有的設計(ji)(ji)人員(yuan)咨(zi)詢(xun)浙江(jiang)至(zhi)德鋼(gang)業(ye)有限公司工程師工業(ye)管(guan)道(dao)與輸氣管(guan)道(dao)的壁(bi)厚計(ji)(ji)算是(shi)(shi)否可以統一或者互(hu)相替代使用？因兩者的壁(bi)厚計(ji)(ji)算具有以下區別(bie)，所以肯定是(shi)(shi)不能(neng)混用的。
一、工業管(guan)道與輸氣管(guan)道直管(guan)壁厚計算公式比較
1. 壁(bi)厚(hou)計算理論基(ji)礎(chu)比較
承受內(nei)壓的(de)(de)直管屬于旋轉(zhuan)殼體(ti)的(de)(de)一(yi)種，旋轉(zhuan)殼體(ti)應(ying)力(li)分(fen)(fen)析(xi)理(li)論(lun)有兩(liang)類：一(yi)類是忽略彎矩(ju)的(de)(de)無力(li)矩(ju)理(li)論(lun)一(yi)-薄(bo)膜(mo)理(li)論(lun)，導(dao)出(chu)的(de)(de)是壁(bi)(bi)(bi)厚計算(suan)的(de)(de)薄(bo)膜(mo)應(ying)力(li)公式，該公式計算(suan)的(de)(de)是沿(yan)壁(bi)(bi)(bi)厚均勻(yun)分(fen)(fen)布(bu)的(de)(de)兩(liang)向應(ying)力(li)，即軸向應(ying)力(li)和周向應(ying)力(li)，忽略了徑向應(ying)力(li)。另一(yi)類是彈性力(li)學應(ying)力(li)分(fen)(fen)析(xi)理(li)論(lun)一(yi)一(yi)拉(la)美(mei)公式，共(gong)三個方向的(de)(de)應(ying)力(li)，周向應(ying)力(li)和徑向應(ying)力(li)沿(yan)壁(bi)(bi)(bi)厚非線性分(fen)(fen)布(bu)，軸向應(ying)力(li)沿(yan)壁(bi)(bi)(bi)厚均勻(yun)分(fen)(fen)布(bu)。
GB 50251《輸氣管(guan)(guan)道工(gong)程設(she)計規范》采(cai)用(yong)ASME B31.8《輸氣和配氣管(guan)(guan)道系(xi)統(tong)》的(de)壁厚計算(suan)公(gong)(gong)式(shi)(shi)，公(gong)(gong)式(shi)(shi)源于(yu)無力(li)矩理論(lun)的(de)薄膜(mo)(mo)理論(lun)應力(li)公(gong)(gong)式(shi)(shi)。GB／T 20801、GB 50316、SH／T 3059等標(biao)準采(cai)用(yong)ASME B31.3《工(gong)藝管(guan)(guan)道》的(de)壁厚計算(suan)公(gong)(gong)式(shi)(shi)，公(gong)(gong)式(shi)(shi)是拉美(mei)(mei)公(gong)(gong)式(shi)(shi)的(de)經驗(yan)近(jin)似式(shi)(shi)。輸氣管(guan)(guan)道壁厚計算(suan)公(gong)(gong)式(shi)(shi)的(de)理論(lun)基(ji)礎采(cai)用(yong)無力(li)矩理論(lun)-薄膜(mo)(mo)理論(lun)，而工(gong)業管(guan)(guan)道采(cai)用(yong)彈性力(li)學應力(li)分析理論(lun)-拉美(mei)(mei)公(gong)(gong)式(shi)(shi)。
2. 安全系數取值(zhi)方式的比較
輸氣管(guan)(guan)道(dao)(dao)由于需穿(chuan)越城市、村鎮等，根據管(guan)(guan)道(dao)(dao)通過(guo)區(qu)域(yu)的(de)(de)不同條件，采(cai)用改變管(guan)(guan)道(dao)(dao)應力水平（即(ji)改變管(guan)(guan)道(dao)(dao)壁厚(hou)）以強度確保管(guan)(guan)道(dao)(dao)自身的(de)(de)安全，為管(guan)(guan)道(dao)(dao)周(zhou)圍環境(jing)提(ti)供安全保障（采(cai)用不同的(de)(de)強度設計系數(shu)F）的(de)(de)理念，同時也(ye)體現(xian)了管(guan)(guan)道(dao)(dao)的(de)(de)經濟成本的(de)(de)合理性。GB50251中規定(ding)的(de)(de)強度設計系數(shu)F值(zhi)，一級地(di)區(qu)為0.8，四級地(di)區(qu)為0.4。強度設計系數(shu)F值(zhi)的(de)(de)規定(ding)與取值(zhi)源自ASME B31.8《輸氣和配(pei)氣管(guan)(guan)道(dao)(dao)系統》。
工(gong)(gong)業(ye)管道(dao)壁厚計算中(zhong)，設計溫度(du)下的(de)(de)(de)材(cai)料許用(yong)應(ying)(ying)(ying)力(li)由材(cai)料的(de)(de)(de)力(li)學性(xing)(xing)能除以相(xiang)應(ying)(ying)(ying)的(de)(de)(de)安(an)(an)全系(xi)數而得，GB／T 20801、GB 50316、SH／T 3059規(gui)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)材(cai)料安(an)(an)全系(xi)數與GB 150中(zhong)材(cai)料安(an)(an)全系(xi)數的(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)相(xiang)同(tong)。