压力管道的强度计算...docVIP

 　　热轧无缝钢管。值的规定值见表2．1。 表2．1 普通钢管厚度负偏差α值[2] 钢管种类 壁厚(mm) 负偏差α% 普通 高级 碳素钢和低合金钢 ≤20＞20 1512.5 12.510 不锈钢 ≤10＞10-20 1520 12.515 [3]　　在弯制管予时，弯管的外侧壁厚将减薄，内侧壁厚将加厚。目前一般采用的热弯工艺，弯管减薄量约为8％～10％，但弯管在内压作用下的应力分布与直管有区别，在弯管弯曲半径大于管子外径4倍，弯管减薄量为8％～10％时，内压引起的环向应力比直管约大5％。在此情况下，工程上一般将弯管与直管取相同的理论壁厚，而在壁厚附加值中计人一定的裕量。作为对弯管减薄量的补偿。壁厚附加值由下式计算：  　　以上为无缝钢管管子壁厚附加值C11值可按以下数据采用：　　壁厚为5．5mm及以下时，C1=0．5mm；　　壁厚为7mm及以下时，　 C1=0．6mm；　　壁厚为25mm及以下时，　C1=0．8mm；　　②管子腐蚀和磨损减薄量的附加值　　当介质对管子的腐蚀并不严重，即腐蚀速度小于0．05mm／a(年)时，单面腐蚀取C2=1～1．5mm，双面腐蚀取C22值。????3．弯管壁厚计算??? 弯管在承受内压时，假设弯管各点壁厚相同，且无椭圆效应，那么弯管内侧应力最大，外侧最小，弯管破坏应发生在内侧。但采用直管弯制成弯管后，壁厚是有变化的。如图2．2，外侧壁厚Sa减薄，内侧壁厚5e增厚；横截面产生一定的椭圆度对应力的影响，致使应力分布也发生变化，外侧由于壁厚减薄而使应力增加，内侧那么由壁厚增加而使应力降低。综合起来，弯管外侧壁的实际环向应力仍比直管大，内侧壁的环向应力那么比直管小。且应力值与弯管的弯曲半径及有关。而弯管的径向应力与直管相同，没有变化。因此，计算弯制弯管的管子理论壁厚公式为 ??图2．2弯管DP—平均直径；Sa—外侧壁薄；Se—内侧壁厚；R—弯曲半径。 式中：Slw——弯管理论计算壁厚，mm；　　　R——弯管弯曲半径，mm。　　将直管理论壁厚Sl的表达式(2—1)代人式(2—7)，那么可得  　　目前，工程上一般都采用式(2—8)来计算弯制弯管的理论壁厚。弯制弯管时，弯管处横截面变得不圆，它对应力有影响，可用最大外径与最小外径之差Tu表示。  式中：Tu——弯管最大外径与最小外径之差(％)；　　　Dmax——弯管横截面最大外径，mm；　　　Dmin——弯管横截面最小外径，mm。?　　在内压作用下，不圆的横截面将趋于圆形，短轴伸长，长轴缩短，f点和a点处产生较大的拉应力，易形成纵向裂纹(见图2．3)。Tu越大，产生的局部应力也越大。到达一定值后，将使弯管承载能力降低而导致破坏。因此，在各国的技术标准中，对最大外径与最小外径之差都有一定的规定。我国的GB50235—97?工业金属管道工程施工及验收标准?对弯制弯管规定为：对输送剧毒流体的钢管或设计压力P≥10MPa的钢管Tu不超过5％，输送剧毒流体以外的钢管或设计压力P小于10MPa的钢管Tu不超过8％。[4]????4． 焊制三通壁厚计算[5] 图2．3 弯管处不圆情况图2．4 三通 式中：Slz——主管理论计算壁厚，mm；　　　φ——强度削弱系数，对于单筋、蝶式等局部补强的三通，φ=0．9。　　式(2—10)适用于Dw≤660mm，支管内径与主管内径之比dn／Dn≥0．8，主管外径与内径之比的取值范围在1．05≤β≤1．5的焊制三通。焊制三通所用管子为无缝钢管(否那么应考虑焊缝系数)。　　三通支管的理论壁厚： 式中：Sld——支管理论壁厚，mm；　　　dw——支管外径，mm。　　焊制三通长度一般取为3．5Dw，高度一般取为1．7Dw[6] 式中：Slt——异径管理论最小壁厚，mm；　　　Dn——最小壁厚处内径，mm；　　　θ———圆锥顶角的1／2。　　采用图2．5所示结构时，θ不得大于30°，设θ1=θ，那么θ1与P／([σ]t·φ)相对应的值不得超过表2．2所列数值，中间值可用插值法求取。 表2．2 P/[σ]t·φ 0.2 0.5 1 2 4 8 10 12.5 θ1 4 6 9 12.5 17.5 24 27 30 图2．5 异径管 ????6．焊接弯头的强度计算[5][7]　　1)多节斜接弯头　　对图2．6所示多节斜接弯头，当θ角小于或等于22．5°时，其最大容许内压可用以下两公式计算，并取两公式计算结果中较小者： ?图2．6多