管壁厚度计算方法
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国标暖气管道厚度暖气管道是供给暖气系统的重要组成部分,其质量和性能直接影响到供暖效果和能源利用效率。
国标暖气管道厚度是指根据国家标准规定的暖气管道的最小厚度要求。
本文将介绍国标暖气管道厚度的相关知识和应用。
一、国标暖气管道厚度的定义和要求国标暖气管道厚度是指根据国家标准规定的暖气管道壁厚的最小要求。
根据国家标准,暖气管道的壁厚应满足以下要求:1. 管道材料的选择:暖气管道通常采用镀锌钢管、不锈钢管或塑料管。
不同材料的管道壁厚要求有所不同,需要根据实际情况进行选择。
2. 管道直径的影响:暖气管道的直径也会影响管道的壁厚要求。
一般来说,直径较大的管道需要更厚的壁厚,以承受更大的压力和热负荷。
3. 管道的使用环境:暖气管道的使用环境也会对管道壁厚产生影响。
例如,在高温高压的环境下,管道的壁厚要求会更高。
二、国标暖气管道厚度的计算方法根据国家标准,可以通过以下方法计算暖气管道的壁厚:1. 根据管道材料的强度和安全系数确定壁厚:根据暖气管道所选用的材料强度和安全系数,可以计算出管道的壁厚。
一般来说,管道的壁厚应能够承受系统内部的压力和温度,并具备一定的安全余量。
2. 考虑管道的热传导和散热:暖气管道在运行过程中会产生一定的热量,需要考虑管道的热传导和散热情况。
一般来说,管道的壁厚要能够满足热量的传导和散热需求,以保证供暖系统的正常运行。
三、国标暖气管道厚度的应用国标暖气管道厚度的应用主要体现在以下几个方面:1. 施工和安装:在暖气管道的施工和安装过程中,需要按照国家标准的要求选择合适的管道材料和确定合适的壁厚,以确保管道的质量和性能。
2. 工程验收:在暖气工程的验收过程中,施工单位需要提供符合国标要求的暖气管道厚度文件,并进行相应的检测和验收工作。
3. 维护和保养:在暖气系统的维护和保养过程中,需要对暖气管道的壁厚进行定期检测和评估,及时发现和解决可能存在的问题,以确保供暖系统的正常运行和安全使用。
四、国标暖气管道厚度的意义国标暖气管道厚度的制定和应用对于保障供暖系统的质量和性能具有重要意义:1. 提高供暖效果:合适的暖气管道厚度能够提高暖气系统的热效率,减少能源的浪费,提高供暖效果,使室内温度更加舒适。
5壁厚的计算公式以日本冷冻保安规则关系为基准来求得的铜管(TP2M)必须厚度的计算公式、如下。
t= [(P×OD)/(2σa + 0.8P)] +α (㎜)t:必须的壁厚 (㎜) P:最高使用的压力(设计压力) (MPa) OD:标准外径 (㎜) σa:在125℃的基本许可应力 (N/㎜2) *σa = 33 (N/㎜2) α:腐蚀厚度 (㎜) *但是,对铜管的话为0(㎜)。
设计选择示例(TP2M):以下以O型(TP2M)铜管设计为例①R22制冷系统排气管组壁厚选择,假设排气管组外径φ19.05,其壁厚选择方法如下:R22制冷系统排气侧最高压力取3.45MPa,计算如下:壁厚t= [(P×OD)/(2σa + 0.8P)] +α (㎜) =(3.45×19.05)/(2×33+0.8×3.45)+0 =0.9558mm取整,t=1.0mm。
注:国标GB/T1804规定φ19.05的铜管壁厚V级偏差可以是±0.08mm,这样如果供货厂家为节省成本,采用壁厚偏差-0.08mm来生产管组,则其壁厚就会选取为0.92mm了,这样由计算结果可知,该管组在设计压力为3.45MPa时,就会有裂管的隐患了。
这时必须通过适当增加铜管壁厚来保证该管组不会爆裂,或者在技术要求中明确规定管组壁厚在适当的偏差内,即偏差范围在(-0.4,+0.08)mm内,以免除管组爆裂隐患。
实际上,一般设计的R22制冷系统最高压力不会超过3.0MPa,以3.0MPa为设计压力,φ19.05作为高压侧铜管时的壁厚,计算如下:壁厚t= [(P×OD)/(2σa + 0.8P)] +α (㎜)=(3.0×19.05)/(2×33+0.8×3.0)+0=0.8355mm取整t=0.9mm,其壁厚偏差可以定在(-0.06,+0.08)mm内,如果t取1.0mm,就按照国标GB/T1804规定不必考虑壁厚偏差了。
