鋼管應(yīng)力計算

1、第一章總則第1.0.1條 管道應(yīng)力計算的任務(wù)是：驗算管道在內(nèi)壓、自重和其它外載作用下所產(chǎn)生的一次應(yīng)力和在熱脹、冷縮及位移受約束時所產(chǎn)生的二次應(yīng)力，以判明所計算的管道是否安全、經(jīng)濟(jì)、合理以及管道對設(shè)備的推力和力矩是否在設(shè)備所能安全承受的范圍內(nèi)。第1.0.2條 本規(guī)定適用于以低碳鋼、低合金鋼和高鉻鋼為管材的火力發(fā)電廠汽水管道的應(yīng)力計算。油、空氣介質(zhì)的管道應(yīng)力計算，可參照本規(guī)定執(zhí)行。核電站常規(guī)島部分管道應(yīng)力計算，可參照本規(guī)定執(zhí)行。第1.0.3條 管道的熱脹應(yīng)力按冷熱態(tài)的應(yīng)力范圍驗算。管道對設(shè)備的推力和力矩按在冷狀態(tài)下和在工作狀態(tài)下可能出現(xiàn)的最大值分別進(jìn)行驗算。第1.0.4條 恰當(dāng)?shù)睦渚o可減少管道運(yùn)行

2、初期的熱態(tài)應(yīng)力和管道對端點的熱態(tài)推力，并可減少管系的局部過應(yīng)變。冷緊與驗算的應(yīng)力范圍無關(guān)。第1.0.5條 進(jìn)行管系的撓性分析時，可假定整個管系為彈性體。第1.0.6條 使用本規(guī)定進(jìn)行計算的管道，其設(shè)計還應(yīng)遵守火力發(fā)電廠汽水管道設(shè)計技術(shù)規(guī)定。管道零件和部件的結(jié)構(gòu)、尺寸、加工等，應(yīng)符合火力發(fā)電廠汽水管道零件及部件典型設(shè)計的要求。 of 73 第二章 鋼材的許用應(yīng)力第2.0.1條 鋼材的許用應(yīng)力，應(yīng)根據(jù)鋼材的有關(guān)強(qiáng)度特性取下列三項中的最小值：b20/3，st/1.5或st(0.2%)/1.5，Dt/1.5其中b20鋼材在20時的抗拉強(qiáng)度最小值（MPa）；st鋼材在設(shè)計溫度下的屈服極限最小值（MPa）

3、； st(0.2%)鋼材在設(shè)計溫度下殘余變形為0.2%時的屈服極限最小值（MPa）；Dt鋼材在設(shè)計溫度下105h持久強(qiáng)度平均值。常用鋼材的許用應(yīng)力數(shù)據(jù)列于附錄A。國產(chǎn)常用鋼材和附表中所列的德國鋼材的許用應(yīng)力按本規(guī)定的安全系數(shù)確定。美國鋼材的許用應(yīng)力摘自美國標(biāo)準(zhǔn)ASME B31.1。對于未列入附錄A的鋼材，如符合有關(guān)技術(shù)條件可作為汽水管道的管材時，它的許用應(yīng)力仍按本規(guī)定計算。 of 73 第三章 管道的設(shè)計參數(shù)第3.0.1條 設(shè)計壓力的取用管道設(shè)計壓力（表壓）系指管道運(yùn)行中內(nèi)部介質(zhì)最大工作壓力。對于水管道，設(shè)計壓力的取用，應(yīng)包括水柱靜壓的影響，當(dāng)其低于額定壓力的3%時，可不考慮。主要管道的設(shè)計壓

4、力，應(yīng)按下列規(guī)定選用：一 主蒸汽管道當(dāng)為亞臨界參數(shù)時，取用鍋爐過熱器出口的額定工作壓力或鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量下的工作壓力。當(dāng)為超臨界參數(shù)時，取用鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量下過熱器出口工作壓力的1.05倍。當(dāng)鍋爐和汽輪機(jī)允許超壓5%（簡稱5%OP）運(yùn)行時,應(yīng)加上5%的超壓值。二 再熱蒸汽管道取用汽輪機(jī)最大計算出力工況（調(diào)節(jié)汽門全開，簡稱VWO或VWO+5%OP）熱平衡中高壓缸排汽氣壓力的1.15倍。對于再熱器出口聯(lián)箱到汽輪機(jī)的部分，可減至再熱器出口安全閥動作的最低整定壓力。三 汽輪機(jī)抽汽管道非調(diào)整抽汽管道，取用汽輪機(jī)最大計算出力工況下該抽汽氣壓力的1.1倍，且不小于0.1MPa。調(diào)整抽汽管道，取其最高工作

