有的(de)設計人(ren)員咨(zi)詢(xun)浙江至德鋼業有限公司工(gong)程師(shi)工(gong)業管道與輸氣管道的(de)壁厚計算是否可以統一(yi)或者互相替代使用？因(yin)兩(liang)者的(de)壁厚計算具有以下區別，所以肯定是不能混用的(de)。
一、工業管(guan)道(dao)與輸氣管(guan)道(dao)直管(guan)壁(bi)厚計算(suan)公式比較
1. 壁厚計算(suan)理論基礎(chu)比(bi)較
承(cheng)受內壓的(de)直(zhi)管屬于(yu)旋轉殼(ke)體的(de)一(yi)種(zhong)，旋轉殼(ke)體應(ying)(ying)力分(fen)(fen)(fen)析理(li)(li)(li)論(lun)(lun)有(you)兩類：一(yi)類是忽(hu)(hu)略(lve)彎矩的(de)無力矩理(li)(li)(li)論(lun)(lun)一(yi)-薄膜理(li)(li)(li)論(lun)(lun)，導出的(de)是壁厚(hou)計算的(de)薄膜應(ying)(ying)力公(gong)式，該公(gong)式計算的(de)是沿壁厚(hou)均(jun)勻分(fen)(fen)(fen)布的(de)兩向(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)(ying)力，即軸向(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)(ying)力和周(zhou)向(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)(ying)力，忽(hu)(hu)略(lve)了徑向(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)(ying)力。另一(yi)類是彈性力學應(ying)(ying)力分(fen)(fen)(fen)析理(li)(li)(li)論(lun)(lun)一(yi)一(yi)拉美公(gong)式，共三個方向(xiang)(xiang)(xiang)的(de)應(ying)(ying)力，周(zhou)向(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)(ying)力和徑向(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)(ying)力沿壁厚(hou)非(fei)線性分(fen)(fen)(fen)布，軸向(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)(ying)力沿壁厚(hou)均(jun)勻分(fen)(fen)(fen)布。
GB 50251《輸(shu)(shu)氣(qi)管(guan)(guan)道(dao)工程(cheng)設計(ji)(ji)規范(fan)》采用(yong)(yong)ASME B31.8《輸(shu)(shu)氣(qi)和配氣(qi)管(guan)(guan)道(dao)系統》的壁厚(hou)計(ji)(ji)算(suan)公(gong)(gong)(gong)式(shi)，公(gong)(gong)(gong)式(shi)源于無力矩理(li)論的薄膜理(li)論應力公(gong)(gong)(gong)式(shi)。GB／T 20801、GB 50316、SH／T 3059等標準采用(yong)(yong)ASME B31.3《工藝(yi)管(guan)(guan)道(dao)》的壁厚(hou)計(ji)(ji)算(suan)公(gong)(gong)(gong)式(shi)，公(gong)(gong)(gong)式(shi)是拉美公(gong)(gong)(gong)式(shi)的經驗近似式(shi)。輸(shu)(shu)氣(qi)管(guan)(guan)道(dao)壁厚(hou)計(ji)(ji)算(suan)公(gong)(gong)(gong)式(shi)的理(li)論基礎采用(yong)(yong)無力矩理(li)論-薄膜理(li)論，而工業管(guan)(guan)道(dao)采用(yong)(yong)彈(dan)性(xing)力學應力分(fen)析理(li)論-拉美公(gong)(gong)(gong)式(shi)。
2. 安全系(xi)數取(qu)值方式的比較(jiao)
輸(shu)氣管(guan)道(dao)(dao)由于需穿越城(cheng)市、村(cun)鎮等，根據管(guan)道(dao)(dao)通過區(qu)域的(de)(de)(de)不同條件，采(cai)用(yong)改(gai)變管(guan)道(dao)(dao)應力水平（即改(gai)變管(guan)道(dao)(dao)壁厚(hou)）以強(qiang)度確保(bao)(bao)管(guan)道(dao)(dao)自身的(de)(de)(de)安全，為管(guan)道(dao)(dao)周(zhou)圍環境提供安全保(bao)(bao)障（采(cai)用(yong)不同的(de)(de)(de)強(qiang)度設(she)計(ji)(ji)系(xi)(xi)數F）的(de)(de)(de)理念，同時也體現了管(guan)道(dao)(dao)的(de)(de)(de)經濟成本的(de)(de)(de)合理性。GB50251中規(gui)定的(de)(de)(de)強(qiang)度設(she)計(ji)(ji)系(xi)(xi)數F值(zhi)，一級(ji)地(di)區(qu)為0.8，四級(ji)地(di)區(qu)為0.4。強(qiang)度設(she)計(ji)(ji)系(xi)(xi)數F值(zhi)的(de)(de)(de)規(gui)定與取值(zhi)源(yuan)自ASME B31.8《輸(shu)氣和配(pei)氣管(guan)道(dao)(dao)系(xi)(xi)統》。