1) 内压金属直管的壁厚根据SH 3059-2001《石油化工管道设计器材选用通则》确定:当S0< Do /6时,直管的计算壁厚为:S0 = P D0/(2[σ]tΦ+2PY)直管的选用壁厚为: S = S0 + C式中 S0――直管的计算壁厚, mm;P――设计压力, MPa;D0―直管外径, mm;[σ]t―设计温度下直管材料的许用应力, MPa;Φ―焊缝系数,对无缝钢管,Φ=1;S―包括附加裕量在内的直管壁厚, mm;C―直管壁厚的附加裕量, mm;Y―温度修正系数,按下表选取。
温度修整系数表材料温度℃≤482510538566593≥621铁素体钢`奥氏体钢当S0≥D0/6或P/[σ]t > 时,直管壁厚应根据断裂理论、疲劳、热应力及材料特性等因素综合考虑确定。
2)对于外压直管的壁厚应根据GB 150-1998《钢制压力容器》规定的方法确定。
公称直径管子外径设计压力许用应力t 焊缝系数修正系数Y 壁厚So 壁厚负偏差腐蚀裕量选用厚度壁厚减薄量最终壁厚壁厚系列15 22 1 130 1 420 27 1 130 1 425 34 1 130 1 432 42 130 1 440 48 32 137 1 0 450 60 163 165 76 163 180 89 163 1100 114 32 137 1 12. 14. 5125 140 163 1 6150 159 4 130 1 2 7200 219 163 1 8250 273 130 1 10300 130 1 10. 8350 130 1 10.400 130 1 11. 10450 457 130 1 11500 508 130 1 14. 16.550 559 1 13. 2 15.600 610 1 14. 2 16.650 660 1 15. 2 18.700 711 1 16. 2 19. 16注:计算得的结果为计算壁厚,最终厚度为:S=So+C,C为腐蚀裕量+壁厚负偏差+螺纹深度。
计算管道壁厚步骤如下:
公式:Tsd=Ts+C
Ts=PD0/2([δ]t*Ej+PY)
C=C1+C2
公式中;Ts——直管计算厚度(mm)
P——设计压力(MPa)
D0——管子外径(mm)
[δ]t——在设计温度下材料的许用应力(MPa)
查《化工工艺设计手册》第二十七章表27-29:常用钢材许用应力值。
Ej——焊接头系数
查《化工工艺设计手册》第二十七章表27-30:焊缝系数值。
无缝钢管常取Ej=1。
C——厚度附加量之和
C1——厚度减薄附加量,包括加工开槽和螺纹深度及材料厚度负偏差(mm)
C2——腐蚀或磨蚀附加量(mm)(一般取1.5mm)
Y——修正系数
查《化工工艺设计手册》第二十七章表29-9:修正系数值。
有时为简便起见,通常当Tsd>6mm时,C≈0.18 Tsd;当Tsd≤6mm 时,C=1mm。
Q/SY-GD-SJ 直管段及热煨弯管和冷弯弯管的壁厚 计算方法 2008-11-25发布2009-01-01实施中国石油天然气管道工程有限公司 发布 Q/SY-GD-SJ-JC041-001—2008 前 言 本标准由公司线路室提出,并归口管理; 本标准起草单位:线路室; 本标准主要起草人:佟雷、赵子峰、余志峰、陈文国; 本标准批准人: 王贵涛; 本标准为首次制订。
目 次 1 范围 (3)2 规范性引用文件 (3)3 术语和定义 (3)3.1冷弯弯管 (3)3.2热煨弯管 (3)4 直管段壁厚计算及校核 (3)4.1壁厚计算 (3)4.2强度校核 (3)4.3刚度校核 (4)4.4径向稳定性校核 (4)5 热煨弯管壁厚计算及校核 (6)5.1弯管母管壁厚计算 (6)5.2弯管成品管壁厚计算 (6)5.3强度校核 (6)6 冷弯弯管壁厚计算及校核 (8)6.1壁厚计算 (8)6.2强度校核 (8)1 范围 1.0.1 为在管道壁厚计算及校核中统一技术要求,做到技术先进、经济合理,制订本规范。
1.0.2 本标准适用于陆上长输埋地管道,规定了直管段、热煨弯管、冷弯弯管的壁厚计算和强度校核,架空管道可参照执行。
