①. 不锈钢管及管件壁厚的确定,一般由工艺提出操作工况条件,经管道设计计算后,提交“管道壁厚计算表”,由管道设计圆整并选择标准的管道壁厚(特殊材质管子壁厚除外)。


  内压直管金属直管的壁厚计算在GB 50316、SH 3059、GB/T 20801、ASME B31.1、ASME B31.3等规范均有介绍。地上管道的壁厚一般按环向应力设计,与地下管道的壁厚设计方法相同。



  承受外压的直管厚度和加强要求,应符合现行国家标准GB150《压力容器》的规定。


  国内标准常用钢管和钢板的许用应力由GB50316-2000中表A.0.1和表A.0.2中取值。美标标准常用钢管和钢板的许用应力由ASME B31.3中表A-1中取值;用于高压蒸汽的管道,其钢管和钢板的许用应力由 ASME B31.1中表A-1、A-2、A-3中取值。


②. 各种工况下钢管及钢制管件的最小厚度应满足以下要求。


  a. 管子壁厚不应小于:按规定计算的壁厚;按D0 / 150(D0 管子外径,mm)确定的管子壁厚。最小选用壁厚应符合表16.31要求。


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  b. 剧烈循环条件或A1类流体的管道,采用不锈钢管子及对焊管件时,不应小于表16.32所列的厚度。


  c. 外螺纹的钢管和外螺纹钢管件的最小厚度应按表16.33的规定。


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  d. 内螺纹管件及承插焊管件的厚度应符合现行国家标准的规定。


  e. 选用低压流体输送用焊接钢管的系列厚度及现行国家标准号应按现行国家标准GB/T3092《低压流体输送用焊接钢管》及GB/T 3091《低压流体输送用镀锌焊接钢管》中的加厚管子,可用于输送设计压力小于或等于1.6MPa和设计温度在0~200℃的C类流体。普通厚度的管子仅用于D类流体。


③. 工业管道壁厚等级的确定方法


   按上述的管道壁厚方法计算值先按四舍五入的原则进行圆整,然后查相应的应用标准,与计算值最接近且稍高的对应壁厚就是该管道的公称壁厚。有对应管子表号时,就用管子表号表示;无对应管子表号时,就用壁厚值表示。管子表号或壁厚值所表示的参数就是该管道的公称壁厚等级。


   对于不宜靠用标准中公称壁厚的管道,例如管道应力不允许有太大壁厚的管道元件,大批量同规格的管道元件,由昂贵材料制造的管道元件等,其壁厚等级应按计算值就近圆整取值。管道上其他组成件(如弯头、三通、异径管、封头等),也以上述确定的数字或代号表示其公称壁厚等级,并由此确定它们与管子是等强度的。


④. 管道器材受压元件的壁厚选用,应符合下列要求;


   管道器材受压元件的最小壁厚应考虑腐蚀、浸蚀、磨损、负偏差及螺纹或开槽深度裕量;按强度计算管道器材受压元件壁厚时,应考虑由于支撑、结冰、回填土等附加载荷的影响,当由此增加的壁厚产生过大的局部应力和在结构上无法解决时,应通过附加支撑、拉杆等不增加壁厚的措施来保证其强度。



工程应用:某蒸汽管子壁厚计算实例


某蒸汽管道,设计压力为3.0MPa,设计温度为350℃,欲选用外径为219mm的无缝钢管,求管材的壁厚(管材的材质为20优质碳素钢,许用应力为90MPa,附加厚度规定采用2mm)。


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工程应用:某蒸汽管道壁厚强度的验算


某蒸汽管道为325mm×8mmm,蒸汽压力为2.5Ma,需验算管子壁厚是否符合强度要求(许用应力值为100MPa,厚度附加值采用2.0mm)。


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工程应用:某已用多年弯头壁厚的核算


  某两相流管道219mm×6mnm,设计压力p=3.8MPa,设计温度t=250℃,在投运若干年后,检修时发现各弯头外弧侧壁厚因冲刷减薄了0.5mm,问:是否可继续使用?


  查阅技术文件档案资料,这批弯头是由无缝钢管弯制的PN4.0热压弯头,材质20g,DN200,外径和壁厚为$219mm X6mnm,弯头外弧、内弧和左右两侧各点实测最小壁厚为6mm,弯曲半径R=305mm


  根据附录查得钢材2在250℃的许用应力为110MPa。许用应力修正系数n取1。温度修正系数Y取0.4。因有两相流动工况,附加厚度C取2。


  解:由条件知当时,直管的计算壁厚为:


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  原弯头的附加厚度有2.711mm,有余量,尽管因汽水冲刷减薄了0.5mm,弯头最薄处壁厚为5.5mm,已经到达最小壁厚值,应更换新材料。



工程应用:某三通壁厚的核算


  某管道设计压力p=2.5MPa,,设计温度t=250℃,准备采用的219mm 等径三通,材料为20钢(GB3087),实测该三通最小壁厚为5.8mm,需要校核计算。


  设计温度 t=250℃,低于20钢的最高使用温度上限,材料为20钢材质是可以的。根据标准查得,钢材20钢在250℃下的许用应力为110MPa。温度修正系数Y选取0.4。


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  因此,三通实测最小壁厚5.8mm,大于计算的最小壁厚5.08mm是可行的。



工程应用:某试压用盲板最小厚度的计算


  夹在两法兰之间的盲板,其计算厚度可按式(16.3)确定。用整体钢板制造时,式中焊接接头系数等于1.0。对于永久性盲板应按式(16.5)增加厚度附加量。某试压用盲板最小厚度见表16.34。





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