1. ASME B31.3壁厚設計計算與對比分(fen)析


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圖 3.jpg


  從(cong)上(shang)面(mian)的(de)推(tui)導過(guo)程可(ke)知(zhi),對于(yu)理想的(de)薄壁(bi)圓筒(tong)管狀設備,如(ru)果要使其強度承受(shou)給定內壓而不(bu)(bu)致破壞(huai),所(suo)取的(de)計(ji)(ji)算厚(hou)度應(ying)與(yu)內壓和管子(zi)直徑的(de)乘積成(cheng)正(zheng)比,與(yu)材料的(de)許用(yong)應(ying)力成(cheng)反(fan)比。經過(guo)多(duo)年發(fa)展和對公式的(de)不(bu)(bu)斷修正(zheng),形成(cheng)了目前(qian)廣泛認可(ke)的(de)ASME B31.3經典壁(bi)厚(hou)計(ji)(ji)算公式(3.3.4)或式(3.3.5)。



2. ASME B31.3管道壁(bi)厚(hou)計算方法(fa)


(1)管道的直(zhi)管部分(fen)所要求的厚度應按公(gong)式(3.3.4)確(que)定:


       tm=t+c  (3.3.4)


考慮到鋼(gang)廠的負偏差,應選用(yong)管(guan)道最小壁厚T≥tm


(2)直管的壓(ya)力設(she)計(ji)公式中的代號意義如(ru)下(xia):


    c--機械裕量(螺(luo)紋(wen)或(huo)溝槽深度)與腐蝕和(he)磨(mo)蝕裕量的總和(he)。對于帶(dai)螺(luo)紋(wen)的組件(jian),應(ying)采用(yong)公稱螺(luo)紋(wen)深度(ASME B1.20.1的尺寸h或(huo)相當的尺寸);對于沒(mei)有規(gui)定公差的機加工表面(mian)或(huo)槽,應(ying)在規(gui)定的切削深度加上0.5mm(0.02in)的公差;


   d--管(guan)(guan)道內徑。對于壓力設計計算時,管(guan)(guan)道內徑應是采購技術條件下(xia)的最大值;


   D--管道的外徑,如標準或技術條件(jian)表列或實測(ce);


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


   p--設計內壓(ya)(ya)(表(biao)壓(ya)(ya));


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


   T--管壁厚(hou)(實測或(huo)按(an)采購技術(shu)條件中(zhong)的(de)最小壁厚(hou));


   tm--包括機加工、腐蝕(shi)和磨蝕(shi)裕量在內的所(suo)需最(zui)小厚度;


   t--壓力(li)設(she)計厚(hou)度;


W--焊縫(feng)結構強(qiang)度降低系(xi)數。

   

 W 是考慮蠕變(bian)溫度下新(xin)加的(de)(de)一(yi)個小于(yu)或等于(yu)1的(de)(de)系數。實(shi)際上式(3.3.5)和式(3.3.6)最初來源(yuan)于(yu)較(jiao)精確且較(jiao)復雜的(de)(de)拉美(Lamé)公式(在1883年提(ti)出(chu))的(de)(de)經(jing)驗近似式。


  焊縫接(jie)頭強(qiang)度(du)(du)降低系(xi)數W是引起(qi)焊縫接(jie)頭失效的(de)(de)名義應力與(yu)相同持久(jiu)時(shi)間母材(cai)失效的(de)(de)名義應力的(de)(de)比,在(zai)缺少更多可用數據的(de)(de)情(qing)況(kuang)下(如蠕變(bian)試驗),對(dui)于所有材(cai)料,在(zai)溫度(du)(du)不大于510℃(950℉)時(shi),應取為(wei)1.0,在(zai)溫度(du)(du)815℃(1500°℉)時(shi),應取為(wei)0.5。中間溫度(du)(du)的(de)(de)強(qiang)度(du)(du)降低系(xi)數應使用線性(xing)內插法取得。對(dui)于溫度(du)(du)高于815℃(1500°℉)的(de)(de)情(qing)況(kuang),由(you)設計者負(fu)責確定強(qiang)度(du)(du)降低系(xi)數。


  使(shi)用(yong)焊(han)(han)縫接頭(tou)的蠕變試(shi)(shi)驗來確(que)定強度降低(di)系數時,宜使(shi)用(yong)全厚度橫(heng)截面焊(han)(han)縫試(shi)(shi)樣試(shi)(shi)驗,其持久時間不低(di)于(yu)1000h。除非設計者考慮由(you)于(yu)橫(heng)穿焊(han)(han)縫應(ying)力重新分配的影響,應(ying)使(shi)用(yong)全厚度焊(han)(han)縫試(shi)(shi)樣。


Y--當t/D/6時(shi)從ASME B31.3表(biao)查得(de)(de)系數(shu),見(jian)表(biao)3.3.18。對于中(zhong)間溫度,Y值可用內插(cha)法求得(de)(de)。


表 18.jpg


(3)承受內壓的直管。


    ①. 當(dang)t<D/6時(shi),直管的內壓設(she)計厚度(du),應不(bu)小于式(shi)(shi)(3.3.5)或(huo)式(shi)(shi)(3.3.6)計算出的厚度(du):


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    ②. 當t≥D/6時(shi)或p/SE>0.385時(shi),直(zhi)管的內(nei)壓設計厚(hou)度要對諸如(ru)失效(xiao)機(ji)理、疲(pi)勞影響和熱應力等(deng)因素予以特殊考慮(lv)。


(4)承(cheng)受外壓的(de)直管。


   確定承受外壓的(de)直管(guan)的(de)壁厚(hou)和剛(gang)性加強要求(qiu)時,應(ying)遵照BPV規范VII卷第1冊UG-28至UG-30規定的(de)程序,使(shi)用UG-29規定的(de)兩剛(gang)性加強圈斷面中心線間長度(du)作為設計長度(du)Lo。作為例外的(de)是當P.2的(de)S值(zhi)應(ying)是在設計溫度(du)下管(guan)道材料下列數值(zhi)中較小值(zhi):


   ①. 1.5倍(bei)ASME B31.3附錄表(biao)A-1的許(xu)用(yong)應力;

   ②. 0.9倍列于第II卷D篇表Y-1相應材料屈(qu)服強度。

(第VII卷中(zhong)的(de)符號D。相當(dang)于ASME B31.3中(zhong)的(de)D)





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