1.0.3 本标准不适用于无套管穿越公路、地震区等特殊管段的壁厚计算及校核。
2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件,其最新版本是用于本标准。
GB 50251 输气管道工程设计规范 GB 50253 输油管道工程设计规范 SY/T5257 油气输送用钢制弯管 3 术语和定义 3.1 冷弯弯管用模具(或夹具)不加热将管子弯制成需要角度的弯管。
3.2 热煨弯管管子加热后,在夹具上弯曲成需要角度的弯管,其曲率半径一般不小于5倍管子外直径。
一、管子壁厚计算s t =PYE PD j t +]([20σ sd t =s t +CC =21C C +式中: s t ————直管计算厚度(mm );P ————设计压力(MPa );0D ————管子外径(mm );t ][σ————在设计温度下材料的许用应力(MPa ); j E ————焊接接头系数;sd t ————直管设计厚度(mm);C ————厚度附加量之和(mm );1C ————厚度减薄附加量,包括加工、开槽和螺纹深度及材料厚度负偏差(mm );2C ————腐蚀或磨蚀附加量(mm );Y ————系数。
1.反应器2入口管 Φ127×17P=12×1.1=13.2MPa0D =127mmt ][σ=138MPaj E =0.9Y=0.4s t =PYE PD j t +]([20σ =)4.055.119.0138(21272.13⨯+⨯⨯⨯ =64.2574.1676 =6.5mm ≈7mmsd t =s t +C=7+7×20%+0=8.4mm ≈9mm所以选Φ127×17的管合格。
2.反应器2出口 Φ57×9P=12×1.1=13.2MPa0D =57mmt ][σ=138MPaj E =0.9Y=0.4s t =PYE PD j t +]([20σ =)4.055.119.0138(2572.13⨯+⨯⨯⨯ =64.2574.752 =2.9mm ≈3mmsd t =s t +C=3+3×15%+0=2.45mm ≈4mm所以选Φ57×9的管合格。
3.氨水泵出口 Φ35×6P=12×1.1=13.2MPa0D =35mmt ][σ=138MPaj E =0.9Y=0.4s t =PYE PD j t +]([20σ =)4.055.119.0138(2352.13⨯+⨯⨯⨯ =64.257462=1.79mm ≈2mmsd t =s t +C=2+2×15%+0=2.3≈3mm所以选Φ35×6的管合格。
管壁厚度计算方法pDδ= ------------------ + C200[δ]Φ+pδ –管壁厚度, mmp - 管内介质操作压力, MPaD - 管子外径, mmΦ - 焊缝系数,无缝钢管Φ=1, 直缝焊接钢管Φ=0.8,螺旋缝焊接钢管Φ=0.6 [δ] –管子操作温度下的许用应力, MPa, 常用钢管与钢板的许用应力查下表C - 管子壁厚附加量, mm, C= C1+C2+C3C1–钢管壁厚或钢板厚度的负公差, mm; 用钢板制作的焊接钢管,壁厚负公差为钢板的负公差,各种无缝钢管和钢板的负公差见下表C2–腐蚀裕度, mm, 其值大小根据介质的腐蚀性和钢管使用寿命而定,对碳素钢和底合金钢取C2不小于 1 mm, 对不锈钢,当介质腐蚀性极微时,取C2=0C3–螺纹深度, mm, 其值可查表1-29, 如管上无螺纹, 则C3 = 0 表: 常用钢管与钢板额定许用应力钢号厚度/mm下列温度© 下的材料额定许用应力/Mpa<=20 100 150 200 250 300 350 400 425 450 475 500常用钢管10 <= 10 113 113 112 106 106 94 88 81 78 62 41 >10~20 107 107 103 91 84 78 72 67 62 62 4120 <= 10 133 133 133 131 122 112 103 97 87 62 41 >10~20 127 127 125 119 112 