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1、天然氣高壓管道彎管壁厚的計算2011-11-21周春時榮劍汪宜文分享到：QQ空間新浪微博開心網(wǎng)人人網(wǎng)摘要：通過對GB50251—2003《輸氣管道工程設(shè)計規(guī)范》、GB50028—2006《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范》中關(guān)于彎管的相關(guān)要求、壁厚增大系數(shù)、壁厚減薄率等參數(shù)進(jìn)行分析，確定彎管壁厚的計算方法。關(guān)鍵詞：高壓管道；彎管；壁厚增大系數(shù)；壁厚減薄率CalculationofBendWallThicknessofNaturalGasHigh-pressurePipelineZHOUChun，SHIRongjian，WANGYiwenAbstract：T
2、hroughtheanalysisoftherelevantrequirementsforbendinCodeforDesignofGasTransmissionPipelineEngineering(GB50251—2003)andCodeforDesignofCityGasEngineering(GB50028—2006)aswellasthewallthicknessincreasecoefficientandwallthicknessthinningrate，thecaleulationmethodofbendwallthickne
3、ssisdeterrnined.Keywords：high-pressurepipeline；bend；wallthicknessincreasecoefficient；wallthicknessthinningrate1概述天然氣高壓管道經(jīng)常采用彈性敷設(shè)、冷彎彎管和熱煨彎管來實(shí)現(xiàn)管道在水平或豎向的轉(zhuǎn)角。本文主要通過對制作彎管的直管壁厚的計算、直管的熱處理狀態(tài)引起的屈服極限的變化、環(huán)向應(yīng)力分布不均勻引起的壁厚增大系數(shù)、彎制過程中引起的壁厚減薄率等因素進(jìn)行分析，從而確定彎管的計算壁厚。2直管壁厚的計算無論是冷彎彎管還是熱煨彎管均是采用直管彎制
4、而成，因此，要計算彎管的壁厚首先應(yīng)確定直管的壁厚。GB50251—2003《輸氣管道工程設(shè)計規(guī)范》和GB50028—2006《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范》中關(guān)于直管的壁厚計算公式是一致的，均是采用彈性失效準(zhǔn)則，以最大剪應(yīng)力理論推導(dǎo)而得。直管壁厚應(yīng)按下式進(jìn)行計算：式中δ——鋼管計算壁厚，mmp——設(shè)計壓力，MPaD——鋼管外徑，mmσs——鋼管的最低屈服強(qiáng)度，MPaφ——焊縫系數(shù)，按規(guī)定選取1.0F——強(qiáng)度設(shè)計系數(shù)3直管屈服強(qiáng)度對彎管壁厚的影響在進(jìn)行直管壁厚的計算時，屈服強(qiáng)度σs是一個很重要的參數(shù)。管道材質(zhì)不同，其屈服強(qiáng)度則不同。管道交貨的熱處理狀態(tài)不
5、同，其屈服強(qiáng)度也不同。尤其值得注意的是管道交貨的熱處理狀態(tài)。GB50028—2006《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范》第6.4.7條規(guī)定：對于采用經(jīng)冷加工后又經(jīng)熱處理的鋼管，當(dāng)加熱溫度高于320℃(焊接除外)或采用經(jīng)過冷加工或熱處理的鋼管煨彎成彎管時，則在計算該鋼管或彎管壁厚時，其屈服強(qiáng)度應(yīng)取該管材最低屈服強(qiáng)度(σs)的75%。GB50251—2003《輸氣管道工程設(shè)計規(guī)范》第5.1.5條與GB50028—2006《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范》的第6.4.7條的規(guī)定是一致的。該條文指出：鋼管的冷加工(控軋、冷擴(kuò)等)，由于應(yīng)變硬化現(xiàn)象和鋼管形變熱處理，管材的屈服強(qiáng)度
6、能提高20%～30%。但由于形變提高的屈服強(qiáng)度會隨著回火溫度的提高而逐漸消失。一般在300～320℃出現(xiàn)一個大的相組織變化，在480～485℃強(qiáng)化的效果基本消失。故規(guī)范強(qiáng)調(diào)冷加工的管材又進(jìn)行熱處理時，其屈服強(qiáng)度應(yīng)取冷加工管材屈服強(qiáng)度的75%。通常，天然氣高壓管道采用符合GB/T9711.2—1999《石油天然氣工業(yè)輸送鋼管交貨技術(shù)條件第2部分：B級鋼管》質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的鋼管。以L360鋼管為例，該標(biāo)準(zhǔn)中對L360有3種供貨方式，分別為L360NB(正火或形變正火)、L360QB(淬火加回火)和L360MB(形變熱處理)。該標(biāo)準(zhǔn)中的第7.3條注8指
7、出，在對以淬火加回火或形變熱處理狀態(tài)交貨的鋼管進(jìn)行熱加工成型和(或)隨后進(jìn)行現(xiàn)場熱處理時會出現(xiàn)力學(xué)性能的不良變化。該標(biāo)準(zhǔn)的第3.3.2條指出，形變熱處理是一種形變過程。在此過程中，最終形變在一定溫度范圍內(nèi)完成，使得材料具有單獨(dú)采用熱處理無法達(dá)到或重復(fù)的某些性能。若隨后加熱至580℃以上會降低強(qiáng)度值。對于冷彎彎管而言，制作過程沒有采用二次熱處理。因此，管道交貨狀態(tài)而引起的屈服強(qiáng)度變化對其壁厚的計算沒有影響。對于熱煨彎管而言，管子煨彎的加熱溫度一般為800～1000℃，對于形變熱處理狀態(tài)的鋼管，熱彎過程必然使其強(qiáng)度有不同程度的降低。因此，對采用
8、形變熱處理鋼管作為母管的熱煨彎管，其壁厚的計算需注意母材的供貨熱處理狀態(tài)。即不能以冷加工后的鋼管機(jī)械性能σs作為成品熱煨彎管的σs指標(biāo)，而應(yīng)以冷加工后的鋼管機(jī)械性能σs的75%作
