有的設計人員咨(zi)詢(xun)浙(zhe)江至德鋼業(ye)有限公(gong)司工(gong)程師工(gong)業(ye)管道與輸氣管道的壁厚計算(suan)是(shi)否可以(yi)統一或者互相替代使用？因兩者的壁厚計算(suan)具有以(yi)下區別，所以(yi)肯定是(shi)不能混用的。
一、工(gong)業管(guan)道與(yu)輸氣管(guan)道直(zhi)管(guan)壁厚(hou)計(ji)算(suan)公式比較
1. 壁厚(hou)計算理(li)論基(ji)礎(chu)比較
承(cheng)受內壓的(de)(de)直管屬于旋(xuan)轉殼(ke)體的(de)(de)一(yi)種，旋(xuan)轉殼(ke)體應(ying)力(li)(li)分(fen)析(xi)理論(lun)(lun)有兩類：一(yi)類是(shi)忽略彎矩的(de)(de)無力(li)(li)矩理論(lun)(lun)一(yi)-薄(bo)膜(mo)理論(lun)(lun)，導(dao)出(chu)的(de)(de)是(shi)壁厚(hou)計(ji)(ji)算的(de)(de)薄(bo)膜(mo)應(ying)力(li)(li)公(gong)式，該(gai)公(gong)式計(ji)(ji)算的(de)(de)是(shi)沿(yan)壁厚(hou)均(jun)勻分(fen)布的(de)(de)兩向(xiang)應(ying)力(li)(li)，即(ji)軸向(xiang)應(ying)力(li)(li)和(he)周向(xiang)應(ying)力(li)(li)，忽略了徑向(xiang)應(ying)力(li)(li)。另(ling)一(yi)類是(shi)彈性力(li)(li)學(xue)應(ying)力(li)(li)分(fen)析(xi)理論(lun)(lun)一(yi)一(yi)拉美(mei)公(gong)式，共三個(ge)方(fang)向(xiang)的(de)(de)應(ying)力(li)(li)，周向(xiang)應(ying)力(li)(li)和(he)徑向(xiang)應(ying)力(li)(li)沿(yan)壁厚(hou)非線性分(fen)布，軸向(xiang)應(ying)力(li)(li)沿(yan)壁厚(hou)均(jun)勻分(fen)布。
GB 50251《輸氣(qi)管(guan)(guan)(guan)道工(gong)程設計(ji)(ji)規范》采(cai)用ASME B31.8《輸氣(qi)和配氣(qi)管(guan)(guan)(guan)道系(xi)統》的(de)(de)壁厚(hou)(hou)計(ji)(ji)算(suan)公式(shi)(shi)，公式(shi)(shi)源(yuan)于無(wu)力(li)矩理(li)論(lun)的(de)(de)薄(bo)膜(mo)理(li)論(lun)應力(li)公式(shi)(shi)。GB／T 20801、GB 50316、SH／T 3059等(deng)標準采(cai)用ASME B31.3《工(gong)藝管(guan)(guan)(guan)道》的(de)(de)壁厚(hou)(hou)計(ji)(ji)算(suan)公式(shi)(shi)，公式(shi)(shi)是拉(la)美公式(shi)(shi)的(de)(de)經驗近似式(shi)(shi)。輸氣(qi)管(guan)(guan)(guan)道壁厚(hou)(hou)計(ji)(ji)算(suan)公式(shi)(shi)的(de)(de)理(li)論(lun)基礎采(cai)用無(wu)力(li)矩理(li)論(lun)-薄(bo)膜(mo)理(li)論(lun)，而(er)工(gong)業管(guan)(guan)(guan)道采(cai)用彈(dan)性力(li)學應力(li)分析(xi)理(li)論(lun)-拉(la)美公式(shi)(shi)。
2. 安全(quan)系數取值方(fang)式的(de)比較
輸(shu)氣(qi)(qi)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道由于需(xu)穿越(yue)城市、村鎮等，根據管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道通過區(qu)域(yu)的(de)不同條件，采用改(gai)變(bian)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道應力水平（即改(gai)變(bian)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道壁厚）以強度確(que)保管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道自身的(de)安全，為(wei)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道周圍(wei)環境(jing)提供安全保障（采用不同的(de)強度設(she)計系(xi)(xi)數(shu)(shu)F）的(de)理(li)念，同時也體(ti)現了管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道的(de)經濟成本(ben)的(de)合理(li)性。GB50251中規(gui)定的(de)強度設(she)計系(xi)(xi)數(shu)(shu)F值(zhi)，一級地(di)區(qu)為(wei)0.8，四級地(di)區(qu)為(wei)0.4。強度設(she)計系(xi)(xi)數(shu)(shu)F值(zhi)的(de)規(gui)定與取值(zhi)源自ASME B31.8《輸(shu)氣(qi)(qi)和配(pei)氣(qi)(qi)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道系(xi)(xi)統》。
