①. 材料的許用應力


   材料的許用應力是指材料的強度指標除以相應的安全系數得到的值。材料的力學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力限制在各強度指標下某一值,該數值即為許用應力。當管道元件中的應力超過其許用應力值時,就認為其強度已不能得到保證。因此說,材料的許用應力是確定管道壁厚等級的基本參數。不同的設計標準,選取材料的許用應力值是不同的。對工業管道,國內的設計標準是按GB150確定的許用應力值,ASTM材料則是取按ASME B31.3標準確定的許用應力值。



②. 腐蝕余量


   腐蝕余量是考慮因介質對管道的腐蝕而造成的管道壁厚減薄,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。許多國內外的工程公司或設計院通常都將腐蝕余量進行分級,具體見表16.20。


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③. 管子及其元件的制造壁厚偏差


   管子及其元件在制造過程中,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的負偏差值。各種鋼管標準中規定的負偏差值是不完全相同的,GB/T 8163《流體輸送用無縫鋼管》、GB/T 14976《流體輸送用不銹鋼無縫鋼管》規定的壁厚偏差值見表16.21。


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④. 焊縫系數


   金屬的焊接過程,實質上是一個冶金過程,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常給它一個強度降低系數(即焊縫系數),以衡量其力學性能下降的程度。其焊縫系數的取值見表16.22。


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⑤. 設計壽命


   設計壽命與管道的腐蝕余量有關。對于均勻腐蝕來說,當知道其年腐蝕速率后,根據預定的設計壽命,就很容易算出其應取的腐蝕余量了。設計壽命還與交變應力作用的載荷變化次數、氫損傷的孕育時間、斷裂因子的擴展期等影響因素有關,與管道的一次性投資、資金代償期和技術更新周期有關。



⑥. 鑄造質量系數


   相對于軋制或鍛制的管子元件來說,鑄件存在的缺陷相對較多,使得其力學性能有所下降。在ASMEB31.3中,為了衡量鑄件力學性能下降的程度,用鑄造質量系數來表示。鑄造質量系數同樣與無損探傷的檢驗數量有關。一般情況下,符合材料基本要求且根據MSS SP-55的規定已經過肉眼檢驗的靜態鑄件,可取其基本鑄造質量系數為0.8,對每一鑄件進行補充檢驗后可以按表16.26的要求提高。鑄件用作壓力管道及其元件的情況并不多,大直徑(≥DN50)閥門的閥體常采用鑄件,閥門閥體的強度設計一般由制造商進行,多數閥門標準已經給出了最小壁厚要求,實際的工業管道設計中很少用到鑄造質量系數這個概念。ASME B31.3規定,用于劇烈操作條件下及工藝介質管道上的焊接和鑄造管件,其焊接質量系數和鑄造質量系數均不得低于0.9。





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