5、壓力。四 背壓式汽輪機(jī)排汽管道取其最高工作壓力。五 減壓裝置后的蒸汽管道取其最高工作壓力。六 與直流鍋爐啟動分離器連接的汽水管道取用分離器各種運(yùn)行工況中可能出現(xiàn)的最高工作壓力。七 高壓給水管道非調(diào)速給水泵出口管道，從前置泵到主給水泵或從主給水泵至鍋爐省煤器進(jìn)口區(qū)段，分別取用前置泵或主給水泵特性曲線最高點對應(yīng)的壓力與該泵進(jìn)水側(cè)壓力之和；調(diào)速給水泵出口管道，從給水泵出口至關(guān)斷閥的管道，設(shè)計壓力取用泵在額定轉(zhuǎn)速特性曲線最高點對應(yīng)的壓力與進(jìn)水側(cè)壓力之和；從泵出口關(guān)斷閥至鍋爐省煤器進(jìn)口區(qū)段，取用泵在額定轉(zhuǎn)速及設(shè)計流量下泵提升壓力的1.1倍與泵進(jìn)水側(cè)壓力之和。以上高壓給水管道壓力，應(yīng)考慮水泵進(jìn)水溫度對壓力

6、的修正。八 低壓給水管道對于定壓除氧系統(tǒng)，取用除氧器額定壓力與最高水位時水柱靜壓之和；對于滑壓除氧系統(tǒng)，取用汽輪機(jī)最大計算出力工況下除氧器加熱抽汽壓力的1.1倍與除氧器最高水位時水柱靜壓之和。九 凝結(jié)水管道凝結(jié)水泵進(jìn)口側(cè)管道，取用泵吸入口中心線至汽輪機(jī)排汽缸接口平面處的水柱靜壓（此時凝汽器內(nèi)按大氣壓力），且不小于0.35MPa；單級泵系統(tǒng)泵出口側(cè)管道，取用泵出口閥關(guān)斷情況下泵的揚(yáng)程與進(jìn)水側(cè)壓力（上述水柱靜壓）之和；兩級泵系統(tǒng)的凝結(jié)水泵出口側(cè)管道，取用原則同單級泵系統(tǒng)泵出口側(cè)管道；兩級泵系統(tǒng)的凝結(jié)水升壓泵出口側(cè)管道，取用兩臺泵（凝結(jié)水泵和凝結(jié)水升壓泵）出口閥關(guān)閉情況下泵的揚(yáng)程之和。十 加熱器疏水

7、管道取用汽輪機(jī)最大計算出力工況下抽汽壓力的1.1倍，且不小于0.1MPa。當(dāng)管道中疏水靜壓引起壓力升高值大于抽汽壓力的3%時，尚應(yīng)計及靜壓的影響。十一 鍋爐排污管道鍋爐排污閥前或者當(dāng)排污閥后管道裝有閥門或堵板等可能引起管內(nèi)壓力升高時，對于定期排污管道，設(shè)計壓力應(yīng)不小于汽包上所有安全閥中的最低整定壓力與汽包最高水位至管道最低點水柱靜壓之和；對于連續(xù)排污管道，設(shè)計壓力應(yīng)不小于汽包上所有安全閥的最低整定壓力。當(dāng)鍋爐排污閥后不會引起管內(nèi)壓力升高時，排污管道（定期排污或連續(xù)排污）的設(shè)計壓力按表3.0.1選取。表3.0.1鍋爐排污閥后管道設(shè)計壓力MPa鍋爐壓力1.7504.1504.1516.2006.2

8、0110.300³10.301管道設(shè)計壓力1.7502.7504.1506.200十二 給水再循環(huán)管道當(dāng)采用單元制系統(tǒng)時，進(jìn)除氧器的最后一道關(guān)斷閥及其以前的管道，取用相應(yīng)的高壓給水管道的設(shè)計壓力，其后的管道，對于定壓除氧系統(tǒng)，取用除氧器額定壓力；對于滑壓除氧系統(tǒng)，取用汽輪機(jī)最大計算出力工況下除氧器加熱抽汽壓力的1.1倍。當(dāng)采用母管制系統(tǒng)時，節(jié)流孔板及其以前的管道，取用相應(yīng)的高壓給水管道的設(shè)計壓力；節(jié)流孔板后的管道，當(dāng)未裝設(shè)閥門或介質(zhì)出路上的閥門不可能關(guān)斷時，取用除氧器的額定壓力。十三 安全閥后排汽管道應(yīng)根據(jù)排汽管道的水力計算結(jié)果確定。第3.0.2條 設(shè)計溫度的取用設(shè)計溫度系指管道運(yùn)行

9、中內(nèi)部介質(zhì)的最高工作溫度。主要管道的設(shè)計溫度，應(yīng)按下列規(guī)定選用：一 主蒸汽管道取用鍋爐過熱器出口蒸汽額定工作溫度加上鍋爐正常運(yùn)行時允許的溫度偏差值。溫度偏差值，可取用5。二 再熱蒸汽管道高溫再熱蒸汽管道，取用鍋爐再熱器出口蒸汽額定工作溫度加上鍋爐正常運(yùn)行時允許的溫度偏差，溫度偏差值，可取用5；低溫再熱蒸汽管道，取用汽輪機(jī)最大計算出力工況下高壓缸排汽參數(shù)，等熵求取在管道設(shè)計壓力下的相應(yīng)溫度。如制造廠有特殊要求時，該設(shè)計溫度應(yīng)取用可能出現(xiàn)的最高工作溫度。三 汽輪機(jī)抽汽管道非調(diào)整抽汽管道，取用汽輪機(jī)最大計算出力工況下抽汽氣參數(shù)，等熵求取管道設(shè)計壓力下的相應(yīng)溫度；調(diào)整抽汽管道，取用抽汽氣的最高工作溫度

