DIN2413無縫鋼管的計(jì)算

1、草稿對(duì)于交變載荷的無縫鋼管 - 管和彎頭的計(jì)算基礎(chǔ)使用提示本草稿標(biāo)準(zhǔn)僅為大家審查和征求意見由于最終標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)在的版本可能有出入，請(qǐng)?jiān)谑褂帽静莞鍟r(shí)特別予以說明意見征求- 請(qǐng)盡量將文件以表格形式通過e-mail發(fā)至narddin.de。表格的樣板可以在網(wǎng)上www.din.de/stellungnahme 找到。- 或者用紙張格式寄往德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)，管道和鍋爐設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)(縮寫：nard)。(通信地址：kamekestr. 8, 50672 khn)請(qǐng)求本草稿的讀者，將與你們?cè)u(píng)論有關(guān)的專利信息告知我們，并提供給我們有用的參考資料。替代說明本標(biāo)準(zhǔn)的將替代din 2445 附錄1:2000-09;部分代替

2、2008-8撤銷的標(biāo)準(zhǔn)din 2413-1:1993-10和2002-8撤銷的標(biāo)準(zhǔn)din 2413-2:1993-10?？傢?yè)數(shù)：39頁(yè)德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)，管道和鍋爐設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)，機(jī)械制造標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)目錄前言41 應(yīng)用領(lǐng)域42 標(biāo)準(zhǔn)的參閱43 概念64 單位，符號(hào)和縮寫64.1 單位64.2 符號(hào)和縮寫65 直管或彎管對(duì)抗內(nèi)部壓強(qiáng)的計(jì)算壁厚95.1 直管的計(jì)算壓強(qiáng)95.1.1 應(yīng)用范圍95.1.2 計(jì)算公式115.1.3 材料的數(shù)據(jù)125.2 彎頭壁厚的計(jì)算135.2.1 概述135.2.2 必要的壁厚135.2.3 計(jì)算145.2.4 給定尺寸時(shí)的應(yīng)力計(jì)算165.2.5 對(duì)臨界應(yīng)力下對(duì)不

3、圓度的考慮186 按照表3進(jìn)行管計(jì)算的說明226.1 概述226.2 計(jì)算壓強(qiáng)226.3 許用應(yīng)力236.3.1 概述236.3.2 應(yīng)用范圍i，不超過120，主要受靜態(tài)應(yīng)力246.3.3 應(yīng)用范圍ii，超過120，主要受靜態(tài)應(yīng)力256.3.4 應(yīng)用范圍iii，不超過120，主要受交變應(yīng)力266.4 計(jì)算溫度286.5 震波的考慮286.6 修正值c296.6.1 概述296.6.2 補(bǔ)償小于許用壁厚的修正值c1296.6.3 考慮到腐蝕或磨損的修正值c2306.7 單獨(dú)管子的測(cè)試壓強(qiáng)307 管子的計(jì)算基礎(chǔ)317.1 概述317.2 附加負(fù)載317.2.1 概述317.2.2 由于管道自重引起

4、的均布載荷彎曲力矩，包括鍍層，襯里，絕熱層，管內(nèi)物體，雨雪壓力，裝配件317.2.3 對(duì)于埋地管，地面和交通在切向上引起的彎矩317.2.4 在鋪設(shè)時(shí)管軸的彈性彎曲造成的彎矩317.2.5 由于受阻的熱膨脹引起的力和力矩以及有此產(chǎn)生的軸向應(yīng)力317.2.6 在管壁厚上不均勻的溫度分布327.2.7 由于不圓度形成的切線彎矩327.3 外壓強(qiáng)337.4 應(yīng)力評(píng)價(jià)基礎(chǔ)337.4.1 概述337.4.2 零件屈服設(shè)計(jì)347.4.3 對(duì)比應(yīng)力357.4.4 應(yīng)力的限制35參考文獻(xiàn)36圖圖1 -管彎頭帶公式符號(hào)的圖形表達(dá)13圖2 -管彎頭隨著截面不圓度，疲勞強(qiáng)度的損失18圖3 -給定內(nèi)直徑下的參數(shù)19圖

5、4 -給定外直徑下的參數(shù)bl和ba20圖5 -在相同壁厚 svi=sva的彎頭時(shí)參數(shù)b21圖6 -外直徑大于114.3mm的無縫鋼管的疲勞強(qiáng)度27圖7 -外直徑da114.3的無縫鋼管的疲勞強(qiáng)度品質(zhì)特性按照din 1630, din en 10208-2 或類似的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則27表表1 -單位5表2 -符號(hào)5表3 -計(jì)算厚度sv和測(cè)試壓力p10表4 -材料的機(jī)械特性12表5 -應(yīng)力計(jì)算（按照剪應(yīng)力假設(shè)計(jì)算的對(duì)比應(yīng)力）17表6 -不銹鋼的負(fù)載循環(huán)極限次數(shù)23表7 -外直徑114.3mm不銹鋼的負(fù)載循環(huán)極限次數(shù)質(zhì)量特性按照din 1630, din en 10208-2或是其他類似標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則（從章節(jié)

