管道壁厚計算方法大多等效或參照采用ASME等標準規(guī)范體系。因國內(nèi)行業(yè)分工不同導(dǎo)致管道類別較多。
1. 工業(yè)管道與國外規(guī)范的比較
GB/T 20801《壓力管道規(guī)范 工業(yè)管道》因被國家安全技術(shù)法規(guī)TSG D0001《壓力管道安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程工業(yè)管道》引用而成為強制標準,與常用的SH/T 3059《石油化工管道設(shè)計器材選用規(guī)范》、DL/T 5054《火力發(fā)電廠汽水管道設(shè)計規(guī)范》、GB 50316《工業(yè)金屬管道設(shè)計規(guī)范》等標準等同采用了ASME B31.3管道壁厚計算公式,計算時材料許用應(yīng)力取值稍有差別。
目前ASME B31.3的有效版本在分母SE項增加了一個焊接接頭強度降低系數(shù),GB/T20801和SH/T3059也進行了修改。
GB 50316 是國家強制標準,仍然有效,將要發(fā)布的新版規(guī)范內(nèi)也將增加焊接接頭強度降低系數(shù),但其許用應(yīng)力取值偏保守。
動力管道規(guī)范ASME B31.1 僅對焊接鋼管而不對無縫鋼管增加焊接接頭強度降低系數(shù),這點與國內(nèi)電力行業(yè)的動力管道規(guī)范是一致的。DL/T 5054與現(xiàn)行的ASME B31.1是一致的,許用應(yīng)力取值相對于ASME B31.3高,特別是無縫鋼管在蠕變溫度下的計算結(jié)果比工藝管道要小得多。國內(nèi)各工業(yè)管道規(guī)范因標準不同可能導(dǎo)致管道壁厚計算和取值結(jié)果完全不同。
2. 國內(nèi)工業(yè)管道規(guī)范和長輸管道、公用管道規(guī)范的比較
GB 50253《輸油管道設(shè)計規(guī)范》、GB 50251《輸氣管道設(shè)計規(guī)范》主要參照ASME B31.4《液態(tài)烴和其他液體管線輸送系統(tǒng)》、ASME B31.8《輸氣和配氣管道系統(tǒng)》。
無論是長輸管道還是燃氣管道,均引入了設(shè)計系數(shù)的概念。因長輸管道和燃氣管道許用應(yīng)力取值相對較高且不考慮腐蝕裕度(因有陰極保護)和負偏差(設(shè)計系數(shù)中已考慮)等厚度附加量,同等條件下,長輸管道和公用管道的壁厚計算和取值比工業(yè)管道要薄很多。當工業(yè)管道與長輸管道、公用管道,或不同設(shè)計系數(shù)長輸管道、公用管道之間直接焊接連接時,因壁厚差異不宜直接用打破口的形式連接,而是要加一段過渡管段。
3. 負壓工況下管道壁厚校核
上面對各種標準規(guī)范在內(nèi)壓下壓力管道的壁厚計算進行了比較分析,按內(nèi)壓壁厚計算并考慮其他因素選取的壁厚可保證壓力管道的強度在內(nèi)壓下不會失效。有時還要考慮外壓工況下,特別是大口徑薄壁管道,應(yīng)校核管道的壁厚或許用外壓,確保管道剛度和安全運行。
(1)ASME B31.3對直管外壓下壁厚計算和加強圈要求,應(yīng)符合ASME規(guī)范第VII 卷第1冊UG-28。
(2)GB/T 20801對直管的外壓(真空)設(shè)計是按GB/T 150。同時對L/T≥25且D/T?!?5,當設(shè)計溫度不超過300℃時,可簡化公式(3.3.9)計算許用外壓。GB/T 20801簡化的許用外壓計算公式和GB/T 150的計算結(jié)果是一致的。ASME 規(guī)范第VII卷第1冊UG-28在相同條件下也可得出相同得結(jié)果。
(3)如果許用外壓不滿足設(shè)計條件,可按GB/T 150或ASME 規(guī)范第VII卷第1冊UG-29、UG-30設(shè)計加強圈。