106 97 91 87 62 4116Mn <= 10 167 167 167 167 156 144 135 127 95 67 43 >10~20 160 160 160 159 150 138 128 122 95 67 43常用钢板Q235AF <= 20 127 127 127 125 116 >21~26 127 127 122 116 106Q235A <= 20 127 127 127 125 116 106 97 91 >21~26 127 127 125 119 109 100 94 8820q 6~16 137 137 137 131 122 113 103 97 87 62 41 17~25 137 137 131 125 119 109 100 94 87 62 4116Mn <= 16 173 173 173 173 166 153 144 127 95 67 43 17~25 167 167 167 167 156 144 134 127 95 67 43钢管的负公差管子品种规格尺寸/mm精度管子品种规格尺寸/mm精度普通级/%高级/%普通级/%高级/%碳钢与合金钢管冷拔管壁厚1~3-10 -10不锈钢耐酸钢钢管冷拔管壁厚1~3-15 -10 壁厚>3-10 -10 壁厚>3-12.5 -10 热轧管壁厚3~20-15 -12.5热轧管壁厚<=10-15 -12.5 壁厚>20-12.5 -10 壁厚11~20-20 -15壁厚>20-15 -12.5普通碳钢与优质钢热轧钢板的负公差钢板规格精度钢板规格精度厚度<4-0.4 厚度8~25-0.8厚度4.5~5.5-0.5 厚度26~30-0.9厚度6~7-0.6普通管螺纹深度附加值 /mm管子工称直径 DN 螺纹深度附加值管子工称直径 DN 螺纹深度附加值10~20 1.162 25~180 1.479碳钢与合金钢无缝钢管的最小采用壁厚外径最小采用壁厚外径最小采用壁厚14~17 2 168 518~34 2.5 219 638~60 3 273 776~89 3.5 325 8108~133 4 377~530 9140~159 4.5管子表号是管子设计压力与设计温度下材料许用应里的比值乘以1000,并经圆整后的数值. 既pSch = ------------- x 1000[δ]tp----- 管子内介质压力, MPa[δ]t------管子材料操作温度下的许用应力, MPa。
根据GB50316-2000《工业金属管道设计规范》中金属管道组成件耐磨强度计算方法,计算我公司工艺气管线管壁厚度过程如下:
公式:T s=PD0/2([δ]t*Ej+PY)
T sd=Ts+C
C=C1+C2
公式中;T s——直管计算厚度(mm)
P——设计压力(MPa)
D0——管子外径(mm)
[δ]t——在设计温度下材料的许用应力(MPa)
Ej——焊接头系数
C——厚度附加量之和
C1——厚度减薄附加量,包括加工开槽和螺纹深度及材料厚度负偏差(mm)
C2——腐蚀或磨蚀附加量(mm)(忽略)
Y——系数
按表6.2.1查得Y系数为0.4
我们管道设计压力为27MPa,则P=27.5MPa
我们管子外径分别为φ6 、φ8 、φ22 、φ27
查GB150-1998 中表4-3(续)得0Cr18Ni9在150℃以下的许用应力为103MPa 则[δ]t=103
根据GB150-1998查得,我们φ6 与φ8管子无焊接工艺则焊接头系数Ej=100% ,我们φ22 和φ27管子有焊接工艺焊接后做局部
无损检测,则Ej=85%
带入值计算得;
φ6管道壁厚计算得T s=0.72368 mm
φ8管道壁厚计算得T s=0.96491 mm
φ22管道壁厚计算得T s=3.06950 mm
φ27管道壁厚计算得T s=3.76712 mm
根据刘工对不锈钢钢管检验得我们φ6的管道壁厚在0.8以上,故满足设计要求!验收应当按照GB/T 14976-2002《流体输送用不锈钢无缝钢管》标准验收,但是我们公司是按GB/T 8612-1999《结构用无缝钢管》标准采购钢管!据查,此标准里没有我们0Cr18Ni9牌号钢材标准!。