6、6.3.4的圖7中sl=10得出）23前言（略）3 概念按照din en 13489系列標(biāo)準(zhǔn)，使用本文檔有以下概念有效。4. 單位，符號(hào)和縮寫4.1 單位表1中列出來了在本標(biāo)準(zhǔn)中使用的單位。表1：?jiǎn)挝涣恐祮挝怀叽?直徑，壁厚，半徑mm 面積mm2 一段管道的長(zhǎng)度m壓強(qiáng)a)n/mm2應(yīng)力，強(qiáng)度參數(shù)，彈性模量n/mm2質(zhì)量kg密度kg/mm3速度m/s溫度溫度差ka) 對(duì)于其它壓強(qiáng)單位 1n/mm2 = 1mpa = 10bar4.2 符號(hào)和縮寫表2中列出來了在本標(biāo)準(zhǔn)中使用的符號(hào)和縮寫。表2：符號(hào)符號(hào)量值單位管子一個(gè)壓力波的傳播速度m/s理論計(jì)算壁厚的修正值mm小于最小壁厚的補(bǔ)償值mm允許小于最小

7、壁厚的值%腐蝕或磨損的修正值mm管子的外直徑mm管子的內(nèi)直徑mm管道的長(zhǎng)度m載荷循環(huán)次數(shù)的期望值-導(dǎo)致折斷的載荷循環(huán)次數(shù)-達(dá)到疲勞強(qiáng)度時(shí)的載荷循環(huán)次數(shù)-計(jì)算壓強(qiáng)n/mm2臨界外部壓強(qiáng)（彈性凸起）n/mm2壓力波動(dòng)的波動(dòng)幅度n/mm2測(cè)試壓強(qiáng)n/mm2震波引起的壓強(qiáng)變化n/mm2一個(gè)管彎頭的中線的曲率半徑mm必要的管壁厚（包括修正值）mm物修正值的理論計(jì)算的管壁厚mm直徑比例關(guān)系-縱向焊縫或螺旋線焊縫的質(zhì)量（許用應(yīng)力的利用率）-流動(dòng)速度m/s溫度變化速度k/h截面面積mm2斷裂伸長(zhǎng)（）%在工廠測(cè)試時(shí)，壓力測(cè)試的機(jī)的壓縮力系數(shù)%非圓管的計(jì)算系數(shù)鋼的彈性模量n/mm2強(qiáng)度參數(shù)n/mm220時(shí)的屈服極

8、限上限（最小值）n/mm220時(shí)0.2%的延伸極限（最小值）-20時(shí)，在全部伸長(zhǎng)的0.5%的延伸極限（最小值）-20時(shí)1%的延伸極限（最小值）n/mm2在計(jì)算溫度下，熱屈服極限，即1%的延伸極限（最小值）n/mm2在計(jì)算溫度下，1%的延伸極限（最小值）n/mm2持久強(qiáng)度（最小值）n/mm2在計(jì)算溫度下，200000小時(shí)（平均值）的持久強(qiáng)度n/mm2在計(jì)算溫度下，100000小時(shí)（平均值）的持久強(qiáng)度n/mm2安全系數(shù)-負(fù)載循環(huán)安全性-凸起的安全性-沖擊壓力下的反射時(shí)間s鎖止機(jī)構(gòu)的關(guān)閉時(shí)間s不圓度%利用率-內(nèi)壓強(qiáng)測(cè)試時(shí)，最小屈服極限的利用率-熱軸向膨脹系數(shù)1/k計(jì)算溫度截面收縮系數(shù)-流體的密度kg

9、/ m3靜態(tài)負(fù)載的許用應(yīng)力n/mm2交變負(fù)載的許用應(yīng)力n/mm2軸向應(yīng)力n/mm2徑向應(yīng)力n/mm2永久疲勞強(qiáng)度n/mm2定期疲勞強(qiáng)度n/mm2周向切應(yīng)力n/mm2對(duì)比應(yīng)力n/mm2圓形誤差mm調(diào)節(jié)過程的流體速度變化（可正可負(fù)）m/s溫度變化k彎頭的補(bǔ)充符號(hào)在彎頭上補(bǔ)償許用壁厚差的修正值mm彎頭的內(nèi)直徑和外直徑mm非圓形彎頭強(qiáng)度降低系數(shù)-彎頭曲率半徑（見圖3）mm帶修正的彎頭內(nèi)壁的必要厚度mm帶修正的彎頭外壁的必要厚度mm帶修正的彎頭內(nèi)壁的施工厚度mm帶修正的彎頭外壁的施工厚度mm無修正的彎頭內(nèi)壁的必要厚度（理論計(jì)算的最小壁厚）mm無修正的彎頭外壁的必要厚度（理論計(jì)算的最小壁厚）mm確定彎頭內(nèi)

