管道的設(shè)計計算

1、管道的設(shè)計計算一一管徑和管壁厚度管路、閥門等和其它設(shè)備構(gòu)成一個完整的系統(tǒng)。管道的設(shè)計計算和安裝不當，將會 影響整個系統(tǒng)的經(jīng)濟性及工作的可靠性，甚至會帶來嚴重的破壞性事故。A.管內(nèi)徑：管道內(nèi)徑可按預先選取的介質(zhì)流速由下式求得：d=8.8q/ui/2式中，為管道內(nèi)徑（mm）； qv為介質(zhì)容積流量（也楓）；為管內(nèi)氣體平均流速（M），下表中給出介質(zhì)平均流速取值范圍。管內(nèi)平均流速推薦值介質(zhì)壓力范圍P （Mpa）平均流速u （ m/s）氣體0.3 0.610 200.6 1.010 151.0 2.08122.0 3.036例1： 2臺町F-1.5/30及2臺H-6S型空壓機共同使用一根排氣管路，計算此排

2、氣管路內(nèi)徑。已知町F-1.5/30型空壓機排氣量為1.5 m3/min排氣壓力為3.0 MPa已知H-6S型空壓機排氣量為0.6 m3/min排氣壓力為3.0 MPa4 臺空壓機合計排氣量= 1.5X2+0.6X2 = 4.2 mvq3/min=252 m3/h如上表所示u=6 m/s帶入上述公式d=18.8qjui/2=18.8252/6i/2=121.8 mm得出管路內(nèi)徑為121mmB.管壁厚度：管壁厚度0取決于管道內(nèi)氣體壓力。低壓管道，可采用碳鋼、合金鋼焊接鋼管；中壓管道，通常采用碳鋼、合金鋼無縫 鋼管。其壁厚可近似按薄壁圓筒公式計算：0 min =npd/2o 0np+ c式中，P為管

3、內(nèi)氣體壓力（MPa）； n為強度安全系數(shù)n=1.52.5，取。為管材的許 用應(yīng)力（MPa），常用管材許用應(yīng)力值列于下表；0為焊縫系數(shù)，無縫鋼管0=1，直縫 焊接鋼管0 =0.8； c為附加壁厚（包括：壁厚偏差、腐蝕裕度、加工減薄量），為簡便 起見，通常當c0 6mm時，CR0.18O ；當0 W6mm時，c =1mm。當管子被彎曲時，管壁應(yīng)適當增加厚度，可取6 ,=6 +6 d0/2R式中，do為管道外徑；R為管道彎曲半徑。b.高壓管道的壁厚，應(yīng)查閱相關(guān)專業(yè)資料進行計算，在此不做敘述。常用管材許用應(yīng)力鋼號壁厚6 (mm)不同溫度下需用應(yīng)力值9 (MPa)W20C100 C150 C101011

4、311310920133133131Ocr18Ni9Ti1401401401cr18Ni9Ti140140140注：管路輸氣壓力在1.5MPa以上時，管路材料推薦采用20#鋼。例2：算出例1中排氣管路的厚度。管路材料為20#鋼公式6 min =叫20 0 - np+ c中 n=2 , p=3.0 MPa ,婦21 如上表20#鋼150oC時的許用應(yīng)力為131，即。=1310 =1 , C =1帶入公式6 min =npd/2lo 0 np+ C=2X3X 121/(2X121X1-2X3)+1=3.8 mm 管路厚度取4 mm材料的許用應(yīng)力材料的許用應(yīng)力是指材料的強度指標除以相應(yīng)的安全系數(shù)而得

5、到的值。材料的機械性能 指標有屈服極限、強度極限、蠕變極限、疲勞極限等，這些指標分別反映了不同狀態(tài)下 失效的極限值。為了保證管道運行中的強度可靠，常將管道元件中的應(yīng)力限制在各強度 指標下某一值，該數(shù)值即為許用應(yīng)力。當管道元件中的應(yīng)力超過其許用應(yīng)力值時，就認 為其強度已不能得到保證。因此說，材料的許用應(yīng)力是確定管道壁厚等級的基本參數(shù)。 不同的設(shè)計標準，選取材料的許用應(yīng)力值是不同的。對壓力管道來說，國內(nèi)的設(shè)計標準 是按GB150鋼制壓力容器確定的許用應(yīng)力值，ASTM材料則是取按ANSI B31.3Process Piping標準確定的許用應(yīng)力值。腐蝕余量腐蝕余量是考慮因介質(zhì)對管道的腐蝕而造成的管道

6、壁厚減薄，從而增加的管道壁厚值。它的大小直接影響到管道壁厚的取值，或者說直接影響到壁厚等級的確定。目前我國尚沒有一套有關(guān)各種腐蝕介質(zhì)在不同條件下對各種材料的腐蝕速率數(shù)據(jù)，因 此，工程上大多數(shù)情況下仍是憑經(jīng)驗來確定其腐蝕余量的。許多國內(nèi)外的工程公司或設(shè) 計院通常都將腐蝕余量分為如下四級：無腐蝕余量。對一般的不銹鋼管道多取該值；1.6mm腐蝕余量。對于腐蝕不嚴重的碳素鋼和格鉬鋼多取該值；3.2mm腐蝕余量。對于腐蝕比較嚴重的碳素鋼和格鉬鋼管道多取該值；加強級（大于3.2mn）腐蝕余量。對于有固體顆粒沖刷等特殊情況下的管道，根據(jù)實際情 況確定其具體值。.管子及其元件的制造壁厚偏差管子及其元件在制造過

7、程中，相對于其公稱壁厚（或者叫理論壁厚）都會有正、負偏差，因此在確定管子及其元件公稱壁厚時一定要考慮可能出現(xiàn)的負偏差值。各種鋼管標準中 規(guī)定的負偏差值是不完全相同的，GB/T8163流體輸送用無縫鋼管、GB/T14976流 體輸送用不銹鋼無縫鋼管規(guī)定的壁厚偏差值如下：常用標準的壁厚偏差值材料標準壁厚（mm）偏差值（%）GB/T816320+15， -10， +12， -5， -1015+15,-12.5GB/T14976N15+20，-15焊縫系數(shù)金屬的焊接過程，實質(zhì)上是一個冶金過程，其組織帶有明顯的鑄造組織特征。一般情況 下，鑄造組織缺陷較多，材料性能也有所下降。對于有縱焊縫和螺旋焊縫的焊接管子及 其元件，相對于無縫管子及其元件來說，工程上常給它一個強度降低系數(shù)（即焊縫系數(shù)）， 以衡量其機械性能下降的程度。其焊縫系數(shù)的取值如下：序號焊接方法接頭形式焊縫型式檢