工業管(guan)道(dao)(dao)壁厚計算中(zhong)，設(she)計溫度(du)(du)下的(de)材(cai)(cai)料(liao)許(xu)用(yong)應(ying)力(li)(li)(li)(li)由(you)材(cai)(cai)料(liao)的(de)力(li)(li)(li)(li)學性能(neng)除以相應(ying)的(de)安全系(xi)(xi)數而得，GB／T 20801、GB 50316、SH／T 3059規定的(de)材(cai)(cai)料(liao)安全系(xi)(xi)數與GB 150中(zhong)材(cai)(cai)料(liao)安全系(xi)(xi)數的(de)要求相同。由(you)于工業管(guan)道(dao)(dao)處于有限(xian)(xian)范圍的(de)工廠環境(jing)中(zhong)，材(cai)(cai)料(liao)的(de)安全系(xi)(xi)數根據材(cai)(cai)料(liao)的(de)類型(xing)和力(li)(li)(li)(li)學性能(neng)（強度(du)(du)極限(xian)(xian)、屈服(fu)極限(xian)(xian)、持久強度(du)(du)、蠕(ru)變極限(xian)(xian)）的(de)不(bu)同而取值(zhi)，按照規范規定選取許(xu)用(yong)應(ying)力(li)(li)(li)(li)值(zhi)。許(xu)用(yong)應(ying)力(li)(li)(li)(li)值(zhi)的(de)大小與工業管(guan)道(dao)(dao)所處的(de)環境(jing)條件完(wan)全無關，在GB／T20801、GB 50316、SH／T 3059等中(zhong)規定使用(yong)應(ying)力(li)(li)(li)(li)表中(zhong)的(de)值(zhi)，既體(ti)現了許(xu)用(yong)應(ying)力(li)(li)(li)(li)所表達的(de)安全強度(du)(du)，又體(ti)現了工程設(she)計的(de)經濟合理性。
輸氣管道和工(gong)業管道壁厚(hou)計(ji)算公(gong)式中安(an)全系數的(de)區別，在(zai)安(an)全理念和規范內容上(shang)(shang)存(cun)在(zai)差異，在(zai)設計(ji)上(shang)(shang)是無(wu)法統一的(de)。
3. 鋼管壁厚附(fu)加裕量的(de)比(bi)較
輸氣(qi)管道在用公(gong)式得出計(ji)算壁厚之后(hou)，圓整到鋼管標準規(gui)定的壁厚，一般沒有考慮(lv)材料(liao)厚度偏(pian)差和腐蝕裕(yu)量(liang)。但是(shi)ASME B31.8規(gui)定采(cai)用該規(gui)范所列鋼管，已(yi)經考慮(lv)了(le)鋼管的壁厚負偏(pian)差，并且加(jia)(jia)了(le)裕(yu)量(liang)，例如，如采(cai)用API5L，則不(bu)必再另加(jia)(jia)厚度負偏(pian)差了(le)。
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(jiao)
由于輸氣(qi)(qi)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)距離長，鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)用(yong)(yong)量大(da)，天然(ran)氣(qi)(qi)輸送(song)(song)量大(da)，輸氣(qi)(qi)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)朝(chao)著高壓力(li)、大(da)直(zhi)徑(jing)方向發展，鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)材料也(ye)朝(chao)著高強(qiang)度、微合(he)金的(de)(de)方向發展。與輸氣(qi)(qi)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)工(gong)(gong)(gong)程相配套的(de)(de)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)也(ye)有(you)了(le)自(zi)成體系(xi)的(de)(de)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)標(biao)準(zhun)，在國(guo)際上(shang)(shang)得(de)到廣泛(fan)應用(yong)(yong)的(de)(de)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)標(biao)準(zhun)是(shi)美(mei)國(guo)標(biao)準(zhun)API5L。該(gai)標(biao)準(zhun)的(de)(de)最(zui)高鋼(gang)(gang)級(ji)為L830M（PSL2），規定的(de)(de)屈服強(qiang)度最(zui)小值為830 MPa。ISO 3183《石油天然(ran)氣(qi)(qi)工(gong)(gong)(gong)業管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)線輸送(song)(song)系(xi)統(tong)用(yong)(yong)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)》是(shi)在API5L《管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)線鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)規范》基(ji)礎上(shang)(shang)編(bian)制(zhi)的(de)(de)。GB／T 9711《石油天然(ran)氣(qi)(qi)工(gong)(gong)(gong)業 管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)線輸送(song)(song)系(xi)統(tong)用(yong)(yong)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)》是(shi)在ISO 3183標(biao)準(zhun)基(ji)礎上(shang)(shang)修改(gai)編(bian)制(zhi)的(de)(de)，該(gai)標(biao)準(zhun)得(de)到了(le)廣泛(fan)應用(yong)(yong)。