10、側(cè)壁厚的計(jì)算參數(shù)-確定彎頭外側(cè)壁厚的計(jì)算參數(shù)-相同壁厚的計(jì)算參數(shù)-彎頭內(nèi)側(cè)的平均應(yīng)力n/mm2彎頭外內(nèi)側(cè)的平均應(yīng)力n/mm2管內(nèi)側(cè)的應(yīng)力，見圖3n/mm2管外側(cè)的應(yīng)力，見圖3n/mm2輔助標(biāo)記最大值（比如=最大壓強(qiáng)）-最小值（比如=最大壓強(qiáng)）-平均值（比如=評(píng)價(jià)應(yīng)力）-交變量（比如=交變應(yīng)力）-5 直管或彎管對(duì)抗內(nèi)部壓強(qiáng)的計(jì)算壁厚5.1 直管的計(jì)算壓強(qiáng)5.1.1 應(yīng)用范圍所給出的抗內(nèi)部壓強(qiáng)的壁厚計(jì)算公式適用條件為：直徑關(guān)系不能超過的無切口的圓形截面管子在下面的使用環(huán)境：i計(jì)算溫度不超過120的，主要受靜態(tài)負(fù)荷的管道2）ii計(jì)算溫度超過120的，主要受靜態(tài)負(fù)荷的管道iii計(jì)算溫度不超過120的，

11、主要受交變負(fù)荷的管道3）各自適用范圍的壁厚計(jì)算公式見表3。不銹鋼的管子要用。2）管壁溫度低于-10時(shí)要特別注意鋼的韌性。這時(shí)要優(yōu)先使用有冷韌性特性的鋼。適用低溫的鋼的說明見din en 10216-3, din en 10216-4。低溫下使用規(guī)定見ad 2000附頁(yè)w10。3）高溫下使用規(guī)定見trd 301附錄1或ad 2000附頁(yè)s2表3： 計(jì)算厚度和測(cè)試壓力a) 如果沒有驗(yàn)收測(cè)試證明，非合金材料的管子的拉伸強(qiáng)度不超過550n/mm2，奧氏體材料的管子斷裂伸長(zhǎng)a40%b) 屈服極限要取相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定，材料說明頁(yè)或說明書上的值，必要要進(jìn)行插值計(jì)算。計(jì)算溫度低于20時(shí)取20的值（見6.3.2）

12、c) 斷裂伸長(zhǎng)的中間值可以采用內(nèi)插值法計(jì)算，對(duì)于小于15%的拉伸采用外插值法計(jì)算d) 奧氏體鋼可以在某些前提下在處，和處進(jìn)行計(jì)算（見6.3.2和6.3.3.）。e) 公式（2d）是公式（2a）的數(shù)學(xué)變換，當(dāng)時(shí)，它們計(jì)算的結(jié)果相同。類似的還有(3b)和(3a)，(3d)和(3c)。5.1.2 計(jì)算公式必要的壁厚為：它由表3中的計(jì)算壁厚，考慮到小于最小許用壁厚的修正值（見6.6.2），腐蝕和磨損的修正值（見6.6.2）。如果小于最小許用壁厚的修正值是用百分比%給出的，那么必要的壁厚為：表4：材料的機(jī)械特性52 彎頭壁厚的計(jì)算5.2.1 概述該計(jì)算規(guī)則考慮了，在彎頭內(nèi)部壓力作用下管內(nèi)側(cè)所受的應(yīng)力要大

13、于同樣壁厚同樣直徑的直管，管外側(cè)所受的應(yīng)力則要小些。彎頭各部分的名稱見圖1：圖1：管彎頭帶公式符號(hào)的圖形表達(dá)5.2.2 必要的壁厚理論計(jì)算的最小壁厚為：彎頭內(nèi)側(cè)：彎頭外側(cè)：如果把小于最小許用壁厚的修正值和腐蝕和磨損的修正值加進(jìn)來，那么則有：彎頭內(nèi)側(cè)：彎頭外側(cè)： 驗(yàn)算壁厚為和的施工彎頭，公式則為：彎頭內(nèi)側(cè)：彎頭外側(cè)： 為了避免突躍的壁厚過渡，彎頭連接直管所需的過渡處斜角在計(jì)算中不予考慮。5.2.3 計(jì)算 壁厚的計(jì)算無修正值的彎頭內(nèi)側(cè)壁厚如下計(jì)算：參看表3。無修正值的彎頭內(nèi)側(cè)壁厚如下計(jì)算：在，和給出了計(jì)算參數(shù)和的公式。這些公式與trd 301

14、中的一致。在中給出了計(jì)算參數(shù)和的簡(jiǎn)化公式, 這個(gè)計(jì)算公式對(duì)于是準(zhǔn)確的，對(duì)于更厚的管彎頭也是安全的。 給定的內(nèi)直徑的參數(shù)和給定的內(nèi)直徑的參數(shù)和由公式(25)和(26)計(jì)算出： 給定的外直徑的參數(shù)和給定的外直徑的參數(shù)和由公式(27)和(28)計(jì)算出：由于曲率半徑通常可以由確定，代入后得到：公式(25)和(27)提供相同的結(jié)果，只要代入并且對(duì)于給定的要按照公式(28)代入?yún)?shù)和可以根據(jù)與的關(guān)系在圖4中讀出。公式(26)和(31) )提供相同的結(jié)果，只要，和滿足(29)和(30)的關(guān)系。 相同壁厚的彎頭的參數(shù)和當(dāng)壁厚時(shí)，必要壁厚的計(jì)算公式為：1)

