压力管道的强度计算1.承受内压管子的强度分析按照应力分类，管道承受压力载荷产生的应力，属于一次薄膜应力。该应力超过某一限度，将使管道整体变形直至破坏。承受内压的管子，管壁上任一点的应力状态可以用3个互相垂直的主应力来表示，它们是：沿管壁圆周切线方向的环向应力W，平行于管道轴线方向的轴向应力G,沿管壁直径方向的径向应力6如图2.1，设P为管内介质压力，D为管子内zrn径，S为管子壁厚。则3个主应力的平均应力表达式为PD.2S壬彩S（仏+S）管壁上的3个主应力服从下列关系式：根据最大剪应力强度理论，材料的破坏由最大剪应力引起，当量应力为最大主应力与最小主应力之差，故强度条件为Oe=°9-°r-[O]将管壁的应力表达式代入上式，可得理论壁厚公式Sm乔_P图2.1承受内压管壁的应力状态工程上，管子尺寸多由外径D表示，因此又得昂一个理论壁厚公式wcpgSM2防］+P2.管子壁厚计算承受内压管子理论壁厚公式，按管子外径确定时为按管子内径确定时为2[J]L-P式中：S,管子理论壁厚，mm；P——管子的设计压力，MPa；D管子外径，mm；wD管子内径，mm；nP—焊缝系数；回一管子材料在设计温度下的基本许用应力，MPa。管子理论壁厚，仅是按照强度条件确定的承受内压所需的最小管子壁厚。它只考虑了内压这个基本载荷，而没有考虑管子由于制造工艺等方面造成其强度削弱的因素，因此它只反映管道正常部位强度没有削弱时的情况。作为工程上使用的管道壁厚计算公式，还需考虑强度削弱因素。因此，工程上采用的管子壁厚计算公式为Sj=Sl+C(2-3)式中：S.管子计算壁厚，mm；jC管子壁厚附加值，mm。⑴焊缝系数(申)焊缝系数。是考虑了确定基本许用应力安全系数时未能考虑到的因素。焊缝系数与管子的结构、焊接工艺、焊缝的检验方法等有关。根据我国管子制造的现实情况，焊缝系数按下列规定选取：[1]对无缝钢管，申二1.0；对单面焊接的螺旋线钢管，申二0.6；对于纵缝焊接钢管,参照《钢制压力容器》的有关标准选取：①双面焊的全焊透对接焊缝：100%无损检测p=1.0；局部无损检测申=0.S5。②单面焊的对接焊缝，沿焊缝根部全长具有垫板：100%无损检测申=0.9；局部无损检测申=0.8；(2)壁厚附加量(C)壁厚附加量C，是补偿钢管制造：工艺负偏差、弯管减薄、腐蚀、磨损等的减薄量，以保证管子有足够的强度。它按下列方法计算：C=C1+C2(2-4)式中：C——管子壁厚负偏差、弯管减薄量的附加值，mm；C2管子腐蚀、磨损减薄量的附加值，mm。①管子壁厚负偏差和弯管减薄量的附加值：在管子制造标准中，允许有一定的壁厚负偏差，为了使管子在有壁厚负偏差时的最小壁厚不小于理论计算壁厚，管子计算壁厚中必须计人管子壁厚负偏差的附加值。在管子标准中，壁厚允许负偏差一般用壁厚的百分数表示，令a为管子壁厚负偏差百分数，则得5)It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a值⑵钢管种类壁厚(mm)负偏差a%普通高级碳素钢和低<201512.5合金钢>2012.510不锈钢<10>10-20152012.5155)5|(1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C2=2~2.5mm。当管子外面涂防腐油漆时，可认为是单面腐蚀，当管子内外壁均有较严重腐蚀时，则认为是双面腐蚀。当介质对管子材料腐蚀速率大于0•05mm/a时，则应根据腐蚀速度和使用年限决定C2值。3.弯管壁厚计算弯管在承受内压时，若弯管各点壁厚相同，且无椭圆效应，则弯管内侧应力最大,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，内侧则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，内侧壁的环向应力则比直管小。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卜一Dp—If—Dw—I图2.2弯管Dp—平均直径；S—外侧壁薄；S—内侧壁厚；R—弯曲半径。Pae式中：Sl——弯管理论计算壁厚，mm；lwR——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—...
