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压力管道的强度计算
1．承受内压管子的强度分析
按照应力分类，管道承受压力载荷产生的应力，属于一次薄膜应力。该应力超过
某一限度，将使管道整体变形直至破坏。
承受内压的管子，管壁上任一点的应力状态可以用3个互相垂直的主应力来表
，平行于管道轴线方向的轴向应力
示，它们是：沿管壁圆周切线方向的环向应力σ
θ
σ
，沿管壁直径方向的径向应力σ，如图2．1，设P为管内介质压力，D为管子内
zrn
径，S为管子壁厚。则3个主应力的平均应力表达式为
管壁上的3个主应力服从下列关系式：
σ＞σ
＞σ
θzr
根据最大剪应力强度理论，材料的破坏由最大剪应力引起，当量应力为最大主
应力与最小主应力之差，故强度条件为
σ-σ
=σ≤[σ]
eθr
将管壁的应力表达式代入上式，可得理论壁厚公式
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图2．1承受内压管壁的应力状态
工程上，管子尺寸多由外径D表示，因此又得昂一个理论壁厚公式
w
2．管子壁厚计算
承受内压管子理论壁厚公式，按管子外径确定时为
按管子内径确定时为
式中：
S——管子理论壁厚，mm；
l
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P——管子的设计压力，MPa；
D——管子外径，mm；
w
D——管子内径，mm；
n
φ——焊缝系数；
t——管子材料在设计温度下的基本许用应力，MPa。
[σ]
管子理论壁厚，仅是按照强度条件确定的承受内压所需的最小管子壁厚。它只
考虑了内压这个基本载荷，而没有考虑管子由于制造工艺等方面造成其强度削弱的
因素，因此它只反映管道正常部位强度没有削弱时的情况。作为工程上使用的管道
壁厚计算公式，还需考虑强度削弱因素。因此，工程上采用的管子壁厚计算公式为
S=S+C(2-3)
jl
式中：S——管子计算壁厚，mm；
j
C——管子壁厚附加值，mm。
(1)焊缝系数(φ)
焊缝系数φ，是考虑了确定基本许用应力安全系数时未能考虑到的因素。焊缝
系数与管子的结构、焊接工艺、焊缝的检验方法等有关。
根据我国管子制造的现实情况，焊缝系数按下列规定选取：[1]
对无缝钢管，φ=1．0；对单面焊接的螺旋线钢管，φ=0．6；对于纵缝焊接钢管，
参照《钢制压力容器》的有关标准选取：
①双面焊的全焊透对接焊缝：
100％无损检测φ
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