10、。四 背式壓汽輪機(jī)排汽管道取用排汽氣的最高工作溫度。五 減溫裝置后的蒸汽管道取用減溫裝置出口蒸汽的最高工作溫度。六 與直流鍋爐啟動分離器連接的汽水管道取用分離器各種運(yùn)行工況中管道可能出現(xiàn)的汽水最高工作溫度。七 高壓給水管道取用高壓加熱器后高壓給水的最高工作溫度。八 低壓給水管道對于定壓除氧器系統(tǒng)，取用除氧器額定壓力對應(yīng)的飽和溫度；對于滑壓除氧器系統(tǒng)，取用汽輪機(jī)最大計算出力工況下1.1倍除氧器加熱抽汽壓力對應(yīng)的飽和溫度。九 凝結(jié)水管道取用低壓加熱器后凝結(jié)水的最高工作溫度。十 加熱器疏水管道取用該加熱器抽汽管道設(shè)計壓力對應(yīng)的飽和溫度。十一 鍋爐排污管道鍋爐排污閥前或者當(dāng)排污閥后管道裝有閥門或堵板等

11、可能引起管內(nèi)壓力升高時，排污管道（定期排污或連續(xù)排污）的設(shè)計溫度，取用汽包上所有安全閥中的最低整定壓力對應(yīng)的飽和溫度。鍋爐排污閥后不會引起管內(nèi)壓力升高時，排污管道（定期排污或連續(xù)排污）的設(shè)計溫度按表3.0.2選取。表3.0.2鍋爐排污閥后管道設(shè)計溫度鍋爐壓力（MPa）1.7504.1504.1516.2006.20110.300³10.301管道設(shè)計溫度（）210230255280十二 給水再循環(huán)管道對于定壓除氧系統(tǒng)，取用除氧器額定壓力對應(yīng)的飽和溫度；對于滑壓除氧系統(tǒng)，取用汽輪機(jī)最大計算出力工況下1.1倍除氧器加熱抽汽壓力對應(yīng)的飽和溫度。十三 安全閥后排汽管道排汽管道的設(shè)計溫度，應(yīng)根

12、據(jù)排汽管道水力計算中相應(yīng)數(shù)據(jù)選取。 of 73 第四章承受內(nèi)壓的管子壁厚計算第4.0.1條 直管最小壁厚Sm應(yīng)按下列規(guī)定計算：一 按直管外徑確定時：二 按直管內(nèi)徑確定時：以上兩式中Sm直管的最小壁厚（mm）p設(shè)計壓力（MPa）；D0管子外徑（mm）。設(shè)計計算時，管道外徑選用標(biāo)準(zhǔn)和材料技術(shù)條件表內(nèi)所列的外徑來計算Sm值。當(dāng)計算現(xiàn)有的或庫存的管道的許用工作壓力時，實測管道外徑和管端較薄處的最小壁厚，用來計算許用工作壓力。；Di管子內(nèi)徑（mm）。設(shè)計計算時，管道內(nèi)徑可取采購技術(shù)條件內(nèi)允許的最大可能值。當(dāng)計算現(xiàn)有的或庫存的管道許用工作壓力時，實測內(nèi)徑和管端最簿處的最小壁厚可用來計算許用工作壓力。；t鋼

13、材在設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力（MPa）；Y 溫度對計算管子壁厚公式的修正系數(shù),對于鐵素體鋼，482及以下時Y = 0.4，510時Y = 0.5，538及以上時Y = 0.7；對于奧氏體鋼，566及以下時Y = 0.4，593時Y = 0.5，621及以上時Y = 0.7；中間溫度的Y值，可按內(nèi)插法計算；當(dāng)管子的D0 / Stm < 6時，對于設(shè)計溫度小于等于4820的鐵素體和奧氏體鋼，其Y值應(yīng)按下式計算：Y= Di / (Di + D0)。 考慮腐蝕磨損和機(jī)械強(qiáng)度要求的附加厚度（mm）許用應(yīng)力的修正系數(shù)，無縫鋼管的=1.0，縱縫焊接鋼管按有關(guān)制造技術(shù)條件檢驗合格者，其值按表4.0.1取用，

