于ASME B31.3中的D)





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