1. 材料許用應(yīng)用的確定基準(zhǔn)應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
2. 管道組成件材料的許用應(yīng)力,中國標(biāo)準(zhǔn)材料應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定;美國標(biāo)準(zhǔn)材料應(yīng)符合ASME B31的有關(guān)規(guī)定。
3. 管道柔性設(shè)計(jì)的應(yīng)力限制應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定。
4. 持續(xù)荷載的計(jì)算應(yīng)力應(yīng)符合下列要求:
①. 管道組成件的厚度及補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算滿足規(guī)范的要求,則由于內(nèi)壓所產(chǎn)生的應(yīng)力應(yīng)認(rèn)為是安全的。
②. 管道組成件的厚度及穩(wěn)定性計(jì)算滿足規(guī)范的要求,則由于外壓所產(chǎn)生的應(yīng)力應(yīng)認(rèn)為是安全的。
③. 管道中由于壓力、重力和其他持續(xù)荷載所產(chǎn)生的縱向應(yīng)力之和σL,不應(yīng)超過材料在預(yù)計(jì)最高溫度下的許用應(yīng)力[σ]h。
5. 計(jì)算的最大位移應(yīng)力范圍應(yīng)符合下列要求,與ASME B31.3一致:
6. 許用位移應(yīng)力范圍計(jì)算應(yīng)符合下列要求:
①. 對于鑄件,熱態(tài)及冷態(tài)下的許用應(yīng)力應(yīng)計(jì)入鑄件質(zhì)量系數(shù)Ec。對縱向焊接接頭,熱態(tài)及冷態(tài)下的許用應(yīng)力([σ]c及[σ]h)不需乘焊接接頭系數(shù)Ej。
②. 管道位移應(yīng)力范圍減小系數(shù)f主要用于耐蝕性良好的管道,在主應(yīng)力循環(huán)數(shù)高的地方,應(yīng)采用抗腐蝕的材料。
7. 偶然荷載與持續(xù)荷載產(chǎn)生的應(yīng)力應(yīng)按下列要求:
①. 管道在工作狀態(tài)下,受到內(nèi)壓、自重、其他持續(xù)荷載和偶然荷載所產(chǎn)生的縱向應(yīng)力之和,應(yīng)符合下式規(guī)定,且式中應(yīng)力增大系數(shù)i的0.75倍的值不得小于1。
在操作條件下的壓力、重力及其他持續(xù)荷載產(chǎn)生的縱向應(yīng)力與風(fēng)荷載或地震荷載等臨時(shí)荷載產(chǎn)生的應(yīng)力組合,不應(yīng)大于現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的材料許用應(yīng)力的1.33倍;進(jìn)行應(yīng)力組合時(shí),風(fēng)荷載和地震荷載不應(yīng)同時(shí)考慮。
②. 在試驗(yàn)條件下所產(chǎn)生的應(yīng)力可不受持續(xù)荷載及最大位移應(yīng)力范圍的限制,可不計(jì)入其他臨時(shí)性荷載。
除另有規(guī)定外,在系統(tǒng)壓力試驗(yàn)下管道中產(chǎn)生的應(yīng)力,不應(yīng)超過管道在該試驗(yàn)溫度下許用應(yīng)力的1.5倍,并不考慮風(fēng)荷載、地震荷載等臨時(shí)荷載的影響。
③. 地震烈度在9度及以上時(shí),應(yīng)進(jìn)行地震驗(yàn)算。
8. 管道運(yùn)行中的壓力和溫度的允許變動(dòng)范圍應(yīng)符合下列規(guī)定:
金屬管道在運(yùn)行中其壓力、溫度或兩者同時(shí)發(fā)生非經(jīng)常性的變動(dòng),且下列所有規(guī)定都能滿足時(shí),應(yīng)認(rèn)為在允許的范圍內(nèi)。否則,必須按照壓力-溫度變動(dòng)過程中耦合時(shí)最嚴(yán)重工況下的設(shè)計(jì)條件確定。
①. 沒有鑄鐵或其他非塑性金屬的受壓組成件。
②. 公稱壓力產(chǎn)生的應(yīng)力不應(yīng)超過在設(shè)計(jì)溫度下的屈服點(diǎn)。
③. 縱向應(yīng)力不應(yīng)超過本規(guī)范規(guī)定的極限。
④. 在管道壽命內(nèi),超過設(shè)計(jì)條件的壓力-溫度變動(dòng)的總次數(shù)不應(yīng)超過1000次。
⑤. 在任何情況下,最高變動(dòng)壓力不應(yīng)超過管道的試驗(yàn)壓力。
⑥. 超過設(shè)計(jì)條件的非經(jīng)常性變動(dòng)應(yīng)符合下列限制之一。