14、螺旋焊縫鋼管按SY/T5037-2000標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)制作和無損檢驗合格者，=0.9。表4.0.1縱縫焊接鋼管許用應(yīng)力修正系數(shù)表焊接方法焊縫形式手工電焊或氣焊雙面焊接有坡口對接焊縫，100%無損探傷檢測有氬弧焊打底的單面焊接有坡口對接焊縫亞氬弧焊打底的單面焊接無坡口對接焊縫1.00.900.75熔劑下的自動焊雙面焊接對接焊縫，100%無損探傷檢測單面焊接有坡口對接焊縫單面焊接無坡口對接焊縫1.00.850.80第4.0.2條 直管計算壁厚Sc應(yīng)按下列方法確定：Sc= Sm+cC(4.0.2-1)式中cC直管壁厚負(fù)偏差值（mm）。一 對于熱軋生產(chǎn)的無縫鋼管，壁厚負(fù)偏差系數(shù)值可按下式確定：cC = AS

15、m(4.0.2-2)式中A直管壁厚負(fù)偏差系數(shù)，根據(jù)管子產(chǎn)品技術(shù)條件中規(guī)定的壁厚允許負(fù)偏差（m%）按公式計算，或按表4.0.2取用。二對于按內(nèi)徑確定壁厚及采用熱擠壓生產(chǎn)的無縫鋼管，壁厚負(fù)偏差值應(yīng)根據(jù)管子產(chǎn)品技術(shù)條件中的規(guī)定選用。三 對于焊接鋼管，采用鋼板厚度的負(fù)偏差值，但C值不得小于0.5 mm。表4.0.2直管壁厚負(fù)偏差系數(shù)表直管壁厚允許負(fù)偏差（%）-5-8-9-10-11-12.5-15A0.0530.0870.0990.1110.1240.1430.176第4.0.3條 直管公稱壁厚Sn，對于按外徑確定壁厚的鋼管，根據(jù)直管計算壁厚Sc按管子產(chǎn)品規(guī)格選用；對于按內(nèi)徑確定壁厚的無縫鋼管，根據(jù)直

16、管計算壁厚Sc和制造廠產(chǎn)品技術(shù)條件中的有關(guān)規(guī)定選用。在任何情況下，Sn均應(yīng)等于或大于Sc。第4.0.4條 彎管的壁厚應(yīng)按下列方法確定：一 用作彎管的直管，其最小壁厚根據(jù)彎曲半徑而定，按表4.0.4取用。表4.0.4彎曲半徑彎管前所采用直管的最小壁厚³6倍管子外徑1.06 Sm5倍管子外徑1.08Sm4倍管子外徑1.14 Sm3倍管子外徑1.25 Sm二彎管后任何一點的實測最小壁厚不得小于直管最小壁厚Sm。 of 73 第五章補(bǔ)償值的計算第5.0.1條 管道一般以設(shè)備連接點或固定點分為若干管段，設(shè)備連接點或固定點之間互相連接的各管段，構(gòu)成一個獨立的計算管系，統(tǒng)一進(jìn)行撓性分析和計算。第5

17、.0.2條 在進(jìn)行作用力和力矩計算時，應(yīng)采用右旋直角坐標(biāo)系作為基本坐標(biāo)系。基本坐標(biāo)的原點可以任意選擇，一般Z軸為向上的垂直軸，X軸為沿主廠房縱向的水平軸，Y軸為沿主廠房橫向的水平軸。第5.0.3條 當(dāng)端點無附加角位移時，計算管系（或分支）的線位移全補(bǔ)償值可按下列公式計算：X = XB- XA- XtAB 5.0.3-1Y = YB- YA- YtABZ = ZB- ZA- ZtAB其中 XtAB = t（XB - XA）（t - t amb） 5.0.3-2 YtAB = t（YB - YA）（t - t amb） ZtAB= t（ZB - ZA）（t - t amb）上二式中 X，Y，Z計算

18、管系（或分支）沿坐標(biāo)軸XYZ的線位移全補(bǔ)償值（mm）； XB，YB，ZB計算管系（或分支）的末端B沿坐標(biāo)軸X、Y、Z的附加線位移（mm）；XA，YA，ZA計算管系（或分支）的始端A沿坐標(biāo)軸X、Y、Z的附加線位移（mm）； XtAB，YtAB，ZtAB計算管系（或分支）AB沿坐標(biāo)軸X、Y、Z的熱伸長值（mm）；t 鋼材在工作溫度下的線膨脹系數(shù)（10-6/），常用鋼材在工作溫度下的線膨脹系數(shù)列于附錄A；XB，YB，ZB 計算管系（或分支）的末端B的坐標(biāo)值（mm）；XA，YA，ZA 計算管系（或分支）的始端A的坐標(biāo)值（mm）；t工作溫度（）t amb計算安裝溫度（），可取用20。第5.0.4條工作溫