15、 對(duì)于給定內(nèi)直徑的彎頭參數(shù)（根據(jù)公式（25）2) 對(duì)于給定外直徑的彎頭參數(shù)可以根據(jù)與的關(guān)系在圖5中讀出。公式(25)和公式(32)能夠提供和公式(33)相同的結(jié)果，只要代入并且參數(shù)和的簡(jiǎn)單計(jì)算對(duì)于彎頭內(nèi)側(cè)：對(duì)于彎頭外側(cè)：對(duì)于公式(36) 和(3)7適用的是圖4中的曲線。5.2.4 給定尺寸時(shí)的應(yīng)力計(jì)算表7中公式（38）至（49）給出了應(yīng)用范圍i,ii,iii的彎管對(duì)比應(yīng)力。這些應(yīng)力是按照剪應(yīng)力假設(shè)計(jì)算的。公式（42），（43），（48）和（49）在應(yīng)用范圍iii其他相同前提下算出的應(yīng)力比公式（23）-（33）高一點(diǎn)。這個(gè)小差異是允許的。表5：應(yīng)力計(jì)算（按照剪應(yīng)力假設(shè)計(jì)算的對(duì)比應(yīng)力

16、）管彎頭隨著其不圓度的增加，疲勞強(qiáng)度損失也增加，這要按照?qǐng)D2計(jì)算【參考資料61，62，63】。壁厚要按照表3的應(yīng)用范圍iii通過一個(gè)與損耗系數(shù)相乘的強(qiáng)度系數(shù)k確定。圖2：管彎頭隨著截面不圓度，疲勞強(qiáng)度的損失表3：給定內(nèi)直徑下的參數(shù)和表4：給定外直徑下的參數(shù)和表5：在相同壁厚的彎頭時(shí)參數(shù) 6 按照表3進(jìn)行管計(jì)算的說明6.1 概述參看參考資料【1】至【5】這些計(jì)算適用于受內(nèi)壓的管子。表3中的公式(2a,2b), (3a,3b,3c,3d)和(4)是以剪應(yīng)力假設(shè)為基礎(chǔ)的：只考慮最大的和最小的主應(yīng)力（管的內(nèi)壓產(chǎn)生的應(yīng)力通常為和，只要由于內(nèi)壓和其他負(fù)荷造成的縱向應(yīng)力界于和極限值之間，也就是說，只要滿足下

17、面的條件，計(jì)算結(jié)果就不受影響：對(duì)于公式（2a,2b）對(duì)于公式（3a,3b）對(duì)于公式（3c,3d）和（4）如果應(yīng)力超過了上述極限值，那么要考慮章節(jié)7.6.2 計(jì)算壓強(qiáng)計(jì)算壓強(qiáng)是指在各種運(yùn)行狀態(tài)下管內(nèi)部的正壓力。計(jì)算壓強(qiáng)要使用a)和b)中較大的一個(gè)值。1） 保險(xiǎn)裝置上最大可能的正壓強(qiáng)，加上保險(xiǎn)裝置和最低管道點(diǎn)的高度差壓強(qiáng)。下面峰值壓強(qiáng)的組成部分（最大可能的內(nèi)部正壓力），它由在預(yù)期運(yùn)行狀態(tài)下包括由于高度差造成的壓力升高，壓力損失和動(dòng)態(tài)過程（比如震波）等得出。， 當(dāng)峰值壓強(qiáng)的作用時(shí)間超過了全部運(yùn)行時(shí)間的10%， 當(dāng)峰值壓強(qiáng)的作用時(shí)間不超過全部運(yùn)行時(shí)間的1%中間值可以用線性內(nèi)插值法計(jì)算出。在b)中列出的

18、由于震波而減弱的峰值壓強(qiáng)只適用于計(jì)算主要受靜態(tài)負(fù)載的計(jì)算（應(yīng)用范圍i和ii）。對(duì)于計(jì)算交變載荷（應(yīng)用范圍iii）以及按照6.3限制交變載荷時(shí)就要使用由于震波影響的實(shí)際峰值壓強(qiáng)。對(duì)于流體介質(zhì)尤其要注意動(dòng)態(tài)壓力變化（比如震波）。6.3 許用應(yīng)力6.3.1 概述許用應(yīng)力是。 的寫法是從管道計(jì)算的國(guó)際規(guī)則中拿來的。 參數(shù)給出了，在這個(gè)應(yīng)力下哪個(gè)使用效率對(duì)應(yīng)于該強(qiáng)度系數(shù)。表3中給出了安全系數(shù)和使用效率的值。如果無縫鋼管焊縫質(zhì)量，并且在工作中不超過負(fù)載循環(huán)安全性對(duì)應(yīng)的循環(huán)載荷次數(shù)，那么在交變應(yīng)力下只計(jì)算主要靜態(tài)應(yīng)力（應(yīng)用范圍i）就夠了。循環(huán)載荷次數(shù)是根據(jù)不同的拉伸強(qiáng)度，按照下面列出的作為計(jì)算基礎(chǔ)的許用應(yīng)力