由于工(gong)(gong)業(ye)管道(dao)處于有限范圍的(de)(de)(de)工(gong)(gong)廠環(huan)境中(zhong)，材(cai)料的(de)(de)(de)安(an)(an)全系(xi)數根據材(cai)料的(de)(de)(de)類型和力(li)學性(xing)(xing)能（強度(du)極(ji)限、屈服(fu)極(ji)限、持久強度(du)、蠕變極(ji)限）的(de)(de)(de)不同(tong)而取(qu)值(zhi)，按照規(gui)范規(gui)定(ding)(ding)選取(qu)許用(yong)應(ying)(ying)(ying)力(li)值(zhi)。許用(yong)應(ying)(ying)(ying)力(li)值(zhi)的(de)(de)(de)大小與工(gong)(gong)業(ye)管道(dao)所(suo)處的(de)(de)(de)環(huan)境條件完全無關，在GB／T20801、GB 50316、SH／T 3059等中(zhong)規(gui)定(ding)(ding)使用(yong)應(ying)(ying)(ying)力(li)表中(zhong)的(de)(de)(de)值(zhi)，既體(ti)現(xian)了(le)許用(yong)應(ying)(ying)(ying)力(li)所(suo)表達的(de)(de)(de)安(an)(an)全強度(du)，又體(ti)現(xian)了(le)工(gong)(gong)程(cheng)設計的(de)(de)(de)經濟合(he)理(li)性(xing)(xing)。
輸氣管(guan)道和(he)工業管(guan)道壁(bi)厚(hou)計算公式中安全系數的區(qu)別，在(zai)安全理念(nian)和(he)規范內(nei)容上(shang)存在(zai)差(cha)異，在(zai)設計上(shang)是無法統一的。
3. 鋼(gang)管壁厚附(fu)加裕量的(de)比較
輸(shu)氣管道在用(yong)公式得出計算壁(bi)厚(hou)(hou)之后(hou)，圓(yuan)整到鋼(gang)管標準規(gui)定的(de)(de)壁(bi)厚(hou)(hou)，一般(ban)沒有考慮材料厚(hou)(hou)度(du)偏差(cha)和腐蝕(shi)裕量。但是ASME B31.8規(gui)定采用(yong)該(gai)規(gui)范所列鋼(gang)管，已經(jing)考慮了(le)(le)鋼(gang)管的(de)(de)壁(bi)厚(hou)(hou)負(fu)偏差(cha)，并且加了(le)(le)裕量，例(li)如，如采用(yong)API5L，則不必再另加厚(hou)(hou)度(du)負(fu)偏差(cha)了(le)(le)。
工業管道的壁厚計算公式中則明確規定了應該考慮厚度減薄附加量C1和腐蝕磨蝕附加量C2。
二、鋼管材料選用的比較
由于輸(shu)氣(qi)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道距離長，鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)用(yong)(yong)量(liang)大，天(tian)(tian)然(ran)氣(qi)輸(shu)送(song)量(liang)大，輸(shu)氣(qi)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道朝著高壓力(li)、大直(zhi)徑(jing)方向(xiang)(xiang)發展(zhan)，鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)材(cai)料也朝著高強度、微合金(jin)的(de)(de)方向(xiang)(xiang)發展(zhan)。與(yu)輸(shu)氣(qi)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道工程相(xiang)配套的(de)(de)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)也有了自成(cheng)體系的(de)(de)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)標準(zhun)，在(zai)(zai)國際上得(de)到(dao)廣(guang)泛應(ying)用(yong)(yong)的(de)(de)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)標準(zhun)是美國標準(zhun)API5L。該(gai)標準(zhun)的(de)(de)最高鋼(gang)級為L830M（PSL2），規(gui)定的(de)(de)屈服強度最小值為830 MPa。ISO 3183《石油天(tian)(tian)然(ran)氣(qi)工業管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)線(xian)輸(shu)送(song)系統用(yong)(yong)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)》是在(zai)(zai)API5L《管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)線(xian)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)規(gui)范(fan)》基(ji)礎上編(bian)制(zhi)的(de)(de)。GB／T 9711《石油天(tian)(tian)然(ran)氣(qi)工業 管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)線(xian)輸(shu)送(song)系統用(yong)(yong)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)》是在(zai)(zai)ISO 3183標準(zhun)基(ji)礎上修改編(bian)制(zhi)的(de)(de)，該(gai)標準(zhun)得(de)到(dao)了廣(guang)泛應(ying)用(yong)(yong)。與(yu)工業管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道用(yong)(yong)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)在(zai)(zai)技術(shu)上有重大區(qu)別(bie)。GB 50349《氣(qi)田集輸(shu)設計(ji)規(gui)范(fan)》規(gui)定氣(qi)田集輸(shu)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道用(yong)(yong)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)也是選用(yong)(yong)GB／T 9711。