19、度在430及以上的管道宜進(jìn)行冷緊，冷緊比（即冷緊值與全補(bǔ)償值之比）不宜小于0.7；對于其它管道，當(dāng)需要減小工作狀態(tài)下對設(shè)備的推力和力矩時，也可進(jìn)行冷緊。冷緊有效系數(shù)，對工作狀態(tài)取2/3，對冷狀態(tài)取1。第5.0.5條當(dāng)管道各方向（沿坐標(biāo)軸X、Y、Z）采用不同冷緊比時，應(yīng)計算管道在冷狀態(tài)下各方向的冷補(bǔ)償值。它的數(shù)值等于該方向的冷緊值，即X20 = XCSABY20 = YCSAB（5.0.5）Z20 = ZCSAB式中 X20Y20Z20 計算管系（或分支）沿坐標(biāo)軸X、Y、Z的線位移冷補(bǔ)償值（mm）； XCSABYCSABZCSAB計算管系（或分支）AB沿坐標(biāo)軸X、Y、Z的冷緊值（mm）。 of

20、73 第六章管道的應(yīng)力驗算第6.0.1條 管道在內(nèi)壓下的應(yīng)力驗算一 管道在工作狀態(tài)下，由內(nèi)壓產(chǎn)生的折算應(yīng)力不得大于鋼材在設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力，即式中eaq內(nèi)壓折算應(yīng)力（MPa）；p設(shè)計壓力（MPa）；Do管子外徑（mm）；S管子實測最小壁厚（mm）；Y溫度對計算管子壁厚公式的修正系數(shù)（見第4.0.1條）；許用應(yīng)力的修正系數(shù),其取值見第4.0.1條；考慮腐蝕、磨損和機(jī)械強(qiáng)度的附加厚度（mm）；t鋼材在設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力（MPa）。二當(dāng)管道在運(yùn)行中有壓力波動，或壓力、溫度同時波動，且超過設(shè)計壓力或設(shè)計溫度時，還必須驗算瞬態(tài)變化的安全性，即1任何24h連續(xù)運(yùn)行時間內(nèi)，超溫或超壓時間少于10%者，計

21、算管道在超壓或（和）超溫下的最大應(yīng)力不得超過鋼材在相應(yīng)溫度下許用應(yīng)力的1.15倍；2任何24h連續(xù)運(yùn)行時間內(nèi)，超溫或超壓時間少于1%者，計算管道在超壓或（和）超溫下的最大應(yīng)力不得超過鋼材在相應(yīng)溫度下許用應(yīng)力的1.2倍。第6.0.2條 管道在持續(xù)荷載下的應(yīng)力驗算管道在工作狀態(tài)下，由持續(xù)荷載即內(nèi)壓、自重和其他持續(xù)外載產(chǎn)生的軸向應(yīng)力之和，必須滿足下式的要求：式中p設(shè)計壓力（MPa）；D o管子外徑（mm）；D i管子內(nèi)徑（mm）；MA由于自重和其它持續(xù)外載作用在管子橫截面上的合成力矩（N·mm）；W管子截面抗彎矩（mm3）；t鋼材在設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力（MPa）；i -應(yīng)力增強(qiáng)增加系數(shù)(見

22、附錄B)，0.75i不得小于1；L管道在工作狀態(tài)下，由持續(xù)荷載，即內(nèi)壓、自重和其它持續(xù)外載產(chǎn)生的軸向應(yīng)力之和（MPa）；第6.0.3條 管道在有偶然荷載作用時的應(yīng)力驗算管道在工作狀態(tài)下受到的荷載作用，亦即由內(nèi)壓、自重、其他持續(xù)外載和偶然荷載，包括地震等所產(chǎn)生應(yīng)力之和，必須滿足下式的要求：式中K系數(shù)，當(dāng)任何24h連續(xù)運(yùn)行時間內(nèi)偶然荷載作用時間少于10%時K=1.15，少于1%時K=1.20；MB安全閥或釋放閥的反座推力、管道內(nèi)流量和壓力的瞬時變化及地震等產(chǎn)生的偶然荷載作用在管子橫截面上的合成力矩（N·mm）。只有在地震烈裂度為8度及以上地區(qū)建廠，并已在設(shè)計合同中規(guī)定應(yīng)對該管道考慮地震的

23、影響時，才進(jìn)行管道地震的驗算。在驗算時，MB中的地震力矩只取用變化幅度的一半。地震引起管道端點位移，如果已在式（6.0.4）中考慮，則在式（6.0.3）中就不必考慮。其它符號的定義同第6.0.2條。第6.0.4條 管系熱脹應(yīng)力范圍的驗算一 對國產(chǎn)鋼材和附錄A附表1.4附表A4中所列德國鋼材（許用應(yīng)力值按本規(guī)定的安全系數(shù)確定）管系熱脹應(yīng)力范圍必須滿足下式的要求：式中20鋼材在20時的許用應(yīng)力（MPa）;MC按全補(bǔ)償值和鋼材在20時的彈性模數(shù)計算的，熱脹引起的合成力矩（N·mm）；E熱脹應(yīng)力范圍（MPa）；f 應(yīng)力范圍的減小系數(shù)。如果式（6.0.3）中MB未計入地震引起的端點位移，那么式