管道的设计计算——管径和管壁厚度空压机是通过管路、阀门等和其它设备构成一个完整的系统。
管道的设计计算和安装不当,将会影响整个系统的经济性及工作的可靠性,甚至会带来严重的破坏性事故。
A.管内径:管道内径可按预先选取的气体流速由下式求得:=i d 8.1821⎪⎭⎫ ⎝⎛u q v 式中,i d 为管道内径(mm );v q 为气体容积流量(h m 3);u 为管内气体平均流速(s m ),下表中给出压缩空气的平均流速取值范围。
管内平均流速推荐值1m 内的管路或管路附件——冷却器、净化设备、压力容器等的进出口处,有安装尺寸的限制,可适当提高瞬间气体流速。
例1:2台WJF-1.5/30及2台H-6S 型空压机共同使用一根排气管路,计算此排气管路内径。
已知WJF-1.5/30型空压机排气量为1.5 m 3/min 排气压力为3.0 MPa已知H-6S 型空压机排气量为0.6 m 3/min 排气压力为3.0 MPa4台空压机合计排气量v q =1.5×2+0.6×2=4.2 m 3/min =252 m 3/h如上表所示u=6 m/s带入上述公式=i d 8.1821⎪⎭⎫ ⎝⎛u q v =i d 8.18216252⎪⎭⎫ ⎝⎛=121.8 mm 得出管路内径为121mm 。
B.管壁厚度:管壁厚度δ取决于管道内气体压力。
a.低压管道,可采用碳钢、合金钢焊接钢管;中压管道,通常采用碳钢、合金钢无缝钢管。
其壁厚可近似按薄壁圆筒公式计算:min δ=[]c npnpd i +-ϕσ2 式中,p 为管内气体压力(MPa );n 为强度安全系数5.25.1~=n ,取[σ]为管材的许用应力(MPa ),常用管材许用应力值列于下表;ϕ为焊缝系数,无缝钢管ϕ=1,直缝焊接钢管ϕ=0.8;c 为附加壁厚(包括:壁厚偏差、腐蚀裕度、加工减薄量),为简便起见,通常当δ>6mm 时,c ≈0.18δ;当δ≤6mm 时,c =1mm 。
压力管道壁厚及开孔补强计算压力管道是用于输送液体、气体或其他物质的管道,在运行过程中会受到一定的内外压力载荷。
为了确保管道在压力载荷下的安全运行,需要对压力管道的壁厚及开孔补强进行合理的计算。
1.管道内压力壁厚计算:根据管道的内压力、材料的允许应力和安全因子来计算管道的壁厚。
一般采用ASME标准或API标准中的公式来进行计算。
2.管道外压力壁厚计算:对于管道受到的外压力载荷,例如土压力或深水压力等,需要计算管道的外壁厚度。
常用的方法有ASME标准中的公式和材料力学性能参数。
3.管道轻质液体和气体压力壁厚计算:对于轻质液体和气体在管道中的压力载荷,由于其密度较小,管道壁厚常较薄。
可以采用API520或API521等标准中的公式,结合流体特性和工况条件来进行计算。
在进行压力管道壁厚计算时,需要考虑以下几个因素:1.管道内外压力:管道的内外压力是计算管道壁厚的基本参数,需要准确测量或估算。
2.材料的强度:管道材料的强度特性是壁厚计算的重要参数,需要从材料规格中获取。
3.安全因子:安全因子是考虑管道在运行过程中不确定因素的影响,一般取1.1~1.54.温度和环境条件:管道在不同温度和环境条件下的工作性能可能会有所变化,需要考虑这些因素对壁厚计算的影响。
开孔补强是在管道上开孔时,为了保证管道的强度和稳定性,需要进行相关的补强计算。
开孔补强通常包括以下几个方面:1.开孔位置:开孔位置的选择要考虑管道壁厚和管道材料的强度,避免对管道的强度造成过大的影响。
2.补强类型:开孔补强可以通过焊接补强板、法兰补强等方式进行。
补强方式要根据具体情况选择,确保管道的强度和稳定性。
3.补强计算:开孔补强需要对补强部分进行计算,包括补强板的厚度、尺寸和连接方式等。
一般可以参考相关的标准和规范进行计算。
总之,压力管道壁厚及开孔补强计算是保证管道安全运行的重要环节,需要根据具体情况和相关标准进行合理计算。
通过科学合理的计算,可以确保管道在各种工况下的强度和稳定性,从而保证了工程的安全和可靠性。
工作温度258℃的过热蒸汽管道选取壁厚,选择有代表的管径尺寸DN25、100和300作为参考。
