1. ASME B31.3壁厚設計計算與對(dui)比分析(xi)


從上面的(de)(de)推導過(guo)程(cheng)可(ke)知,對于理(li)想的(de)(de)薄壁圓筒管狀設備,如果要使其強度(du)承受給定內壓而不致破(po)壞,所取(qu)的(de)(de)計(ji)算(suan)厚度(du)應與(yu)內壓和(he)(he)管子直徑的(de)(de)乘積成(cheng)正比,與(yu)材料的(de)(de)許用(yong)應力成(cheng)反(fan)比。經(jing)過(guo)多年發(fa)展和(he)(he)對公式的(de)(de)不斷修(xiu)正,形成(cheng)了目(mu)前廣泛認可(ke)的(de)(de)ASME B31.3經(jing)典壁厚計(ji)算(suan)公式(3.3.4)或式(3.3.5)。
2. ASME B31.3管(guan)道壁厚計算方法
(1)管道(dao)的直(zhi)管部分所要(yao)求(qiu)的厚度應(ying)按公式(shi)(3.3.4)確定:
tm=t+c (3.3.4)
考慮到鋼(gang)廠的(de)負偏差,應(ying)選用管道最小壁厚T≥tm
(2)直管的壓(ya)力設(she)計公(gong)式中的代(dai)號意義如下:
c--機械裕(yu)(yu)量(螺紋(wen)或(huo)(huo)溝槽(cao)深度)與腐蝕和磨蝕裕(yu)(yu)量的(de)總和。對于帶(dai)螺紋(wen)的(de)組件,應采用公(gong)(gong)稱螺紋(wen)深度(ASME B1.20.1的(de)尺寸h或(huo)(huo)相當的(de)尺寸);對于沒(mei)有規(gui)定(ding)公(gong)(gong)差的(de)機加工表面或(huo)(huo)槽(cao),應在規(gui)定(ding)的(de)切削深度加上0.5mm(0.02in)的(de)公(gong)(gong)差;
d--管(guan)道(dao)內(nei)徑。對于壓力設(she)計計算時,管(guan)道(dao)內(nei)徑應是采購技(ji)術條件下的最大值(zhi);
D--管道的(de)外(wai)徑,如(ru)標準或技術條(tiao)件表列或實測;
E--ASME B31.3表A-1A或(huo)A1-1B所列(lie)質量系數;
p--設(she)計內壓(表壓);
S--材料(liao)的(de)許用應(ying)力,見(jian)ASME B31.3表A-1;
T--管壁(bi)厚(實測或按采購技術條件中(zhong)的最(zui)小壁(bi)厚);
tm--包(bao)括機(ji)加工、腐蝕和磨蝕裕量在內的所(suo)需最(zui)小(xiao)厚(hou)度;
t--壓(ya)力設計厚度;
W--焊縫結構(gou)強(qiang)度降低(di)系數。
W 是考慮蠕(ru)變溫度下新加(jia)的(de)一(yi)個(ge)小于(yu)或等于(yu)1的(de)系(xi)數。實際上式(3.3.5)和式(3.3.6)最初來源于(yu)較精(jing)確且較復(fu)雜的(de)拉(la)美(Lamé)公式(在(zai)1883年提出(chu))的(de)經驗(yan)近似(si)式。
焊(han)縫(feng)(feng)接頭強(qiang)度(du)降低系數(shu)(shu)W是引(yin)起焊(han)縫(feng)(feng)接頭失效(xiao)的名義(yi)應(ying)力(li)與相同持久時(shi)(shi)間(jian)母材(cai)失效(xiao)的名義(yi)應(ying)力(li)的比(bi),在(zai)缺(que)少更(geng)多可用數(shu)(shu)據(ju)的情(qing)況下(如(ru)蠕(ru)變試驗(yan)),對于(yu)(yu)所有材(cai)料(liao),在(zai)溫度(du)不大于(yu)(yu)510℃(950℉)時(shi)(shi),應(ying)取(qu)為1.0,在(zai)溫度(du)815℃(1500°℉)時(shi)(shi),應(ying)取(qu)為0.5。中間(jian)溫度(du)的強(qiang)度(du)降低系數(shu)(shu)應(ying)使(shi)用線(xian)性內插(cha)法取(qu)得。對于(yu)(yu)溫度(du)高于(yu)(yu)815℃(1500°℉)的情(qing)況,由設計者負責確定強(qiang)度(du)降低系數(shu)(shu)。
使用(yong)(yong)焊(han)縫(feng)(feng)接頭的(de)蠕變試(shi)驗來確定強度(du)(du)降(jiang)低系(xi)數時(shi),宜(yi)使用(yong)(yong)全厚度(du)(du)橫截面焊(han)縫(feng)(feng)試(shi)樣(yang)試(shi)驗,其持久時(shi)間不(bu)低于1000h。除非設計者考慮(lv)由于橫穿焊(han)縫(feng)(feng)應力重新(xin)分配的(de)影響,應使用(yong)(yong)全厚度(du)(du)焊(han)縫(feng)(feng)試(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(dui)于中(zhong)間溫度,Y值可用內插法求得。

(3)承受內壓的直管。
①. 當t<D/6時,直管的內壓(ya)設計厚度,應不(bu)小于式(3.3.5)或(huo)式(3.3.6)計算出的厚度:

②. 當(dang)t≥D/6時或p/SE>0.385時,直管的內(nei)壓設計厚(hou)度(du)要對(dui)諸(zhu)如失(shi)效機(ji)理、疲勞影響和熱應力等因素(su)予以特殊考(kao)慮。
(4)承受外壓的直管(guan)。
確定(ding)承受(shou)外(wai)壓的(de)(de)(de)直(zhi)管的(de)(de)(de)壁厚和剛性(xing)加強要求時,應遵照BPV規(gui)(gui)范VII卷第(di)1冊UG-28至UG-30規(gui)(gui)定(ding)的(de)(de)(de)程(cheng)序,使用UG-29規(gui)(gui)定(ding)的(de)(de)(de)兩(liang)剛性(xing)加強圈斷面中心線(xian)間長度作為設(she)計長度Lo。作為例外(wai)的(de)(de)(de)是當P.2的(de)(de)(de)S值(zhi)應是在設(she)計溫度下管道材料下列數值(zhi)中較小值(zhi):
①. 1.5倍(bei)ASME B31.3附錄表A-1的許用應力;
②. 0.9倍列于第(di)II卷D篇表(biao)Y-1相(xiang)應材料屈服強(qiang)度。
(第VII卷中(zhong)的(de)(de)符號D。相當于ASME B31.3中(zhong)的(de)(de)D)