24、（6.0.41）的MC就應(yīng)計入地震引起的端點位移的力矩。預(yù)期電廠在運(yùn)行年限內(nèi)，系數(shù)f與管道全溫度周期性的交變次數(shù)N有關(guān)。當(dāng)N£2500時，f =1；當(dāng)N2500時，f = 4.78 N 0.2。交變次數(shù)N與應(yīng)力范圍減小降低系數(shù)f及疲勞強(qiáng)度的關(guān)系如表6.0.4表6.0.4交變次數(shù)應(yīng)力范圍減小降低系數(shù)疲勞強(qiáng)度N£2500f=1e=0.5bN=4000f=0.9e=0.45bN=7500f=0.8e=0.40bN=15000f=0.7e=0.35b如果溫度變化的幅度有變動，可按下式計算當(dāng)量全溫度交變次數(shù)；N= NE+r15 N1+r25 N2+ + rn5 Nn式中NE計算熱脹應(yīng)

25、力范圍E時，用全溫度變化TE的交變次數(shù)；N1，N2， ，Nn分別為溫度變化較小T1，T 2， ，Tn的交變次數(shù)；r1，r2， , rn分別為比值T1/TE，T 2/TE， ，Tn/TE；其它符號的定義同第6.0.2條。二對美國鋼材（許用應(yīng)力值按B31.1的安全系數(shù)確定）管系熱脹應(yīng)力范圍必須滿足下式的要求：式中20鋼材在20時的許用應(yīng)力（MPa）;MC按全補(bǔ)償值和鋼材在20時的彈性模數(shù)計算的，熱脹引起的合成力矩（N·mm）；E熱脹應(yīng)力范圍（MPa）；f 應(yīng)力范圍的減小系數(shù)。如果式（6.0.3）中MB未計入地震引起的端點位移，那么式（6.0.4-2）的MC就應(yīng)計入地震引起的端點位移的力矩

26、。預(yù)期電廠在運(yùn)行年限內(nèi)，系數(shù)f與管道全溫度周期性的交變次數(shù)N有關(guān)(見表6.0.4-2)。表6.0.4-2（B31.1標(biāo)準(zhǔn)）交變次數(shù)N應(yīng)力范圍減小降低系數(shù)f£70001.07,000-14,0000.914,000-22,0000.822,000-45,0000.745,000-100,0000.6³100,0000.5注：上表摘自ASME B31.1中表102.3.2(C)如果溫度變化的幅度有變動，可按下式計算當(dāng)量全溫度交變次數(shù)；N= NE+r15 N1+r25 N2+ + rn5 Nn式中NE計算熱脹應(yīng)力范圍E時，用全溫度變化TE的交變次數(shù)；N1，N2， ，Nn分別為溫度

27、變化較小T1，T 2， ，Tn的交變次數(shù)；r1，r2， , rn分別為比值T1/TE，T 2/TE， ，Tn/TE；其符號定義同第6.0.2條。第6.0.5條 力矩和截面抗彎矩的計算一 用式（6.0.2）、（6.0.3）、（6.0.4）驗算直管元件、彎管和彎頭時，合成力矩Mj按下式計算：式中j 相當(dāng)于式(6.0.2)、（6.0.3）、(6.0.4)中的注腳A、B和C。直管元件、彎管和彎頭的截面抗彎矩W按下式計算：二驗算等徑三通時，應(yīng)按式（6.0.5-1）分別計算各分支管的合成力矩，按三通的交叉點取值，見圖6.0.5。管子截面抗彎矩按式（6.0.5-2）和連接管子尺寸計算。三驗算不等徑三通時，應(yīng)

28、分別計算主管兩側(cè)和支管的合成力矩。1 計算不等徑三通支管的合成力矩支管的當(dāng)量截面抗彎矩為W（rmb）2Sb3mm3 式中rmb支管平均半徑（mm）Sb3支管當(dāng)量壁厚，式（6.0.4）中取用主管公稱壁厚Snh和i倍支管公稱壁厚Snbi二者中的較小值（mm）。式（6.0.2）、（6.0.3）中取用主管公稱壁厚Snh和0.75iSnb二者中的較小值（mm）,其中0.75i1.0。2 計算主管的合成力矩以及主管的截面抗彎矩按式（6.0.5-2）和連接管子尺寸計算。各合成力矩仍按三通的交叉點取值，見圖6.0.5。圖6.0.5四 計算支管接管座（如附圖2.B3）的合成力矩：接管座的截面抗彎矩為W（rmb）

29、2 Sbmm3如果附圖2.B3(a)、(b)、(c) 中L1³0.5(riSb)0.5,那么在計算接管座的截面抗彎矩和應(yīng)力增強(qiáng)增加系數(shù)時，rmb應(yīng)計算到Sb值的一半。驗算點應(yīng)取接管座中心線與主管外表面的交點。73 of 73 第七章管道對設(shè)備的推力和力矩的計算第7.0.1條 管道對設(shè)備（或端點）的推力和力矩可按下列原則計算：一按熱脹、端點附加位移、有效冷緊、自重和其他持續(xù)外載及支吊架反力作用的條件，計算管道運(yùn)行初期工作狀態(tài)下的力和力矩。二按冷緊、自重和其他持續(xù)外載及支吊架反力作用的條件，計算管道運(yùn)行初期冷狀態(tài)下的力和力矩。三按應(yīng)變自均衡、自重和其他持續(xù)外載及支吊架反力作用的條件，計算