與工(gong)(gong)(gong)業管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)用(yong)(yong)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)在技術(shu)上(shang)(shang)有(you)重大(da)區別(bie)。GB 50349《氣(qi)(qi)田集(ji)輸設計規范》規定氣(qi)(qi)田集(ji)輸管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)用(yong)(yong)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)也(ye)是(shi)選用(yong)(yong)GB／T 9711。
工(gong)業管(guan)(guan)道(dao)(dao)所屬裝置的管(guan)(guan)道(dao)(dao)流體多樣化(hua)、設(she)計參數(shu)各(ge)不相同，工(gong)業管(guan)(guan)道(dao)(dao)的器材(cai)選用(yong)(yong)(yong)尚無自成體系的統一標(biao)(biao)(biao)準(zhun)，均(jun)(jun)是使(shi)用(yong)(yong)(yong)相應的鋼(gang)材(cai)和鋼(gang)管(guan)(guan)標(biao)(biao)(biao)準(zhun)，例(li)如國標(biao)(biao)(biao)鋼(gang)管(guan)(guan)常用(yong)(yong)(yong)標(biao)(biao)(biao)準(zhun)：GB／T13793《直縫電焊鋼(gang)管(guan)(guan)》，GB／T9948《石油裂化(hua)用(yong)(yong)(yong)無縫鋼(gang)管(guan)(guan)》，GB／T 6479《高(gao)壓化(hua)肥設(she)備用(yong)(yong)(yong)無縫鋼(gang)管(guan)(guan)》，GB／T8163《輸送流體用(yong)(yong)(yong)無縫鋼(gang)管(guan)(guan)》，GB／T3087《低(di)中壓鍋(guo)爐用(yong)(yong)(yong)無縫鋼(gang)管(guan)(guan)》，GB／T5310《高(gao)壓鍋(guo)爐用(yong)(yong)(yong)無縫鋼(gang)管(guan)(guan)》等數(shu)十個，工(gong)業管(guan)(guan)道(dao)(dao)器材(cai)選用(yong)(yong)(yong)具體規定與輸氣(qi)管(guan)(guan)道(dao)(dao)的材(cai)料(liao)要求是大不一樣的，輸氣(qi)管(guan)(guan)道(dao)(dao)與工(gong)業管(guan)(guan)道(dao)(dao)在材(cai)料(liao)選用(yong)(yong)(yong)及材(cai)料(liao)標(biao)(biao)(biao)準(zhun)上均(jun)(jun)有很大區別(bie)。
三(san)、管道沖擊試驗的(de)比(bi)較(jiao)
輸氣(qi)管道(dao)（包括輸氣(qi)站）一(yi)(yi)般都(dou)在(zai)野(ye)外，受自然環境（低(di)溫(wen)）的(de)(de)影(ying)響(xiang)比(bi)較(jiao)大，輸氣(qi)管道(dao)用(yong)鋼管對(dui)低(di)溫(wen)沖(chong)(chong)擊韌(ren)(ren)性的(de)(de)要求(qiu)(qiu)較(jiao)高(gao)，以防止鋼管脆(cui)性斷(duan)裂擴(kuo)展(zhan)和(he)控(kong)制延(yan)性斷(duan)裂擴(kuo)展(zhan)。我國對(dui)干線和(he)站場用(yong)鋼管提(ti)出(chu)了(le)在(zai)API5L的(de)(de)基礎上(shang)對(dui)鋼管和(he)焊縫進(jin)行(xing)夏比(bi)沖(chong)(chong)擊試(shi)驗(yan)的(de)(de)要求(qiu)(qiu)，規定其(qi)試(shi)驗(yan)溫(wen)度應低(di)于管道(dao)通過當(dang)地的(de)(de)最低(di)環境溫(wen)度，一(yi)(yi)般取-10℃，-20℃、-30℃，夏比(bi)沖(chong)(chong)擊韌(ren)(ren)性合格值根(gen)據不(bu)同鋼級和(he)管徑分別為(wei)27J、40J、54J、80J（3個試(shi)樣最小平(ping)均值）。
工業管道對管道設(she)計溫度(du)≤-20℃而高(gao)于(yu)鋼(gang)(gang)材使用溫度(du)下限的碳素鋼(gang)(gang)、低合(he)(he)金鋼(gang)(gang)、中(zhong)合(he)(he)金鋼(gang)(gang)和高(gao)合(he)(he)金鐵素體鋼(gang)(gang)，要求(qiu)進行夏(xia)比(bi)低溫沖擊試(shi)驗，試(shi)驗沖擊功(gong)合(he)(he)格值根據不同的鋼(gang)(gang)材分別為18J、20J、27J、31J（3個試(shi)樣平均值），GB／T 20801、GB／T 50316、SH／T 3059等(deng)標注中(zhong)均有(you)明(ming)確規定。
輸(shu)氣(qi)管道與工業管道設計規范對(dui)鋼管提出了夏比低(di)溫沖擊(ji)試(shi)(shi)驗的要求，在夏比低(di)溫沖擊(ji)試(shi)(shi)驗的試(shi)(shi)驗溫度(du)與合格(ge)值上差(cha)異(yi)較大。