2.1 计算壁厚根据工艺参数及选材,使用下列管道壁厚计算公式[1]进行计算:2([])otP D W PY δσφ×=×××+ (1)Δ=δ+C 1+C 2+C 3+C 4 (2)式中:δ为直管的计算壁厚,mm ;P 为设计压力(MPa);D o 为管道外径(mm);[σ]t 为设计温度下管道材料的许用应力(MPa);φ 为焊缝系数;W 为焊缝接头强度降低系数;Y 为温度对计算直管壁厚公式的修正系数;Δ为名义厚度,规范上指标准规定的厚度(mm);C 1为材料厚度负偏差,按材料标准规定(mm);C 2为腐蚀、冲蚀裕量,mm ;C 3为机械加工深度(mm);C 4为厚度圆整值(mm)。
此管道设计压力P 取0.88MPa ,设计温度t 选取270℃,管道制作标准采用GB/T 8163—2018的碳素钢无缝钢管(热轧型)20号钢。
(1)查常用钢管许用应力表[2]可知[σ]300=101MPa ,[σ]250= 110MPa ,通过内插法计算得到[σ]270=106.2MPa 。
(2)使用无缝钢管,φ、W 均为1。
在设计温度低于400℃的情况下,Y 取0.4。
(3)将上述参数代入公式2-1,可得 δ=0.0041×D o ,具体如下表1。
表1 直管计算壁厚结果100114.30.47mm 300323.91.34mm(4)名义厚度Δ计算由公式2-2可以知,Δ就是将计算壁厚δ与管道制造过程中可能产生的偏差、管道长年运行时受到的腐蚀和机械加工需要的深度综合考虑的结果。
①材料厚度负偏差C 1 整理热轧型钢管壁厚允许偏差[3]C 1如下表2。
0 引言管道壁厚是管道材料规格中重要的数据,业主根据具体的规格采购相应的管道及管件,壁厚值大小直接影响到建设工程的多个层面。
壁厚值过高会直接增大采购成本,间接影响管架跨距和土建荷载等;壁厚过薄,可能无法满足管道的强度需求,也影响管架的设计布局。
管道的设计计算——管径和管壁厚度空压机是通过管路、阀门等和其它设备构成一个完整的系统。
管道的设计计算和安装不当,将会影响整个系统的经济性及工作的可靠性,甚至会带来严重的破坏性事故。
A.管内径:管道内径可按预先选取的气体流速由下式求得:=i d 8.1821⎟⎠⎞⎜⎝⎛u q v 式中,为管道内径();为气体容积流量(i d mm v q h m 3);为管内气体平均流速(u s m ),下表中给出压缩空气的平均流速取值范围。
管内平均流速推荐值气体介质 压力范围(Mpa)p 平均流速(m/s)u 0.3~0.6 20~100.6~1.0 15~10 1.0~2.0 12~8空 气 2.0~3.0 6~3注:上表内推荐值,为输气主管路(或主干管)内压缩空气流速推荐值;对于长度在1m 内的管路或管路附件——冷却器、净化设备、压力容器等的进出口处,有安装尺寸的限制,可适当提高瞬间气体流速。
例1:2台WJF-1.5/30及2台H-6S 型空压机共同使用一根排气管路,计算此排气管路内径。
已知WJF-1.5/30型空压机容积流量为1.5/31=0. m 3 048 /min 排气压力为3.0 MPa 已知H-6S型空压机容积量为0.6/31=0.019 m 3 /min 排气压力为3.0 MPa 4台空压机合计容积量qv=(0.048+0.019)*2=0.134 m 3/min=8.04 m 3 /h 如上表所示u=6 m/s 带入上述公式=i d 8.1821⎟⎠⎞⎜⎝⎛u q v =i d 8.182168.04⎟⎠⎞⎜⎝⎛=21.77 mm 得出管路内径为21.77。
mmB.管壁厚度:管壁厚度δ取决于管道内气体压力。
a.低压管道,可采用碳钢、合金钢焊接钢管、铝合金无缝管;中压管道,通常采用碳钢、合金钢、无缝钢管。
其壁厚可近似按薄壁圆筒公式计算:min δ=[]c npnpd i +−ϕσ2 式中,p 为管内气体压力(MPa);n 为强度安全系数5.25.1~=n ,取[σ]为管材的许用应力(MPa),常用管材许用应力值列于下表;ϕ为焊缝系数,无缝钢管ϕ=1,直缝焊接钢管ϕ=0.8;为附加壁厚(包括:壁厚偏差、腐蚀裕度、加工减薄量),为简便起见,通常当c δ>6mm 时,c ≈0.18δ;当δ≤6mm 时, =1mm。