30、管道應(yīng)變自均衡后在冷狀態(tài)下的力和力矩。第7.0.2條計算出的工作狀態(tài)和冷狀態(tài)下推力和力矩的最大值應(yīng)能滿足設(shè)備安全承受的要求。當(dāng)數(shù)根管道同設(shè)備相連時，管道在工作狀態(tài)和冷狀態(tài)下推力和力矩的最大值，應(yīng)按設(shè)備和各連接管道可能出現(xiàn)的運(yùn)行工況分別計算和進(jìn)行組合。第7.0.3條當(dāng)管道無冷緊或各方向（沿坐標(biāo)軸X、Y、Z）采用相同的冷緊比時，在不計及持續(xù)外載的條件下，管道對設(shè)備（或端點）的推力（或力矩），可按下列公式計算：在工作狀態(tài)下在冷狀態(tài)下或當(dāng)時， 冷狀態(tài)下管道對設(shè)備的推力（或力矩）取式（7.0.3-2）和(7.0.3-3)計算結(jié)果的較大值；當(dāng)時，取R20作為管道在冷狀態(tài)下對設(shè)備（或端點）的推力（或力矩）式

31、中Rt 管道運(yùn)行初期在工作狀態(tài)下對設(shè)備（或端點）的推力（或力矩）(N或N·mm)R20管道運(yùn)行初期在冷狀態(tài)下對設(shè)備（或端點）的推力（或力矩）(N或N·mm)R20l管道應(yīng)變自均衡后，在冷狀態(tài)下對設(shè)備（或端點）的推力（或力矩）(N或N·mm)；RE計算端點對管道的熱脹作用力（或力矩），按全補(bǔ)償值和鋼材在20時的彈性模量計算(N或N·mm)；冷緊比t鋼材在設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力（MPa）；E 熱脹應(yīng)力范圍（見第6.0.4條）（MPa）；Et鋼材在設(shè)計溫度下的彈性模量（kKN/mm2）；E20鋼材在20時的彈性模量（kKN/mm2）。上列公式中，Rt、R20、R

32、20l、RE均為一組力和力矩，包括Fx、Fy、Fz 、Mx、My、Mz六個分量。第7.0.4條當(dāng)管道各方向（沿坐標(biāo)軸X、Y、Z）采用不同的冷緊比時，在不計及持續(xù)外載的條件下，管道對設(shè)備（或端點）的推力（或力矩）可按下列方法計算：一按冷補(bǔ)償值和鋼材在20時的彈性模量計算的冷緊作用力（或力矩），若取其相同的數(shù)值、相反的方向，即為管道運(yùn)行初期在冷狀態(tài)下對設(shè)備（或端點）的推力（或力矩）。然后再同式（7.0.3-3）計算出的管道應(yīng)變自均衡后在冷狀態(tài)下對設(shè)備（或端點）的推力（或力矩）相比較，取其大者（絕對值）作為管道在冷狀態(tài)下對設(shè)備（或端點）的推力（或力矩）。二管道在工作狀態(tài)下對設(shè)備（或端點）的推力（或力

33、矩）按下式計算：式中符號的定義與第7.0.3條相同。附錄A常用鋼材的性能附表A1.1常用國產(chǎn)鋼材的許用應(yīng)力表（MPa）鋼號與標(biāo)準(zhǔn)號10GB3087-199920GB3087-199920GGB5310-199515CrMo0GGB5310-199512 Cr1Mo0VGGB5310-199512 Cr2M0WVTiB*GB5310-199512 Cr3Mo0VSiTiB*GB5310-1995Q235GB700-1988Q34516MngGB8163-1999713-97b20335333410392410402440441470471540539610627372490470s2019519

34、6225226245226235225255345333440441216315305管壁溫度（）管壁溫度（）管壁溫度（）20111131134147157180209124156250104125125113149260101123123111146280961181181051403009111311314310113532089109109140931323408410210213688130350801001001351438512936078979713214112738075929213113812240070878712813541068838312713342066787812

35、61324306172721251314405563631241304504955551231284604747122126470414112012548037371191244901121215009611851082110(99)5206998(88)5305986(79)5404977(72)901105504071(65)849756065(58)798757057(52)747558050(46)696559064586005951注1 碳鋼制成的管子或集箱，其金屬溫度不應(yīng)超過430，對于20G鋼，若要求使用壽命不超過20年，使用溫度可提高至450，但使用期間應(yīng)加強(qiáng)金屬監(jiān)督。注2 相

