压力管道的强度计算...pdfVIP

丹青不知老将至，贫贱于我如浮云。——杜甫

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

示，它们是：沿管壁圆周切线方向的环向应力σ，平行于管道轴线方向的轴向应力

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

丹青不知老将至，贫贱于我如浮云。——杜甫

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

丹青不知老将至，贫贱于我如浮云。——杜甫

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