管子表号(Sch40)是什么鬼,管道壁厚表示的三种方法展开全文钢管壁厚的分级,在不同标准中所表示的方法也各不相同。
但主要有三种表示方法。
1以管子表号(Sch.)表示壁厚系列这是1938年美国国家标准协会ANSIB36.10(焊接和无缝钢管)标准所规定的。
管子表号(Sch.)是设计压力与设计温度下材料的许用应力的比值乘以1000,并经圆整后的数值。
即Sch .=P/[ó]t×1000 (1-2-1)式中 P—设计压力,MPa;[ó]t—设计温度下材料的许用应力,MPa。
无缝钢管与焊接钢管的管子表号可查资料确定。
ANSI B36.10和JIS标准中的管子表号为;Schl0、20、30、40、60、80、100、120、140、160。
ANSI B36.19中的不锈钢管管子表号为:5S、10S、40S、80S。
管表号(Sch.)并不是壁厚,是壁厚系列。
实际的壁厚,同一管径,在不同的管子表号中其厚度各异。
不同管子表号的管壁厚度,在美国和日本是应用计算承受内压薄壁管厚度的Barlow公式计算并考虑了腐蚀量和螺纹深度及壁厚负偏差-12.5%之后确定的,如公式(1-2-2)和(1-2-3)所示。
tB=D0P/2[ó]t (1-2-2)t=[D0/2(1-0.125)×P/[ó]t]+2.54 (1-2-3)式中 tB t——分别表示理论和计算壁厚,mmD0————管外径,mmP——设计压力,MPa[ó]t——在设计温度下材料的许用压力,MPa计算壁厚径圆整后才是实际的壁厚。
如果已知钢管的管子表号,可根据式(1-2-1)计算出该钢管所能适应的设计压力,即P=Sch..× [ó]t/1000 (1-2-4)例如,库存Sch40,碳素钢20无缝钢管,当设计温度为350°C时给钢管所能适应设计压力为:P=40×92/1000①=3.68 MPa2以管子重量表示管壁厚度的壁厚系列美国MSS和ANSI规定的以管子重量表示壁厚方法,将管子壁厚分为;种:(1)标准重量管以STD表示;(2)加厚管以XS表示;(3)特厚管以XXS表示。
管道的设计计算——管径和管壁厚度管路、阀门等和其它设备构成一个完整的系统。
管道的设计计算和安装不当,将会影响整个系统的经济性及工作的可靠性,甚至会带来严重的破坏性事故。
A.管内径:管道内径可按预先选取的介质流速由下式求得:d i=18.8{q v/u}1/2式中,d i为管道内径(mm);q v为介质容积流量(m3/h);u为管内气体平均流速(m/s),下表中给出介质平均流速取值范围。
管内平均流速推荐值例1:2台WJF-1.5/30及2台H-6S型空压机共同使用一根排气管路,计算此排气管路内径。
已知WJF-1.5/30型空压机排气量为1.5 m3/min 排气压力为3.0 MPa已知H-6S型空压机排气量为0.6 m3/min 排气压力为3.0 MPa4台空压机合计排气量=1.5×2+0.6×2=4.2 m vq3/min=252 m3/h如上表所示u=6 m/s带入上述公式d i=18.8{q v/u}1/2=18.8{252/6}1/2=121.8 mm得出管路内径为121mmB.管壁厚度:管壁厚度δ取决于管道内气体压力。
a.低压管道,可采用碳钢、合金钢焊接钢管;中压管道,通常采用碳钢、合金钢无缝钢管。
其壁厚可近似按薄壁圆筒公式计算:δmin =np d i/{2[σ]ϕ−np}+ c式中,p为管内气体压力(MPa);n为强度安全系数n=1.5~2.5,取[σ]为管材的许用应力(MPa),常用管材许用应力值列于下表;ϕ为焊缝系数,无缝钢管ϕ=1,直缝焊接钢管ϕ=0.8;c为附加壁厚(包括:壁厚偏差、腐蚀裕度、加工减薄量),为简便起见,通常当cδ>6mm时,c≈0.18δ;当δ≤6mm时,c =1mm。
当管子被弯曲时,管壁应适当增加厚度,可取δ,=δ+δd0/2R式中,d0为管道外径; R为管道弯曲半径。
b.高压管道的壁厚,应查阅相关专业资料进行计算,在此不做叙述。
例2:算出例1中排气管路的厚度。
管壁厚度计算方法