19、在表6和7中給出的，表6：不銹鋼的負(fù)載循環(huán)極限次數(shù)（從章節(jié)6.3.4的圖6中得出）n/mm2 n/mm2350-450 500 550 600 6501601000001000001000001000001000001805000090000100000100000100000200300005000080000100000100000250-17000260004000056000300-6000022000350-10000表7：外直徑114.3mm不銹鋼的負(fù)載循環(huán)極限次數(shù)質(zhì)量特性按照din 1630, din en 10208-2或是其他類似標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則（從章節(jié)6.3.4的圖7中得出）n/

20、mm2 n/mm2350 400 450 500 16010000010000010000010000018070000100000100000100000200-100000100000250-700006.3.2 應(yīng)用范圍i，不超過120，主要受靜態(tài)應(yīng)力作為強(qiáng)度參數(shù)要使用20的屈服極限的最小值。 對(duì)于允許工作溫度超過50，按照din en 10216-3的細(xì)晶粒建筑鋼和奧氏體鋼，則要使用工作溫度的屈服極限。溫度低于20要使用20的屈服極限。如果使用的特種鋼， 其屈服極限的最小值與拉伸強(qiáng)度的比值很高， 強(qiáng)度系數(shù)k最多只能用下述值:：對(duì)于非調(diào)質(zhì)鋼：對(duì)于調(diào)質(zhì)鋼以及微合金的，低碳的軋鋼。只要能夠提

21、供足夠的和驗(yàn)證了的工作穩(wěn)定性（或是合適性證明），那么可以使用與上述界限值不同的值。對(duì)于由（或）4）的鋼種制成的管道，要驗(yàn)證其足夠的工作穩(wěn)定性。這些管子的計(jì)算效率的和工作效率必須處在范圍（或）。對(duì)于由”新”鋼或那些毫無疑問能自己足夠工作穩(wěn)定性的鋼，對(duì)于使用（或）要提交合適性證明。所使用的鋼必須有足夠的形變能力。20下縱向樣件的斷裂拉伸的的下限為。對(duì)于奧氏體鋼，如果它在20時(shí)其0.2%延伸極限與拉伸強(qiáng)度的比值，那么該管子可以用1%延伸極限進(jìn)行計(jì)算。給出的安全系數(shù)都是最小值。它們?nèi)Q于縱向樣件5）在20時(shí)材料的斷裂拉伸。中間值可以用線性內(nèi)插值計(jì)算，對(duì)于小于15%的延伸可以用外插值計(jì)算。4）可以有和替

22、換5）如果在材料表中給出了截面上的斷裂伸長(zhǎng)，那么可以對(duì)計(jì)算安全系數(shù)的延伸值提高2個(gè)單位。如果沒有驗(yàn)收測(cè)試證明，非合金材料的管子的拉伸強(qiáng)度不超過550n/mm2，奧氏體材料的管子斷裂伸長(zhǎng)。6.3.2 應(yīng)用范圍ii，超過120，主要受靜態(tài)應(yīng)力在計(jì)算中使用的許用應(yīng)力是下面兩個(gè)強(qiáng)度系數(shù)除以安全系數(shù)所得值的最低值。1）熱屈服極限，在計(jì)算溫度（單位）和安全系數(shù)s=1.5 對(duì)于有驗(yàn)收測(cè)試證明（按照din en 10204）的管子，對(duì)于發(fā)貨s=1.7對(duì)于有驗(yàn)收測(cè)試證明（按照din en 10204）的管子對(duì)于屈服極限與拉伸強(qiáng)度的比值0.5的奧氏體鋼，可以用1%延伸極限代替進(jìn)行計(jì)算。120至200的強(qiáng)度系數(shù)可以

23、用100和200作為邊界進(jìn)行線性內(nèi)插值，如果沒有100的強(qiáng)度系數(shù)，那就用20和200作為邊界。對(duì)于按照din en 10216-1, din en 10217-1和din 1630無驗(yàn)證的強(qiáng)度系數(shù)的管子，在高溫時(shí)要將安全系數(shù)提高20%。2） 在計(jì)算溫度下的定期疲勞強(qiáng)度定期疲勞強(qiáng)度計(jì)算的前提是管子要有din en 10204的驗(yàn)收測(cè)試證明。要注意：a) 200000小時(shí)的定期疲勞強(qiáng)度（最小值）（最小值）=（平均值），安全系數(shù)s=1.0 6）或者如果200000小時(shí)的值不存在。b) 100000小時(shí)的定期疲勞強(qiáng)度（最小值） 在計(jì)算溫度下，安全系數(shù)s=1.5。對(duì)于較短的使用壽命，比如試驗(yàn)裝置，可以用

