1. ASME B31.3壁(bi)厚(hou)設計(ji)計(ji)算(suan)與對比分(fen)析


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圖 3.jpg


  從上(shang)面的(de)(de)推導過程可知,對(dui)于理想的(de)(de)薄壁圓(yuan)筒管狀設備,如果要使其強度承受給(gei)定內(nei)壓而(er)不(bu)致破(po)壞(huai),所取的(de)(de)計算厚(hou)度應與內(nei)壓和管子直徑的(de)(de)乘積成(cheng)(cheng)(cheng)正比,與材料(liao)的(de)(de)許用應力成(cheng)(cheng)(cheng)反比。經過多年發展和對(dui)公式(shi)的(de)(de)不(bu)斷修正,形成(cheng)(cheng)(cheng)了目(mu)前廣泛認可的(de)(de)ASME B31.3經典壁厚(hou)計算公式(shi)(3.3.4)或(huo)式(shi)(3.3.5)。



2. ASME B31.3管(guan)道壁厚計算方法


(1)管道的直(zhi)管部分所(suo)要求(qiu)的厚度(du)應按公式(3.3.4)確定:


       tm=t+c  (3.3.4)


考(kao)慮到鋼廠(chang)的負偏差(cha),應選用管(guan)道(dao)最小(xiao)壁厚T≥tm


(2)直管的(de)壓力設計公式中(zhong)的(de)代號意義如下:


    c--機(ji)械(xie)裕(yu)量(liang)(螺(luo)紋(wen)或(huo)溝槽深度)與腐蝕(shi)和(he)磨(mo)蝕(shi)裕(yu)量(liang)的總和(he)。對于帶螺(luo)紋(wen)的組件(jian),應采用(yong)公(gong)稱螺(luo)紋(wen)深度(ASME B1.20.1的尺寸h或(huo)相當(dang)的尺寸);對于沒(mei)有規定公(gong)差的機(ji)加工表面或(huo)槽,應在規定的切(qie)削深度加上0.5mm(0.02in)的公(gong)差;


   d--管道內(nei)徑(jing)。對(dui)于(yu)壓力設計計算時(shi),管道內(nei)徑(jing)應(ying)是采購技(ji)術條(tiao)件(jian)下的(de)最大值(zhi);


   D--管(guan)道的外徑,如標準或技術條(tiao)件表列或實(shi)測;


   E--ASME B31.3表A-1A或A1-1B所(suo)列質量系數;


   p--設計(ji)內壓(ya)(表(biao)壓(ya));


   S--材料的許用(yong)應力,見ASME B31.3表(biao)A-1;


   T--管壁厚(實測(ce)或按采購技術條件中的最小(xiao)壁厚);


   tm--包括機加(jia)工、腐蝕和(he)磨(mo)蝕裕(yu)量(liang)在內的(de)所需最小厚度(du);


   t--壓力設計厚度;


W--焊縫結構強度(du)降低系數。

   

 W 是考慮(lv)蠕變溫度(du)下新加的(de)一個小于或等于1的(de)系數。實(shi)際上式(3.3.5)和式(3.3.6)最初(chu)來(lai)源于較(jiao)精確且較(jiao)復雜的(de)拉(la)美(Lamé)公式(在1883年提出)的(de)經(jing)驗近似式。


  焊縫接頭強(qiang)度降(jiang)低系(xi)數(shu)(shu)W是引起焊縫接頭失效的(de)名義應力(li)與相同(tong)持久時(shi)間母(mu)材失效的(de)名義應力(li)的(de)比,在缺(que)少更多可用(yong)數(shu)(shu)據的(de)情況下(如蠕變試驗),對于所有材料,在溫(wen)度不大于510℃(950℉)時(shi),應取為1.0,在溫(wen)度815℃(1500°℉)時(shi),應取為0.5。中間溫(wen)度的(de)強(qiang)度降(jiang)低系(xi)數(shu)(shu)應使(shi)用(yong)線性內(nei)插法取得。對于溫(wen)度高于815℃(1500°℉)的(de)情況,由設(she)計者(zhe)負責(ze)確定強(qiang)度降(jiang)低系(xi)數(shu)(shu)。


  使(shi)用(yong)焊縫(feng)(feng)(feng)接頭(tou)的(de)蠕變試(shi)驗來(lai)確(que)定強度降低系數時(shi),宜(yi)使(shi)用(yong)全(quan)厚(hou)度橫(heng)截面焊縫(feng)(feng)(feng)試(shi)樣試(shi)驗,其持(chi)久(jiu)時(shi)間不低于1000h。除非設(she)計(ji)者考慮由于橫(heng)穿焊縫(feng)(feng)(feng)應力重新分(fen)配的(de)影響(xiang),應使(shi)用(yong)全(quan)厚(hou)度焊縫(feng)(feng)(feng)試(shi)樣。


Y--當t/D/6時(shi)從ASME B31.3表(biao)查得系數,見表(biao)3.3.18。對(dui)于中間溫度,Y值可用內插法求得。


表 18.jpg


(3)承受內壓(ya)的直管。


    ①. 當t<D/6時,直(zhi)管的(de)內壓設計(ji)厚(hou)度(du)(du),應不小于式(3.3.5)或式(3.3.6)計(ji)算出的(de)厚(hou)度(du)(du):


式 5.jpg


    ②. 當t≥D/6時或p/SE>0.385時,直管的內壓(ya)設計厚度要(yao)對諸(zhu)如(ru)失效機理、疲勞影響和熱應力等因(yin)素予(yu)以特殊考慮(lv)。


(4)承受外(wai)壓(ya)的直管。


   確定(ding)承受外壓的(de)直管的(de)壁厚和剛(gang)性加(jia)強要求時,應遵照BPV規(gui)范VII卷第1冊UG-28至UG-30規(gui)定(ding)的(de)程序(xu),使用UG-29規(gui)定(ding)的(de)兩(liang)剛(gang)性加(jia)強圈斷面(mian)中(zhong)心線(xian)間長(chang)度作(zuo)為設計長(chang)度Lo。作(zuo)為例外的(de)是(shi)當P.2的(de)S值應是(shi)在設計溫度下管道材料下列數值中(zhong)較(jiao)小值:


   ①. 1.5倍ASME B31.3附錄表A-1的許(xu)用應力;

   ②. 0.9倍列于第II卷D篇表Y-1相應材(cai)料屈服強度(du)。

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





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