允許超過壓力值或提高溫度的程度相當(dāng)于允許提高許用應(yīng)力值,其規(guī)定如下:
一次變動(dòng)持續(xù)時(shí)間不超過10h,且每年累計(jì)不超過100h時(shí),許用應(yīng)力提高不得超過33%。
一次變動(dòng)持續(xù)時(shí)間不超過50h,且每年累計(jì)不超過500h時(shí),許用應(yīng)力提高不得超過20%。
⑦. 持續(xù)的和周期性的變動(dòng)對系統(tǒng)中所有組成件的工作性能無影響。如壓力變動(dòng)對閥座等部件的密封無影響。
⑧. 變動(dòng)后的溫度不應(yīng)低于規(guī)范中規(guī)定的最低使用溫度。
對于非金屬襯里管道,壓力和溫度允許的變動(dòng)值,應(yīng)在取得成功的使用經(jīng)驗(yàn)或經(jīng)過試驗(yàn)證實(shí)可靠時(shí),方可使用。
9. 對于動(dòng)力管道,一般遵循DL/T 5054《火力發(fā)電廠汽水管道設(shè)計(jì)規(guī)范》、ASMEB31.1《動(dòng)力管道》、EN 10216《承壓設(shè)備用無縫鋼管》等規(guī)范的要求。許用應(yīng)力要求與工藝管道、工業(yè)管道有些不同。
除延伸率大于等于30%的奧氏體不銹鋼和鎳基合金外,管子與管件用鋼材的許用應(yīng)力應(yīng)根據(jù)鋼材的強(qiáng)度特性取下列三項(xiàng)中的最小值:
10. 對于公用管道,在我國一般遵循GB/T 38942《壓力管道規(guī)范 公用管道》等規(guī)范的要求。許用應(yīng)力要求與式(1.7.5)相同。
11. 對于長輸管道,一般遵循GB/T 34275《壓力管道規(guī)范 長輸管道》、GB 50251《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB50253《輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)范》、ASME B31.4《液態(tài)烴和其他液體管線輸送系統(tǒng)》、ASME B31.8《輸氣和配氣管道系統(tǒng)》等規(guī)范的要求。
①. 輸油管道直管段的許用應(yīng)力應(yīng)符合下列要求。
a. 線路段許用應(yīng)力要求
b. 輸油站內(nèi)管道的許用應(yīng)力應(yīng)按GB50253的規(guī)定選取。
c. 對于舊鋼管,如有出廠證明及制造標(biāo)準(zhǔn)資料,經(jīng)材料性能檢驗(yàn)及試壓合格后,可按式(1.7.6)計(jì)算許用應(yīng)力。
d. 對于為了達(dá)到規(guī)定的最低屈服強(qiáng)度要求而進(jìn)行過冷加工(控軋、冷擴(kuò)),并在其后加熱至大于或等于300℃(焊接除外)的鋼管,其許用應(yīng)力應(yīng)按式(1.7.6)計(jì)算值的75%取值。
e. 鋼管的許用剪應(yīng)力不應(yīng)超過其最低屈服強(qiáng)度的45%;支承外載荷作用下的許用應(yīng)力(端面承壓)不應(yīng)超過其最低屈服強(qiáng)度的90%。
②. 管道結(jié)構(gòu)支承固定件、結(jié)構(gòu)附件和約束件所用鋼材的許用拉應(yīng)力和壓應(yīng)力不應(yīng)超過其最低屈服強(qiáng)度的60%;許用剪應(yīng)力不應(yīng)超過其最低屈服強(qiáng)度的45%;支承應(yīng)力(端面承壓)不應(yīng)超過其最低屈服強(qiáng)度的90%。
③. 管道及管件強(qiáng)度驗(yàn)算的應(yīng)力限用值應(yīng)符合下列規(guī)定:
a. 根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)壓力計(jì)算出的應(yīng)力值不應(yīng)超過鋼管的許用應(yīng)力;
b. 對于輸送加熱油品的管道,當(dāng)管道軸向受約束時(shí),其當(dāng)量應(yīng)力不得超過鋼管最低屈服強(qiáng)度的90%;當(dāng)管道軸向不受約束時(shí),熱脹當(dāng)量應(yīng)力不得超過鋼管的許用應(yīng)力;
c. 架空結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)度驗(yàn)算應(yīng)符合GB50459的規(guī)定。
④. 管道及管件由于永久載荷、可變載荷所產(chǎn)生的軸向應(yīng)力之和,不應(yīng)超過鋼管的最低屈服強(qiáng)度的80%,但不應(yīng)將地震作用和風(fēng)載荷同時(shí)計(jì)入。
⑤. 跨越管段鋼管許用應(yīng)力應(yīng)按式(1.7.7)計(jì)算: