標(biāo)準(zhǔn)管件壁厚系列號(hào)的選擇

1、標(biāo)準(zhǔn)管件壁厚系列號(hào)的選擇杜保軍，黃麗，劉志廣(中國(guó)石油天然氣管道工程有限責(zé)任公司，河北廊坊065000)摘要：壓力管道設(shè)計(jì)中選擇標(biāo)準(zhǔn)系列號(hào)SCH(scheduleNumbers)是經(jīng)常遇到的問(wèn)題，綜述了鋼管系列號(hào)SCH的產(chǎn)生過(guò)程，指出系列號(hào)SCH只是用于編排鋼管壁厚順序的簡(jiǎn)便標(biāo)志系統(tǒng)，修正過(guò)的計(jì)算管壁厚度的巴洛(Barlow)公式的計(jì)算值與現(xiàn)在通常使用的鋼管壁厚偏差較大，沒(méi)有達(dá)到早期的意圖。指出管件許用壓力額定值應(yīng)按相同材料的直無(wú)縫鋼管

2、計(jì)算。關(guān)鍵詞：管件；壁厚系列號(hào)(SCH)；壓力管道；選擇中圖分類(lèi)號(hào)，TE973I文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：10049614(2003)020010—021引言在壓力管道的工程設(shè)計(jì)中，經(jīng)常遇到鋼管和管件的系列號(hào)SCH或標(biāo)準(zhǔn)壁厚STD(StardWeight)、加強(qiáng)壁厚XS(ExtraStrong)和雙倍加強(qiáng)壁厚XXS(DoubleExtraStrong)等術(shù)語(yǔ)以及下列問(wèn)題：SCH、STD、XS和XXS這些爾可術(shù)語(yǔ)是如何定義的？有什么實(shí)際意義

3、SCH、STD、XS和XXS主些名詞術(shù)語(yǔ)對(duì)工程設(shè)計(jì)有沒(méi)有什么特別方便之處？如何根據(jù)鋼管和管件的雇受壓力確定鋼管和管件的SCH2美國(guó)鋼管標(biāo)準(zhǔn)ANSl／ASMEB36，BOM(焊接和無(wú)縫鍛制鋼管)的發(fā)展歷史[1]早期在美國(guó)通常使用的工業(yè)鋼管的尺寸主要是STD、XS和XXS1927年3月，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)成立了—個(gè)有關(guān)鋼管尺寸和材料的標(biāo)準(zhǔn)比委員會(huì)(以后簡(jiǎn)稱(chēng)“標(biāo)委全”)，目的是統(tǒng)一這類(lèi)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)委會(huì)組建后，與工業(yè)界合作，對(duì)當(dāng)時(shí)使用的鋼管實(shí)際情況

4、做了一次調(diào)查，作為制定美國(guó)鋼管標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)。調(diào)查后，標(biāo)委會(huì)曾設(shè)計(jì)了—張鋼管規(guī)格表，以?xún)x選擇鋼管壁厚。此標(biāo)準(zhǔn)的第一版于1934年10月由部門(mén)委員會(huì)以書(shū)面投票方式認(rèn)可，隨后被美國(guó)機(jī)械工程師學(xué)會(huì)ASME(AmericanSocietyof[MechanicalEngineers]、美國(guó)材料與試驗(yàn)學(xué)會(huì)ASTM(AmericanSocietyfTestingMaterials)和美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)ASA(AmericanStardsAssociation

5、)認(rèn)可。標(biāo)委會(huì)早期意圖是建立一個(gè)與鋼管直徑、壁厚有關(guān)的鋼管壁厚系列號(hào)碼(SCH)體系，期望具有近似一致的關(guān)系，其數(shù)值等于該規(guī)范附錄中規(guī)定用于計(jì)算管壁厚度的巴洛(Barlow)公式：1000??SPSCH現(xiàn)在，ANSI／ASMEB36.10M《焊接和無(wú)縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)》中已不再將此公式列入。在1939年，曾希望所有使用的鋼管如STD、XS和XXS逐步用SCH來(lái)取代。然而由于多年來(lái)傳統(tǒng)尺寸(STD、XS和XXS)的鋼管的需求和生產(chǎn)沒(méi)有減少，因此這

