管道工程施工计算 21页

第五篇管道工程施工计算\n第一章管道强度计算第一章管道强度计算第一节管道本体强度计算压力管道内有均匀分布的压力，在管壁的任何一点，都存在因内压力而产生的三个互相垂直的应力，其受力方向如图!"#"#所示；第一个是沿管壁圆周切线方向的应力，称为周向应力（!!"），有的技术书籍中也为切向应力或环向应力；第二个是平行于管子轴线的轴向应力（!!#）；第三个是沿管壁直径方向的径向应力（!$"）。如果从材料力学角度分析归纳上述三种应力，要使用高等数学的计算方法，但这不是本书的任务。这里还是从技术工人的施工实践出发，用通常的简明方法阐述向应力和轴向应力。图!"#"#管子承受内压力时的应力状态一、径向应力管道承受内压力时，就必然产生径向应力，其计算公式为：%&!$（!"#"#）%"式中!———径向应力，&’(；—+*)—\n第五篇管道工程施工计算!———管道内压力，!"#；"———管道内径，$$；!———管壁厚度，$$。下面介绍的碳钢和合金钢管的计算公式（%&’&(），就是在式（%&’&’）的基础上转化而来的。为了节约篇幅，我们不再介绍式（%&’&(）的转化、完善过程，而是把已经被大部分技术书籍认可的这一计算方法介绍如下：!"*!),#（%&’&(）［("］+#式中!———管壁厚度，$$；!———内压力，!"#；"*———管子外径，$$；［"］———计算温度下管材的许用应力，-.$$(或!"#；+#———焊缝系数，对无缝钢管取’/0，有缝钢管取0/120/3；#———厚度附加值，一般取’/%2(/%$$。厚度附加值#，也可按下式确定：#)$’,$(,$4（%&’&4）式（%&’&4）中，$’为管材厚度负偏差，这是因为钢管的实际壁厚不可能绝对等于设计壁厚，总是出现一定的正偏差或负偏差，而对于选择管材壁厚来说，正偏差是有利条件，而负偏差是不利条件，负偏差一般可按设计壁厚的’%5考虑，但不是小于0/%$$；$(为腐蚀裕度，既要考虑到介质对管内壁的腐蚀，又要考虑到周围环境对管外壁的腐蚀，对于输送低府蚀性介质（如蒸汽）的碳素钢管，可取’/02’/%$$。石油化工类管道规定，单面腐蚀取值’/%$$，双面腐蚀取值(2(/%$$；$4为管子减薄量，如管子上不车制螺纹时，此值为零，如车制螺纹时，按螺纹深度考虑。在施工现场用管子制作弯管时，由于弯曲半径一般都在4/%26倍管径以上，故$4值也可取为零，而在工厂制作小弯曲半径的管头或弯管时，要考虑到管壁的实际减薄值而选用适当加厚的管材。式（%&’&’）中计算温度下的许用应力［"］%，随着温度的升高而降低，在选用许用应力时，必须考虑管道的工作温度。即使在常温下，同一种材料也会因使用场合不同而采用不同的许用应力。常用管材的许用应力见表%&’&’。—473—\n第一章管道强度计算表!"#"#常用钢管的许用应力机械性能下列温度（$）下的许用应力（%&’’(）抗拉强度屈服点钢号!!!"!#!)())(!)*))*!)+))（%&’’(）（%&’’(）#)***(),#)353333*7+,,()*5((+!#(7##3#)3535)3##,-.!#)*+*#7)#,!#!7#+,#*7#(*#(/0-1+#((+!#*##(!##5##*#))#))钢#!/0-1++#(!!#*3#*##(!##5##*#),管#!-.2!(5*5(#7)#7)#7)#,,#!*#++#(/0#-12+7)(!!#*3#(!#*###5##*#),/0(-1*5(#7,#)!#)*#)*535!5(#/0#3%4564!+5（(),）#*7##3#(7##*##)#)3现举例说明管子壁厚和径向应力的计算。例如：已知某蒸气管道规格为"*(!83，蒸汽压力为(9!-:;，试验算管子壁厚是否符合强度要求（许用应力值［!］为#))-:;，厚度附加值采用(9)’’）。解为了验算实际应力!是否在许用应力［!］允许的范围内，根据式（!",），并以!代替［!］，则：#=>［#%?"（#"$）］!<（"#）或