24、更短的參考時(shí)間的定期疲勞強(qiáng)度來計(jì)算。前提是，該裝置要相應(yīng)地進(jìn)行監(jiān)控6）。6）din en 10216-2包含了200000小時(shí)的定期疲勞強(qiáng)度。使用200000小時(shí)的長(zhǎng)期值進(jìn)行計(jì)算，要特別考慮trd 508附錄1。6.3.4 應(yīng)用范圍iii，不超過120，主要受交變應(yīng)力 概述對(duì)于受交變負(fù)載的管子除了要按照應(yīng)用范圍i進(jìn)行抗變形計(jì)算，還要研究交變負(fù)荷的定期疲勞斷裂和永久疲勞斷裂。a) 抗變形的計(jì)算這個(gè)計(jì)算要按照應(yīng)用范圍i，6.3.2來進(jìn)行。b) 定期疲勞斷裂和永久疲勞斷裂的測(cè)試根據(jù)在管內(nèi)出現(xiàn)的壓力波動(dòng)的頻率和波動(dòng)幅度，要進(jìn)行定期疲勞斷裂的測(cè)試以及永久疲勞斷裂的計(jì)算。無縫或焊接的鋼管對(duì)于

25、定期或永久疲勞強(qiáng)度的極值曲線在圖6和圖7中表達(dá)了出來。這是在對(duì)各個(gè)固定波動(dòng)幅度的內(nèi)壓強(qiáng)波動(dòng)試驗(yàn)中得出的。在這個(gè)韋勒疲勞曲線中，已經(jīng)考慮了表面，形狀，材料和焊接方法的影響，所以在使用中不需要再次考慮這些影響因素。因此沒有出現(xiàn)在公式(4)中。這個(gè)疲勞強(qiáng)度值適用的前提條件是管子有很高的質(zhì)量特性，比如對(duì)于焊接管子，要滿足din en 10217-1, din en 10208-2或其他類似的對(duì)應(yīng)于的供貨條件的要求。更重要的是，管子焊縫處的形狀變形要小。對(duì)于無縫管適用圖6中的疲勞強(qiáng)度值。對(duì)于外直徑的，且有很高質(zhì)量特性（按照din 1630, din en 10208-2或其他類似的的供貨條件）的無縫鋼管

26、，可以按照?qǐng)D7選更高的疲勞強(qiáng)度。對(duì)于材料為st35 nbk（din en 10305-1，無縫）和st37-2 nbk（din en 10305-2，焊接的，）的精密鋼管，在計(jì)算時(shí)可以用的永久疲勞極限?！?】圖中的值適用的是形狀誤差在許用公差范圍內(nèi)的直管。另外還要注意：對(duì)于內(nèi)表面嚴(yán)重腐蝕的管子，疲勞強(qiáng)度會(huì)大幅下降。在整個(gè)零件壽命中其他的影響因素，比如表面損傷，見【14】。 相同波動(dòng)幅度的循環(huán)載荷計(jì)算要按照公式（4）針對(duì)定期疲勞斷裂進(jìn)行。管的許用應(yīng)力要在圖1和2中根據(jù)斷裂循環(huán)載荷次數(shù)來確定。這里表示在整個(gè)規(guī)定的工作時(shí)間中的循環(huán)載荷次數(shù)，是循環(huán)載荷安全性?！?5，16，17，18】。

27、如果工作負(fù)載已知，那么循環(huán)載荷安全性就夠了。如果預(yù)計(jì)有腐蝕或其他表面損傷的出現(xiàn)，那么建議提高。對(duì)于永久疲勞斷裂的計(jì)算，許用應(yīng)力為：作為安全系數(shù)要使用s=1.5。圖6：外直徑大于114.3mm的無縫鋼管的疲勞強(qiáng)度圖7：外直徑的無縫鋼管的疲勞強(qiáng)度品質(zhì)特性按照din 1630, din en 10208-2 或類似的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則 不同波動(dòng)幅度的循環(huán)載荷內(nèi)部壓強(qiáng)值不同的管子，不能直接計(jì)算其壁厚。研究時(shí)要驗(yàn)算其在工作過程中可能出現(xiàn)的損傷。參考文獻(xiàn)見【14，19到23】。這可以用線性損傷積累假設(shè)（“miner假設(shè)”）。對(duì)此要找出不同壓強(qiáng)波動(dòng)幅度中最不利的壓強(qiáng)組合，然后在圖6或7中找出相應(yīng)的。由

28、公式（4）得出的應(yīng)力波動(dòng)幅度由給定的工作循環(huán)載荷次數(shù)可以得出對(duì)于損失d的條件：如果不清楚總的工作負(fù)荷，而是給出了流入和流出的壓力變化情況，那么要按照負(fù)載循環(huán)安全性來計(jì)算。6.4 計(jì)算溫度計(jì)算溫度是用于確定強(qiáng)度系數(shù)的管壁溫度。對(duì)于未加熱的管子，計(jì)算溫度是在考慮了所有工作狀態(tài)后，流體介質(zhì)可能達(dá)到的最高溫度。如果定期疲勞強(qiáng)度對(duì)于管壁計(jì)算很重要，那么計(jì)算溫度要比流體介質(zhì)溫度多加5k（測(cè)量公差）。trd 300和ad 2000附頁(yè)b0包含了加熱管子計(jì)算溫度的說明。對(duì)于6.3.3（應(yīng)用范圍ii）的管子，只能短時(shí)間地超過計(jì)算溫度10k，如果超溫的總共時(shí)間不超過總工作時(shí)間的5%。6.5 震波的考慮動(dòng)態(tài)的壓強(qiáng)變