工(gong)業管道(dao)壁厚(hou)計(ji)算中(zhong)，設計(ji)溫度(du)下的(de)(de)材(cai)(cai)料許(xu)用(yong)(yong)應力(li)由材(cai)(cai)料的(de)(de)力(li)學(xue)性能(neng)除以相(xiang)應的(de)(de)安(an)全(quan)系數(shu)而得，GB／T 20801、GB 50316、SH／T 3059規定(ding)的(de)(de)材(cai)(cai)料安(an)全(quan)系數(shu)與GB 150中(zhong)材(cai)(cai)料安(an)全(quan)系數(shu)的(de)(de)要求相(xiang)同。由于工(gong)業管道(dao)處于有限(xian)范圍的(de)(de)工(gong)廠環(huan)境(jing)中(zhong)，材(cai)(cai)料的(de)(de)安(an)全(quan)系數(shu)根據材(cai)(cai)料的(de)(de)類型和力(li)學(xue)性能(neng)（強(qiang)度(du)極限(xian)、屈服(fu)極限(xian)、持久(jiu)強(qiang)度(du)、蠕(ru)變極限(xian)）的(de)(de)不(bu)同而取(qu)值(zhi)(zhi)，按照規范規定(ding)選取(qu)許(xu)用(yong)(yong)應力(li)值(zhi)(zhi)。許(xu)用(yong)(yong)應力(li)值(zhi)(zhi)的(de)(de)大(da)小與工(gong)業管道(dao)所(suo)處的(de)(de)環(huan)境(jing)條(tiao)件(jian)完(wan)全(quan)無關，在GB／T20801、GB 50316、SH／T 3059等中(zhong)規定(ding)使用(yong)(yong)應力(li)表中(zhong)的(de)(de)值(zhi)(zhi)，既體現(xian)了許(xu)用(yong)(yong)應力(li)所(suo)表達的(de)(de)安(an)全(quan)強(qiang)度(du)，又體現(xian)了工(gong)程設計(ji)的(de)(de)經濟合理性。
輸氣(qi)管(guan)道和(he)工業管(guan)道壁厚計(ji)算(suan)公式中安全系(xi)數的區別，在安全理(li)念和(he)規范內(nei)容上存在差異，在設計(ji)上是無法統一的。
3. 鋼管壁厚附加裕量(liang)的比較
輸氣(qi)管道在用公式得出計(ji)算壁厚之后，圓整到(dao)鋼管標準規(gui)定(ding)(ding)的壁厚，一般沒有考(kao)慮材料厚度偏差和腐蝕裕(yu)量。但是ASME B31.8規(gui)定(ding)(ding)采用該規(gui)范所列(lie)鋼管，已經考(kao)慮了鋼管的壁厚負偏差，并且加了裕(yu)量，例如(ru)，如(ru)采用API5L，則不必再(zai)另加厚度負偏差了。
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、鋼管材料選(xuan)用(yong)的比較
由于輸(shu)(shu)氣(qi)(qi)(qi)管(guan)(guan)(guan)道(dao)距(ju)離(li)長，鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)用(yong)量(liang)大(da)(da)(da)，天然(ran)(ran)氣(qi)(qi)(qi)輸(shu)(shu)送(song)量(liang)大(da)(da)(da)，輸(shu)(shu)氣(qi)(qi)(qi)管(guan)(guan)(guan)道(dao)朝著高壓(ya)力、大(da)(da)(da)直(zhi)徑方(fang)向發展，鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)材(cai)料也朝著高強(qiang)度(du)、微合金的(de)方(fang)向發展。與輸(shu)(shu)氣(qi)(qi)(qi)管(guan)(guan)(guan)道(dao)工(gong)(gong)程(cheng)相(xiang)配套的(de)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)也有了自成(cheng)體系的(de)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)，在國(guo)際上(shang)(shang)得到廣泛應用(yong)的(de)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)是(shi)美國(guo)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)API5L。該標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)的(de)最(zui)高鋼(gang)(gang)級為L830M（PSL2），規(gui)定的(de)屈服強(qiang)度(du)最(zui)小值為830 MPa。ISO 3183《石油(you)天然(ran)(ran)氣(qi)(qi)(qi)工(gong)(gong)業管(guan)(guan)(guan)線(xian)輸(shu)(shu)送(song)系統(tong)用(yong)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)》是(shi)在API5L《管(guan)(guan)(guan)線(xian)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)規(gui)范(fan)》基礎上(shang)(shang)編制(zhi)的(de)。GB／T 9711《石油(you)天然(ran)(ran)氣(qi)(qi)(qi)工(gong)(gong)業 管(guan)(guan)(guan)線(xian)輸(shu)(shu)送(song)系統(tong)用(yong)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)》是(shi)在ISO 3183標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)基礎上(shang)(shang)修改編制(zhi)的(de)，該標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)得到了廣泛應用(yong)。