36、鄰金屬溫度數(shù)值之間的許用應(yīng)力，可用算術(shù)內(nèi)插法確定，但需舍棄小數(shù)點后的數(shù)字。注3 鑄鋼件的許用應(yīng)力值取表中相應(yīng)數(shù)值的0.7倍，鍛鋼件的許用應(yīng)力，當(dāng)用鋼錠鍛造時，可取表中相應(yīng)鋼號數(shù)值的0.9倍。注4 表中粗線下方的數(shù)據(jù)系按持久強(qiáng)度計算的；對于右角帶*的鋼號，此粗線并不表示按持久強(qiáng)度計算許用應(yīng)力的起始溫度。注5 12 Cr1M0V一欄中括弧內(nèi)的許用應(yīng)力值，為本規(guī)定推薦采用的數(shù)值。附表A1.2常用國產(chǎn)鋼材的彈性模量數(shù)據(jù)表（kN/mm2）鋼號與標(biāo)準(zhǔn)號10GB3087-199920GB3087-199920GGB5310-199515CrMo0GB5310-199512 Cr1Mo0VGB5310-199

37、512 Cr2Mo0WVTiB*GB5310-199512 Cr3Mo0VSiTiB*GB5310-1995Q235GB700-1988Q34516MngGB8163-1999713-97工作溫度（）20198198198206208213216206206100191183183199205208200200200181175175190201204192189250176171171187197201188185260175170170186196200187184280173168168183194199186183300171166166181192198184181320168165

38、165179190196179340166163163177188194177350164162162176187192176360163161161175186190175380160159159173183188173400157158158172181186171工作溫度（） 工作溫度（）41015615515517118018542015515315317017818443015515115116917718444015414814816817518345015314614616717418346014414416617218247014114116517018248012912916

39、4168181490164166180500163165179510162163520161162530160160540159158550157560153570153580152171附表A1.3常用國產(chǎn)鋼材的平均線膨脹系數(shù)數(shù)據(jù)表（從20至下列溫度）（10-6/）鋼號與標(biāo)準(zhǔn)號10GB3087-199920GB3087-199920GGB5310-199515CrM0oGGB5310-199512 Cr1Mo0VGGB5310-199512 Cr2Mo0WVTiB*GB5310-9512 Cr3Mo0VSiTiB*GB5310-95Q235GB700-1988Q34516MngGB8163-

40、1999713-97工作溫度（）10011.9011.1611.1611.9013.6011.0010.3112.208.3120012.6012.1212.1212.6013.7011.9011.4613.0010.9925012.7012.4512.4512.9013.8512.4011.6913.2311.6026012.7212.5212.5212.9613.8812.5011.7413.2711.7828012.7612.6512.6513.0813.9412.7011.8313.3612.0530012.8012.7812.7813.2014.0012.9011.9213.4512

41、.3132012.8412.9912.9913.3014.0412.9612.0212.4934012.8813.2013.2013.4014.0813.0212.1212.6835012.9013.3113.3113.4514.1013.0512.1712.7736012.9213.4113.4113.5014.1213.0812.2212.8038012.9613.6213.6213.6014.1613.1412.3213.0440013.0013.8313.8313.7014.2013.2012.4213.2241013.1013.8413.8413.7314.2313.2312.494

42、2013.2013.8513.8513.7614.2613.2612.56工作溫度（）43013.3013.8613.8613.7914.2913.2912.6444013.4013.8713.8713.8214.3213.3212.7145013.5013.8813.8813.8514.3513.3512.7846013.8913.8913.8814.3813.3812.8547013.9013.9013.9114.4113.4112.9248013.9113.9113.9414.4413.4413.0049013.9714.4713.4713.0750014.0014.5013.5013.

43、1451014.0314.5213.1652014.0614.5413.1853014.0914.5613.1954014.1214.5813.2155014.6013.2356014.6213.2557014.6413.2658014.6813.28附表A1.4常用德國鋼材的許用應(yīng)力表（MPa）鋼號壁厚S（mm）b20(MPa)s20(MPa)管壁溫度（）20200250300350400410420430440450460470480P265GH(1.0425)St45.8/£164105302551361361231069386786860524639332816<S&#

44、163;402451301161039040<S£602351261131009015Mo3£404506002701501501361201131061061051041041031021029540<S£602601401301131061009998989796959513CrMo44£4044059029014614614614313312612512412212112011911811840<S£6028013612612011811711611411311211211160<S£8027013012

45、011311211010910810610610510410CrMo910£4045060028015015015015014313613513413213113012812511340<S£6027014613613012812712612412312212011360<S£8026014013012312212011911811611511411214MoV63£4046061032015315315315314313313112912712512312111911740<S£60310146136126124122120

46、118116114112110X20CrMoV121£8069084049023023023023023023023023023023022021320618915NiCuMoNb5£6061076044020320320320320320320320320018216314011692X10CrMoVNb91£12058585041519519519519519519519519519519519519519519515NiCuMoNb5-6-4WB36£10061078044020320320320320320320320320018216314011792鋼號壁厚S（mm）b20(MPa)s20(MPa)管壁溫度（）4905