1. ASME B31.3壁厚設(she)計計算與對比分析


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  從上面的(de)(de)推導過(guo)程可(ke)知(zhi),對于理想(xiang)的(de)(de)薄壁圓筒管狀設備,如(ru)果要使(shi)其強度(du)承受給定內(nei)壓(ya)而不(bu)致破(po)壞,所(suo)取的(de)(de)計(ji)算(suan)厚度(du)應與內(nei)壓(ya)和管子直(zhi)徑的(de)(de)乘(cheng)積成正(zheng)比,與材料的(de)(de)許用應力成反比。經過(guo)多年(nian)發(fa)展(zhan)和對公式(shi)的(de)(de)不(bu)斷修正(zheng),形成了目前廣泛認可(ke)的(de)(de)ASME B31.3經典壁厚計(ji)算(suan)公式(shi)(3.3.4)或式(shi)(3.3.5)。



2. ASME B31.3管道壁厚計(ji)算方法


(1)管道的(de)直管部分所要求(qiu)的(de)厚度應按公式(3.3.4)確定(ding):


       tm=t+c  (3.3.4)


考(kao)慮(lv)到(dao)鋼廠的負(fu)偏差,應選用管道(dao)最(zui)小壁厚T≥tm


(2)直管的壓力設(she)計公式中的代(dai)號意(yi)義如下:


    c--機械裕(yu)量(螺紋或溝槽(cao)深(shen)度)與腐蝕和磨(mo)蝕裕(yu)量的(de)總和。對于帶螺紋的(de)組件,應采用公稱螺紋深(shen)度(ASME B1.20.1的(de)尺寸(cun)h或相(xiang)當的(de)尺寸(cun));對于沒有(you)規定公差的(de)機加工表面或槽(cao),應在規定的(de)切削深(shen)度加上0.5mm(0.02in)的(de)公差;


   d--管道內徑。對(dui)于壓力設(she)計計算時,管道內徑應(ying)是采購技(ji)術條件下的最大值;


   D--管(guan)道的外徑,如標準或(huo)技術條件表列(lie)或(huo)實測(ce);


   E--ASME B31.3表A-1A或A1-1B所列質量系數;


   p--設計(ji)內壓(表壓);


   S--材(cai)料(liao)的許用(yong)應力,見ASME B31.3表A-1;


   T--管壁厚(hou)(實測或按(an)采購(gou)技術條件中的最小(xiao)壁厚(hou));


   tm--包(bao)括機加工、腐蝕和磨蝕裕量(liang)在內(nei)的所需最小厚度;


   t--壓力設計厚度;


W--焊縫結構強(qiang)度降(jiang)低系(xi)數。

   

 W 是(shi)考慮蠕(ru)變溫(wen)度下新(xin)加的一個小(xiao)于或等于1的系數。實(shi)際上式(3.3.5)和式(3.3.6)最初來源(yuan)于較精確且(qie)較復雜的拉美(mei)(Lamé)公(gong)式(在1883年(nian)提出)的經驗近似式。


  焊縫(feng)接(jie)頭強度(du)(du)降(jiang)低系數W是引起焊縫(feng)接(jie)頭失(shi)效(xiao)的(de)名義應力(li)與相同(tong)持(chi)久時間母材失(shi)效(xiao)的(de)名義應力(li)的(de)比,在缺少更多可(ke)用數據的(de)情況下(如蠕(ru)變(bian)試驗(yan)),對(dui)于(yu)所有材料,在溫(wen)度(du)(du)不大于(yu)510℃(950℉)時,應取為1.0,在溫(wen)度(du)(du)815℃(1500°℉)時,應取為0.5。中(zhong)間溫(wen)度(du)(du)的(de)強度(du)(du)降(jiang)低系數應使(shi)用線(xian)性(xing)內插法取得。對(dui)于(yu)溫(wen)度(du)(du)高于(yu)815℃(1500°℉)的(de)情況,由設計(ji)者負責(ze)確定強度(du)(du)降(jiang)低系數。


  使用(yong)焊縫接頭的蠕變(bian)試(shi)(shi)驗來確定強度(du)降(jiang)低(di)(di)系數時,宜使用(yong)全厚度(du)橫截面焊縫試(shi)(shi)樣試(shi)(shi)驗,其持久(jiu)時間不低(di)(di)于1000h。除(chu)非設計者考慮由于橫穿焊縫應力重新分配的影響,應使用(yong)全厚度(du)焊縫試(shi)(shi)樣。


Y--當t/D/6時(shi)從(cong)ASME B31.3表查得系數(shu),見表3.3.18。對于中間(jian)溫度(du),Y值(zhi)可用內插法求(qiu)得。


表 18.jpg


(3)承受內壓的直(zhi)管。


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


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    ②. 當t≥D/6時或p/SE>0.385時,直管的(de)內壓設計厚度要對(dui)諸如失效(xiao)機理、疲勞(lao)影響(xiang)和(he)熱應(ying)力等因素予(yu)以(yi)特殊考慮(lv)。


(4)承受外(wai)壓的(de)直管。


   確定承(cheng)受外(wai)壓的直管的壁(bi)厚和剛性加強(qiang)要(yao)求(qiu)時(shi),應遵照BPV規范VII卷第1冊(ce)UG-28至UG-30規定的程序,使用UG-29規定的兩剛性加強(qiang)圈斷面中心(xin)線間長度作為(wei)設計長度Lo。作為(wei)例外(wai)的是(shi)當(dang)P.2的S值應是(shi)在設計溫度下管道材(cai)料下列數(shu)值中較小值:


   ①. 1.5倍ASME B31.3附錄表A-1的(de)許(xu)用應力;

   ②. 0.9倍(bei)列于第(di)II卷(juan)D篇表Y-1相應材料屈(qu)服強(qiang)度。

(第VII卷中(zhong)的符號D。相當于(yu)ASME B31.3中(zhong)的D)





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