管子和管道强度计算

16.3.2　管子和管道强度计算

1.理论计算壁厚

锅炉范围内的无缝钢管属于圆筒形受压元件，由式（16.16）可以导出其理论壁厚计算式

式中：p为计算压力，MPa；D_W为管子的外径，mm；S_L称为理论计算壁厚；^［σ］为许用应力，MPa。

2.附加壁厚

由式（16.17）确定的壁厚称为理论壁厚，该壁厚还不能作为管子的实际取用壁厚，因为锅炉在使用过程中管壁会不断腐蚀而减薄，另外实际钢管的壁厚都存在一定的负偏差。因此钢管的最小需要壁厚应在理论壁厚的基础上再加上一定的附加壁厚

式中：S_min为最小需要壁厚，mm；C为附加壁厚，mm；按下式确定

式中：C₁为腐蚀余量，mm，一般取0.5mm，腐蚀严重时按实际情况取值；C₂为壁厚负偏差（或下偏差），mm，根据钢管的负偏差率m按下式确定

3.最高允许计算压力^［p］

由式（16.16）也可以导出校核计算时管子的最高允许计算压力

式中：^［p］为最高允许计算压力，MPa；S_y为管子的有效壁厚，mm，等于名义壁厚S减去附加壁厚

校核计算时附加壁厚按下式计算

式中：系数A同式（16.20）；S为钢管的名义壁厚。

4.弯头的强度计算

弯头和直钢管在形状上虽有差别但仍属于同一类元件，在强度计算中为简单起见直接采用直钢管的理论壁厚计算式（16.17）和最高允许计算压力计算式（16.21）作为弯头的理论壁厚计算式和最高允许计算压力计算式，而将由此产生的偏差放在附加壁厚内修正。对于铸造弯头，设计计算和校核计算时的附加壁厚计算式分别为

式中系数A₂按下式确定

式中：R为弯头的弯曲半径，mm。

对于由钢管弯成的弯头，其附加壁厚中还应考虑加工过程中的壁厚减薄和变形。设计计算和校核计算时的附加壁厚计算式分别为

式中系数A₁根据弯管半径的大小分3种情况计算：

表16.3　系数A₁

（2）当1.8≤R/DW≤3.5时，A1在A的基础上稍做放大，按表16.3取值。

（3）当R/DW＞3.5时，按直管处理，A1＝A。

式中m为原直钢管的负偏差率。