压力容器和工业金属管道壁厚的计算厚度公式异同点

金属管道和圆筒类压力容器的形状相似,但从厚度直径比来看,压力容器的厚度直径比明显要更小,从标准来看,两者的壳体计算厚度公式也稍有差别。

首先来看一下 GB/T 150.3 压力容器 设计 内压圆筒的计算厚度:

备注:本公式的适用范围为pc≤0.4[σ]tφ

压力容器和工业金属管道壁厚的计算厚度公式异同点


压力容器和工业金属管道壁厚的计算厚度公式异同点

再来看一下 GB 50316 工业金属管道设计规范 承受内压直管的厚度计算:

备注:直管计算厚度小于管子外径的1/6。

压力容器和工业金属管道壁厚的计算厚度公式异同点

压力容器和工业金属管道壁厚的计算厚度公式异同点

下面对比一下压力容器和金属管道的壁厚计算公式:

压力容器和工业金属管道壁厚的计算厚度公式异同点

两者的唯一差别就是分母里的 pc和 2PY, pc 和 P 指的是设计压力,金属管道壁厚公式里多了一个Y,Y是温度系数,取值0.4~0.7之间。

下面再来研究一下这两个公式是怎么得来的,应力决定了壁厚,在压力容器和压力管道壁厚计算公式中,决定壁厚的是周向应力,因为对于筒体而言,周向应力是经向应力的2倍。

压力容器和工业金属管道壁厚的计算厚度公式异同点

因此只需要判断周向应力是否在许用应力范围之内即可(具体参见:内压薄壁壳体的应力分析,圆筒形和球形周向和经向应力计算公式),根据内压薄壁壳体应力计算公式:

周向应力 σ=pD/2δ,(D是中性层直径)因此 δ=pD/2σ=p(Do-δ)/2σ,正此式整理一下,可得 δ=pDo/(2σ+p),此式和压力容器及压力管道的壁厚计算公式是一致的。


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