6、些傳統(tǒng)尺寸鋼管保存下來(lái)。1957年又對(duì)ANSI／ASMEB36.10M進(jìn)行了修訂，納入API(美國(guó)石油學(xué)會(huì))標(biāo)準(zhǔn)5L和SLX的各種直徑和重量并使之統(tǒng)一，對(duì)重量和尺寸表又作了進(jìn)一步的修訂。這些修改導(dǎo)致巴洛(Barlow)公式的計(jì)算值與現(xiàn)在通常使用的鋼管壁厚偏差較大，沒(méi)有達(dá)到早期的意圖，已不能再用于確定鋼管的SCH后來(lái)SCH被用于編排鋼管壁厚順序的簡(jiǎn)便標(biāo)志系統(tǒng)，計(jì)算管壁厚度的巴洛(Barlow)公式已沒(méi)有實(shí)際意義。3壁厚系列號(hào)美國(guó)鋼管的壁厚

7、系列號(hào)STD、XS和XXS作為商業(yè)牌號(hào)已使用多年。后來(lái)增加的鋼管這說(shuō)明合格的標(biāo)準(zhǔn)管件的爆破壓力值應(yīng)大于等于相應(yīng)鋼管的爆破壓力。由—L面國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，可以看出管件和鋼管的壁厚系列號(hào)(SCH)是統(tǒng)—的，相同材料、壁厚系列號(hào)(SCH)相同的鋼管和管件可以承受的載荷是相同的。相同系列號(hào)相同直徑的鋼管和管件在焊接坡口處內(nèi)外徑是一樣的，即壁厚是一致的。所以按方法3選取標(biāo)準(zhǔn)管件是科學(xué)、合理的，并且能夠滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。如前所述，巴洛(Barlow)公

8、式計(jì)算鋼管壁厚偏差較大，已不能再用于確定鋼管SCH，所以用SCH=PS1000的計(jì)算值確定鋼制管件SCH偏差同樣較大，也不再適當(dāng)。利用鍋爐壓力容器標(biāo)準(zhǔn)和壓力管道規(guī)程十的管件強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)計(jì)算得到的主管壁厚值查管件壁厚分級(jí)表得到與計(jì)算值相配的SCH比按直鋼管計(jì)算得到的SCH大得多。例如三通，由于開(kāi)孔以后，一方面削弱了管壁的強(qiáng)度，降低了承載能力，另一方面，開(kāi)孔和接管破壞了原來(lái)結(jié)構(gòu)的連續(xù)性，升壓后，勢(shì)必在開(kāi)孔相接管處產(chǎn)生較大的

9、不連續(xù)應(yīng)力(邊緣剪力和邊緣彎距)，往往在開(kāi)孔附近導(dǎo)致很高的應(yīng)力集中。為了降低應(yīng)力集咔，，不得不按等面積補(bǔ)強(qiáng)法或其他方法(壓力面積法和削弱系數(shù)法)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算，這必然導(dǎo)致主管和支管的壁厚增大許多，才能滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。表1給出了按巴洛公式(方法1)，強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算得到的SCH(方法2)和按直無(wú)縫鋼管計(jì)算(方法3)等3種方法計(jì)算的不同壓力下三通的壁厚系列號(hào)。表13種方法選擇三通壁厚系列號(hào)結(jié)果表1.6MPa2.5MPa4.0MPa6.3MPa10.

10、0MPa一二三一二三一二三一二三一二三114202020202020402020402020806020141202020202020402020404020806020168202020202020302020404020808020219202020202020302020406020801003027320202020202030302040602080100403242020202020203040204060208010040

11、356101010203010304010406020801004040610101020301030401040342080100404571010102030103040104080308010040508102010203010304010408030801206055910201020301030402040803080120606101020102030103060204080308012060注：三通的尺寸均為標(biāo)準(zhǔn)等三通，敘

12、用應(yīng)力取160Mpa，方法2的支管厚度假定為主管厚度的0.8倍，以上計(jì)算均沒(méi)有考慮腐蝕裕量。壁厚系列號(hào)除SCH10是按ANSIASMEB36.10M確定的，其他是按SH304896附錄A無(wú)縫鋼管壁厚分級(jí)表確定的。表1中黑框內(nèi)3種方法結(jié)果完全相同是由鋼管或管件的最小SCH決定的。而黑框以外的方法1和方法2選取的管件壁厚系列號(hào)均比方法3的高，這兩種不當(dāng)計(jì)算方法將導(dǎo)致不必要的浪費(fèi)，使工程造價(jià)升高，10MPa、DN6003種方法的三通重量與價(jià)格