29、化（震波）要加在正常工作時(shí)的靜態(tài)工作壓強(qiáng)上計(jì)算。對(duì)于在高溫下針對(duì)定期疲勞強(qiáng)度布置的管道，這種壓強(qiáng)升高只能在對(duì)熱屈服極限的安全性檢查予以考慮。如果管道里的流動(dòng)速度發(fā)生蓋板，比如通過關(guān)閉和開啟鎖止和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，泵的啟動(dòng)和關(guān)閉，渦輪機(jī)，壓縮機(jī)或其他。水沖擊是一個(gè)負(fù)震波的結(jié)果。它是由于水柱斷開后，通過后續(xù)的，未緩沖的回流水柱在鎖止機(jī)構(gòu)上產(chǎn)生的負(fù)壓而形成的。對(duì)震波強(qiáng)度最重要的影響量是管長(zhǎng), 控制機(jī)構(gòu)的關(guān)閉或調(diào)整時(shí)間，流體流動(dòng)速度和壓力波在介質(zhì)中的傳播速度。在不考慮流體中摩擦影響的情況下，突然出現(xiàn)的速度變化是：最大的壓強(qiáng)變化為：最大的震波（joukowsky-沖擊波）應(yīng)按照公式（6）計(jì)算，如果流體速度突然從

30、減小為=0，比如在一個(gè)很短的關(guān)閉時(shí)間（，且反射時(shí)間）內(nèi)）。壓力傳播速度的計(jì)算可以按照【31】進(jìn)行。對(duì)于厚壁的液壓管道，水或稀的油壓力傳播速度的平均值為。對(duì)于薄壁的遠(yuǎn)距離管，這個(gè)值可以降到。上面所述的公式只能用于震波的近似計(jì)算。所以在這里建議，對(duì)受震波威脅的管道（包括高壓縮氣體）仔細(xì)研究，以考慮到所有的影響因素和降低震波的措施（比如結(jié)構(gòu)性的）。6.6 修正值c 6.6.1 概述修正值有小于許用壁厚的修正值和腐蝕或磨損修正值組成。6.6.2補(bǔ)償小于許用壁厚的修正值對(duì)于所有的應(yīng)用范圍都要在無縫管的生產(chǎn)時(shí)對(duì)計(jì)算出的壁厚用進(jìn)行修正。和的值在不銹鋼的交貨技術(shù)條件里確定了。如果小于許用壁厚的修正值以百分比形

31、式給出，那么計(jì)算的mm單位的絕對(duì)值如下：對(duì)于本標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用范圍內(nèi)的管的計(jì)算，只有在管全長(zhǎng)上允許的最小壁厚的低于量才需按照供貨技術(shù)要求予以考慮。其他只發(fā)生在局部的最小壁厚的下溢，即使在供貨技術(shù)要求中規(guī)定了，也不需要在計(jì)算修正值時(shí)注意。6.6.3考慮到腐蝕或磨損的修正值在修正值中考慮到了由于腐蝕或磨損而引起壁厚的減少。該值要按照環(huán)境和介質(zhì)來確定。修正值沒有考慮到由于腐蝕造成的疲勞強(qiáng)度的減小(見6.3.4)。對(duì)于鐵氏體鋼通常就足夠了。對(duì)于奧氏體鋼一般不用考慮對(duì)腐蝕的修正值。如果成功預(yù)防了腐蝕，或是使用中無磨損，那么在計(jì)算時(shí)可以去掉該修正值。應(yīng)力裂紋或其他類似現(xiàn)象引起的材料影響要特別注意，修正值并不能對(duì)此

32、進(jìn)行補(bǔ)充。6.7 單獨(dú)管子的測(cè)試壓強(qiáng)在生產(chǎn)車間里對(duì)直管進(jìn)行內(nèi)壓強(qiáng)試驗(yàn)所使用的測(cè)試壓強(qiáng)通常在會(huì)在供貨技術(shù)條件中給出，或是由生產(chǎn)商和訂貨商商量確定。如果要在管子內(nèi)纖維上避免超出屈服極限，那么在形變能量假設(shè)下，測(cè)試壓力不能超過：測(cè)試時(shí)在壓力機(jī)上出現(xiàn)的縱向應(yīng)力卸載，以及為了保持管端密封而施加壓力時(shí)，需要考慮參數(shù)。對(duì)于管子，參數(shù)的計(jì)算方法為：屈服極限或的使用效率通常為， 以使得屈服極限的上部區(qū)域和0.2%延伸極限區(qū)域的不穩(wěn)定性考慮了已經(jīng)出現(xiàn)的剩余應(yīng)變。如果生產(chǎn)商和訂貨商確定的測(cè)試壓強(qiáng)高于按照公式(5)通過選擇所得到的值，那么結(jié)果將是最小壁厚其他地方的單向屈服和管子直徑公差帶的擴(kuò)大。7 管子的計(jì)算基礎(chǔ)7.