工(gong)業管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)所屬裝置的管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)流體(ti)多樣化、設計(ji)參數(shu)各不相同(tong)，工(gong)業管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)的器材(cai)選用尚無自成體(ti)系的統一標(biao)(biao)準，均(jun)是(shi)使用相應的鋼(gang)材(cai)和鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)標(biao)(biao)準，例如國標(biao)(biao)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)常用標(biao)(biao)準：GB／T13793《直縫(feng)電焊鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)》，GB／T9948《石油裂化用無縫(feng)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)》，GB／T 6479《高(gao)壓化肥設備用無縫(feng)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)》，GB／T8163《輸(shu)送流體(ti)用無縫(feng)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)》，GB／T3087《低中壓鍋爐用無縫(feng)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)》，GB／T5310《高(gao)壓鍋爐用無縫(feng)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)》等數(shu)十個(ge)，工(gong)業管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)器材(cai)選用具體(ti)規定與(yu)輸(shu)氣管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)的材(cai)料要求是(shi)大不一樣的，輸(shu)氣管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)與(yu)工(gong)業管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)在材(cai)料選用及(ji)材(cai)料標(biao)(biao)準上均(jun)有(you)很大區別。
三、管道(dao)沖擊試驗的(de)比較
輸氣管道(dao)（包(bao)括輸氣站(zhan)）一(yi)般都在(zai)(zai)野外，受自然環(huan)境(jing)（低(di)溫(wen)）的(de)影響比(bi)較(jiao)大(da)，輸氣管道(dao)用鋼(gang)管對低(di)溫(wen)沖(chong)擊韌(ren)性(xing)的(de)要求較(jiao)高，以防止(zhi)鋼(gang)管脆性(xing)斷(duan)裂擴展和控(kong)制延性(xing)斷(duan)裂擴展。我國(guo)對干線和站(zhan)場用鋼(gang)管提出了在(zai)(zai)API5L的(de)基礎上對鋼(gang)管和焊縫進(jin)行(xing)夏(xia)比(bi)沖(chong)擊試驗(yan)的(de)要求，規定其試驗(yan)溫(wen)度(du)應(ying)低(di)于管道(dao)通過(guo)當地的(de)最低(di)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)，一(yi)般取-10℃，-20℃、-30℃，夏(xia)比(bi)沖(chong)擊韌(ren)性(xing)合格值(zhi)根(gen)據(ju)不同(tong)鋼(gang)級和管徑分別為27J、40J、54J、80J（3個(ge)試樣最小平均值(zhi)）。
工業(ye)管道對(dui)管道設計溫(wen)度≤-20℃而高于鋼材使用溫(wen)度下限的碳素鋼、低合(he)金(jin)鋼、中(zhong)(zhong)合(he)金(jin)鋼和高合(he)金(jin)鐵素體鋼，要求(qiu)進行(xing)夏(xia)比低溫(wen)沖(chong)擊試驗(yan)，試驗(yan)沖(chong)擊功合(he)格值(zhi)根(gen)據不(bu)同的鋼材分別為18J、20J、27J、31J（3個試樣平均值(zhi)），GB／T 20801、GB／T 50316、SH／T 3059等標(biao)注中(zhong)(zhong)均有明確規定。
輸氣管道與工業管道設計規(gui)范對(dui)鋼(gang)管提出了夏比低(di)溫沖擊試(shi)(shi)驗的要求，在(zai)夏比低(di)溫沖擊試(shi)(shi)驗的試(shi)(shi)驗溫度與合格值上差異(yi)較大。