與工(gong)(gong)業管(guan)(guan)(guan)道(dao)用(yong)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)在技(ji)術上(shang)(shang)有重大(da)(da)(da)區別。GB 50349《氣(qi)(qi)(qi)田集輸(shu)(shu)設計規(gui)范(fan)》規(gui)定氣(qi)(qi)(qi)田集輸(shu)(shu)管(guan)(guan)(guan)道(dao)用(yong)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)也是(shi)選用(yong)GB／T 9711。
工業管(guan)道(dao)所屬裝置(zhi)的(de)(de)(de)(de)管(guan)道(dao)流體多樣化、設(she)(she)計參數(shu)各不相同，工業管(guan)道(dao)的(de)(de)(de)(de)器材選用(yong)尚無自成體系的(de)(de)(de)(de)統一標(biao)(biao)準，均(jun)是使用(yong)相應(ying)的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)材和鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)標(biao)(biao)準，例如國標(biao)(biao)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)常用(yong)標(biao)(biao)準：GB／T13793《直縫(feng)電焊鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)》，GB／T9948《石油裂化用(yong)無縫(feng)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)》，GB／T 6479《高(gao)(gao)壓化肥設(she)(she)備用(yong)無縫(feng)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)》，GB／T8163《輸送流體用(yong)無縫(feng)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)》，GB／T3087《低(di)中壓鍋(guo)爐用(yong)無縫(feng)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)》，GB／T5310《高(gao)(gao)壓鍋(guo)爐用(yong)無縫(feng)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)》等數(shu)十個，工業管(guan)道(dao)器材選用(yong)具(ju)體規定(ding)與輸氣管(guan)道(dao)的(de)(de)(de)(de)材料要求是大不一樣的(de)(de)(de)(de)，輸氣管(guan)道(dao)與工業管(guan)道(dao)在材料選用(yong)及(ji)材料標(biao)(biao)準上(shang)均(jun)有很大區別。
三、管道沖擊試驗(yan)的比較(jiao)
輸氣管(guan)道（包括(kuo)輸氣站）一(yi)般(ban)都在野外(wai)，受自然環(huan)境(jing)（低(di)(di)溫）的(de)(de)影響比(bi)較大，輸氣管(guan)道用鋼(gang)管(guan)對(dui)(dui)(dui)低(di)(di)溫沖(chong)(chong)擊(ji)韌性的(de)(de)要求(qiu)(qiu)較高，以防(fang)止鋼(gang)管(guan)脆性斷(duan)裂(lie)擴(kuo)展和控制延性斷(duan)裂(lie)擴(kuo)展。我國對(dui)(dui)(dui)干線和站場用鋼(gang)管(guan)提出了在API5L的(de)(de)基礎(chu)上對(dui)(dui)(dui)鋼(gang)管(guan)和焊縫進行夏比(bi)沖(chong)(chong)擊(ji)試(shi)驗(yan)的(de)(de)要求(qiu)(qiu)，規定其試(shi)驗(yan)溫度應(ying)低(di)(di)于(yu)管(guan)道通過當地的(de)(de)最低(di)(di)環(huan)境(jing)溫度，一(yi)般(ban)取(qu)-10℃，-20℃、-30℃，夏比(bi)沖(chong)(chong)擊(ji)韌性合格值(zhi)根據(ju)不(bu)同鋼(gang)級和管(guan)徑分別(bie)為27J、40J、54J、80J（3個試(shi)樣最小(xiao)平均值(zhi)）。
工業管道對管道設計(ji)溫(wen)度(du)≤-20℃而(er)高于(yu)鋼材使(shi)用(yong)溫(wen)度(du)下限的碳素(su)鋼、低(di)合金鋼、中合金鋼和高合金鐵素(su)體鋼，要(yao)求進行(xing)夏(xia)比(bi)低(di)溫(wen)沖(chong)擊試驗(yan)，試驗(yan)沖(chong)擊功合格值根據不(bu)同的鋼材分別(bie)為18J、20J、27J、31J（3個試樣平(ping)均值），GB／T 20801、GB／T 50316、SH／T 3059等標注中均有明確規定。
輸氣管道(dao)(dao)與工業管道(dao)(dao)設計規范對(dui)鋼管提(ti)出了夏比低溫(wen)沖擊試(shi)驗(yan)的(de)要求，在(zai)夏比低溫(wen)沖擊試(shi)驗(yan)的(de)試(shi)驗(yan)溫(wen)度(du)與合格值上差異較大。