33、1 概述通常壁厚的計(jì)算只要考慮內(nèi)壓產(chǎn)生的靜態(tài)負(fù)載（按照應(yīng)用范圍i，ii），就像表6和7中見到的那樣。如果超過了交變循環(huán)次數(shù)的極限值，那么就要按應(yīng)用范圍iii來計(jì)算和檢查，出現(xiàn)的附加應(yīng)力（包括交變應(yīng)力）必要時(shí)也要考慮。與全部交變應(yīng)力（見7.4.3），對(duì)于定期疲勞斷裂強(qiáng)度，循環(huán)載荷安全性至少應(yīng)為；對(duì)于永久疲勞斷裂強(qiáng)度，循環(huán)載荷安全性應(yīng)為其1.1倍。7.2 附加負(fù)載7.2.1 概述管道最重要的附加負(fù)載由7.2.2至7.2.7中給出的判斷依據(jù)得出。7.2.2 由于管道自重引起的均布載荷彎曲力矩，包括鍍層，襯里，絕熱層，管內(nèi)物體，雨雪壓力，裝配件對(duì)于不埋地的管道，布載荷引起的彎曲扭矩會(huì)產(chǎn)生軸向應(yīng)力。同樣

34、必須注意在局部支承處出現(xiàn)的應(yīng)力。7.2.3 對(duì)于埋地管，地面和交通在切向上引起的彎矩壁厚和直徑關(guān)系為的鋼管對(duì)于平常的埋地要充分地測(cè)量。作為平常的埋地這里認(rèn)為鋼管上面的覆蓋厚度為1m-6m，并且交通負(fù)載不超過slw 60。特殊的載荷證明只有在不遵守這個(gè)界限值才必要。對(duì)于平常的埋地還要注意din 2460和din2470的說明。無缺陷的溝底和管道溝的仔細(xì)填埋可以有利于管道的負(fù)載，特別是對(duì)于大直徑的管。【39-44】【45，47，58】給出了埋地管的應(yīng)力和變形計(jì)算方法。7.2.4 在鋪設(shè)時(shí)管軸的彈性彎曲造成的彎矩由于管軸的彎曲半徑為r的彈性彎曲引起的軸向上應(yīng)力為：7.2.5 由于受阻的熱膨脹引起的力

35、和力矩以及有此產(chǎn)生的軸向應(yīng)力由于受阻的熱膨脹引起的力和力矩，對(duì)于平面系統(tǒng)上的直管產(chǎn)生軸向應(yīng)力，對(duì)于空間系統(tǒng)上的直管還產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。對(duì)于受阻的熱膨脹，管壁厚的變大并不表示結(jié)構(gòu)的改善，而是進(jìn)一步提高了強(qiáng)制力。受阻的熱膨脹引起的應(yīng)力可以通過有目的的選擇管線路，正確的布置固定點(diǎn)以及通過裝入膨脹平衡物處理好一點(diǎn)。另外在工作狀態(tài)中力作用可以通過在組裝中對(duì)管子的預(yù)緊來避免。在地下鋪設(shè)的管子可以在與裝配狀態(tài)30k的溫度誤差內(nèi)舍棄驗(yàn)證。7.2.6 在管壁厚上不均勻的溫度分布在管內(nèi)側(cè)和外側(cè)之間的溫度差為時(shí)，對(duì)于直徑關(guān)系不超過的管子，管壁的熱應(yīng)力在切向和軸向可如下近似算出：在較冷的一邊產(chǎn)生拉應(yīng)力。對(duì)于更精確的計(jì)算，

36、特別是較厚的管壁，參見【5】，【46】。當(dāng)溫度變化速度為時(shí)，對(duì)于非合金和低合金的鋼管，管內(nèi)的熱應(yīng)力近似為：對(duì)于奧氏體鋼管相當(dāng)多的熱應(yīng)力是通過突然的加熱和冷卻產(chǎn)生的?！?】，【47】，【48】和trd 301里有很多對(duì)于溫度變化速度和熱沖擊的詳細(xì)說明。7.2.7 由于不圓度形成的切線彎矩如果非圓管受內(nèi)壓強(qiáng)，就會(huì)在管壁上產(chǎn)生且向的彎曲力矩，因?yàn)閮?nèi)壓強(qiáng)企圖將非圓截面擠成圓形。對(duì)于一個(gè)與圓有半徑誤差的橢圓截面，其最大的切應(yīng)力位置在橢圓的頂點(diǎn)處。它的值可以如下計(jì)算：且其參數(shù)為對(duì)于主要受靜態(tài)內(nèi)應(yīng)力的管子，一般不用考慮非圓截面引起的應(yīng)力。對(duì)于交變內(nèi)應(yīng)力，按照貨技術(shù)條件（比如din 1630, dinen 10208-2, din en 10216-1, din en 10217-1），在圖6和7中的疲勞極限值已經(jīng)考慮了許用不圓度。對(duì)于其他的不圓度，要把相應(yīng)的彎曲應(yīng)力按照公式（14）與內(nèi)部壓力和其他附件載荷造成的應(yīng)力進(jìn)行疊加。作為對(duì)比值圖6和7與表3的安全系數(shù)要使用應(yīng)用范圍iii。對(duì)定期疲勞斷裂或永久疲勞斷裂的評(píng)價(jià)可以按【49】進(jìn)行。7.3 外壓強(qiáng)在外壓或內(nèi)壓作用下的管子，要驗(yàn)證其抵抗凹凸變形的安全性。同時(shí)出