pD
δ= ------------------ + C
200[δ]Φ+p
δ –管壁厚度, mm
p - 管内介质操作压力, MPa
D - 管子外径, mm
Φ - 焊缝系数,无缝钢管Φ=1, 直缝焊接钢管Φ=0.8,螺旋缝焊接钢管Φ=0.6 [δ] –管子操作温度下的许用应力, MPa, 常用钢管与钢板的许用应力查下表
C - 管子壁厚附加量, mm, C= C1+C2+C3
C1–钢管壁厚或钢板厚度的负公差, mm; 用钢板制作的焊接钢管,壁厚负公差为钢板的负公差,各种无缝钢管和钢板的负公差见下表
C2–腐蚀裕度, mm, 其值大小根据介质的腐蚀性和钢管使用寿命而定,对碳素钢和底合金钢取C2不小于 1 mm, 对不锈钢,当介质腐蚀性极微时,取C2=0
C3–螺纹深度, mm, 其值可查表1-29, 如管上无螺纹, 则C3 = 0 表: 常用钢管与钢板额定许用应力
钢号厚度
/mm
下列温度© 下的材料额定许用应力/Mpa
<=20 100 150 200 250 300 350 400 425 450 475 500
常用钢管
10 <= 10 113 113 112 106 106 94 88 81 78 62 41 >10~20 107 107 103 91 84 78 72 67 62 62 41
20 <= 10 133 133 133 131 122 112 103 97 87 62 41 >10~20 127 127 125 119 112 106 97 91 87 62 41
16Mn <= 10 167 167 167 167 156 144 135 127 95 67 43 >10~20 160 160 160 159 150 138 128 122 95 67 43
常用钢板
Q235AF <= 20 127 127 127 125 116 >21~26 127 127 122 116 106
Q235A <= 20 127 127 127 125 116 106 97 91 >21~26 127 127 125 119 109 100 94 88
20q 6~16 137 137 137 131 122 113 103 97 87 62 41 17~25 137 137 131 125 119 109 100 94 87 62 41
16Mn <= 16 173 173 173 173 166 153 144 127 95 67 43 17~25 167 167 167 167 156 144 134 127 95 67 43
钢管的负公差
管子品种规格尺寸/mm
精度
管子品种规格尺寸/mm
精度
普通级
/%
高级
/%
普通级
/%
高级
/%
碳钢与合金钢管冷拔
管
壁厚1~3-10 -10
不锈钢耐
酸钢钢管
冷拔
管
壁厚1~3-15 -10 壁厚>3-10 -10 壁厚>3-12.5 -10 热轧
管
壁厚3~20-15 -12.5
热轧
管
壁厚<=10-15 -12.5 壁厚>20-12.5 -10 壁厚11~20-20 -15
壁厚>20-15 -12.5
普通碳钢与优质钢热轧钢板的负公差
钢板规格精度钢板规格精度
厚度<4-0.4 厚度8~25-0.8
厚度4.5~5.5-0.5 厚度26~30-0.9
厚度6~7-0.6
普通管螺纹深度附加值 /mm
管子工称直径 DN 螺纹深度附加值管子工称直径 DN 螺纹深度附加值10~20 1.162 25~180 1.479
碳钢与合金钢无缝钢管的最小采用壁厚
外径最小采用壁厚外径最小采用壁厚
14~17 2 168 5
18~34 2.5 219 6
38~60 3 273 7
76~89 3.5 325 8
108~133 4 377~530 9
140~159 4.5
管子表号是管子设计压力与设计温度下材料许用应里的比值乘以1000,并经圆
整后的数值. 既
p
Sch = ------------- x 1000
[δ]t
p----- 管子内介质压力, MPa
[δ]t------管子材料操作温度下的许用应力, MPa。