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目前,管線設(shè)計(jì)是根據(jù) ASME (美國機(jī)械工程師協(xié)會)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范 B31.8 計(jì)算所需的管壁厚度或允許壓力,是一種基于允許環(huán)向應(yīng)力的設(shè)計(jì)方法。當(dāng)陸上管道受到升溫及內(nèi)部壓力的綜合作用時(shí), B31.8 并沒有相應(yīng)的壁厚修正標(biāo)準(zhǔn)或公式。在遵循原有基本原則以及極限狀態(tài)設(shè)計(jì)概念的基礎(chǔ)上,建議改變 B31.8 的保守設(shè)計(jì),在不影響管道的完整性情況下,減小管道壁厚。
對 B31.8 的修改提議主要涉及三個(gè)方面:
1 .引入小壁厚設(shè)計(jì)因素
管線的壁厚越小,環(huán)向應(yīng)力越大。設(shè)計(jì)要求由管線幾何尺寸決定的環(huán)向應(yīng)力小于(或等于)允許的環(huán)向應(yīng)力,從而可計(jì)算出小的壁厚尺寸。 B31.8 中的允許環(huán)向應(yīng)力計(jì)算由復(fù)雜的設(shè)計(jì)參數(shù)決定,包括規(guī)定的 小屈服強(qiáng)度、取決于加工設(shè)備類型的設(shè)計(jì)因數(shù)、縱向焊縫因數(shù)和溫度降低因數(shù)。
采用 B31.8 中管道壁厚的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn),考慮管道制造中的公差,可以修正設(shè)計(jì)因數(shù),增加環(huán)向應(yīng)力允許值,則可減小名義壁厚的允許值。例如,管線外徑小于 20in 的焊接管或無縫管,利用修正后的公式計(jì)算,允許的環(huán)向應(yīng)力可增加 8.5% 。
2. 完善環(huán)向應(yīng)力計(jì)算公式
基于極限狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)是管道設(shè)計(jì)規(guī)范的趨勢。保守的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)是應(yīng)用傳統(tǒng)的允許應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)來計(jì)算材料實(shí)際的非線性特性下的應(yīng)力,改進(jìn)后的壁厚設(shè)計(jì)公式充分考慮到了管道材料的非線性性能(即橡膠 - 塑料應(yīng)力 - 張力圖),以及管壁徑向應(yīng)力分布。與原有公式相比,新的環(huán)向應(yīng)力計(jì)算公式提供了更經(jīng)濟(jì)的方案。
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