(燃气)管径、壁厚计算公式
压力管道管径和壁厚的选择论述
压力管道管径和壁厚的选择论述摘要：压力管道的运行安全问题备受关注，特别是石油化工行业的压力管道，不仅作业环境复杂多变，而且易燃易爆、有毒有害介质较多，故必须对其管径和壁厚进行慎重选择和规范设计，来确保压力管道的安全运行。
对此，本文结合压力管道设计内涵，并就其管径和壁厚的选择方法进行了重点论述。
关键词：压力管道设计管径壁厚众所周知，压力管道涉及的介质多具有较强的毒害性、爆炸性和环境破坏性，一旦发生事故极易造成难以弥补的人员伤亡、经济损失和环境污染等，近年来这样的事故也在频频发生，故强化压力管道的规范化设计就具有更重要和深远的意义。
其中管径和壁厚的大小对介质流速、管路安全运行、费用成本等都有着重要影响，选择合理的管径和壁厚就尤为关键，下面就其选择方法加以论述。
一、压力管道设计内涵压力管道，是指利用一定的压力，用于输送气体或者液体的管状设备，其范围规定为最高工作压力大于或者等于0.1MPa（表压）的气体、液化气体、蒸汽介质或者可燃、易爆、有毒、有腐蚀性、最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体介质，且公称直径大于25mm的管道。
国家在相应的监督规程中以设计压力、温度、输送介质的腐蚀性、毒性和火灾危险程度等为依据，将压力管道分为GA类（长输管道）、GB类（公用管道）、GC类（工业管道）、GD类（动力管道）[1]。
虽然管径的大小会影响介质的输送效果，壁厚的大小会影响介质的输送安全，但这并不意味着管径越大、管壁越厚就越好，而应将两者视为设计的基础和关键，予以综合分析和科学计算，以此来确保其取值切实合理，有助于提高压力管道的安全性、可靠性与经济性。
二、压力管道管径和壁厚的选择1.压力管道的管径选择一般情况下，若流体的输送能力一定，管径越大，介质流动速度越小，管路压力降也会随之减小，此时虽降低了压缩机、泵等动力设备的运行费用，但会大大增加管路建设费用，所以从安全和经济的角度出发，形成了一套简单而有效的方法用于计算管道内径，即di=18.8[qm/υ]1/2，其中di-管道内径（mm）、qm-介质体积流量（m3/h）、υ-介质平均流速（m/s），可见管径的选择是以预定介质流速为前提的[2]。
钢管的壁厚和单位长度重量计算及选择
1：计算－20200mm），2；）表1中系列5”。
）表1P内。
（2）钢管水锤增加值计算（3）钢管壁厚计算（4）钢管和镀锌钢管单位长度重量计算计算公式：1）△H=C△V/g2）C=1425/（1+KD0/Ee）式中：△H—直接水锤的压力水头增加值，m；C—水锤波传播速度，m/s；△V—管中流速变化值，为初流速度减去末流速度，m/s，取计算实际流速值；g—重力加速度，m2/s，取值9.8；1425—声波在水中的传播速度，m/s；K—水的体积弹性模数，GPa，常温时K=2.025GPa，D0—管道内径，mm；E—管材的纵向弹性模量，GPa，钢管取206；e—管壁厚度，mm。
计算公式：t=PD/1.75S+2.54式中：t一钢管壁厚，（mm）；P一设计管道压力，（MPa）；若为泵站上水管则选择设计内水压力P内和增加水锤压力P 增两者中的较大值，若为自流输水管则等于设计内水压力P内；D一钢管外径，（mm）；S一设计温度下的材料应用许用应力，（MPa）；选用管材钢牌号为Q235B，取值125MPa；2.54一腐蚀裕量和螺纹深度，（mm）。
镀锌而成，一般用（量》（于内径。
35B水锤波在管中的传播速度C （m/s）直接水锤的压力水头增加值△H（m）增加水锤压力P增（Mpa）管壁计算厚度t2（mm）设计选取管壁厚度t（mm）管材（钢牌号Q235B）1102.4119.35 1.54 4.08 4.5热镀锌钢管3.6热镀锌钢管管道外径（mm）设计选取管壁厚度t（mm）管道公称直径（mm）管道外径（mm）DN202026.9 3.6100114.3 DN252533.7DN323242.4 DN404048.3 DN505060.3 DN656576.1 DN808088.9 DN100100114.3 DN125125139.7 DN150150165.1 DN200200219.1 DN250250273.1 DN300300323.9 DN350350355.6 DN400400406.4 DN450450457 DN500500508表5：《低压流体输送用焊接钢管道公称直径（mm）表3：系列1钢管常用管径表4：设计管道可承受压力验算可承受压力验算验算管道可承受压力（Mpa）2.03：《低压流体输送用焊接钢管》（GBT 3091-2015）中规定的对应管径的最小壁厚壁厚。
中冶天然气专供长输管道强度计算
中冶陕西轧辊有限责任公司天然气专供高压输气管道强度计算和应力验算1.1输气管道设计管径计算：流量Q=11416Nm/h管道当量绝对粗糙度K=0.2燃气密度：0.764Kg/m3经计算：管径---DN200终点流速---2.58m/s1.2管道强度计算1.2.1燃气管道S理论壁厚计算：δ=PD/2δsφFt ( 1-1)δ---管道计算壁厚（mm）：P---设计压力4.0（Mpa）D---管道外径（mm）：δs---钢管的最小屈服强度（Mpa）φ---焊缝系数（无缝钢管φ=1）t---温度折减系数，当温度小于120℃钢管，t=1.0δ=PD/2δsφFt=4.0×219/2×360×1×0.6×1.0=2.03 1.2.2燃气管道设计壁厚和名义壁厚：燃气管道设计壁厚：δs=δ+CC= C1+C2δS---管道设计壁厚（mm）：C---管道壁厚附加量（mm）：C1---管道壁厚付偏差附加量，包括加工、开槽和罗纹深度及材料厚度付偏差（mm）：C1=A tδ,该工程C1取0.8C2---管道壁厚腐蚀附加量（mm）：该工程C2取0.2δ---管道计算壁厚（mm）：管道名义壁厚δn(取用壁厚)应不小于管道的设计壁厚δS。
该工程燃气管道设计壁厚：δs=δ+C=2.03+0.8+0.2=3.03该工程燃气管道名义壁厚：δn=8该工程管道采用φ219×8无缝钢管，材质为L360GB/T9711.2。
1.3管道应力验算1.3.1 概述燃气管道的应力，主要是由于管道承受内压力和外部载荷以及热膨胀等多种因素引起的，管道在这些载荷作用下的应力状态是复杂的。
管道应力验算的任务是：验算管道在内压、持续外载作用下的一次应力和热胀冷缩及其位移受约束产生的热胀二次应力，以判明所计算的管道是否安全、经济、合理。
1.3.2 一次应力验算管道一次应力验算采用极限分析进行验算，钢管在工作状态下，由内产生的折算应力，不得大于钢管在设计温度下的许用应力，按下式验算：σzs≤［σ］t（1-2）［δ］t---钢管在设计温度t下的许用应力（Mpa）σzs---内压折算应力（Mpa）σzs=P［D0-（δn-C）］/2φ（δn-C）（1-3）P---设计压力（Mpa）D0---管道外径（mm）：δn---管道名义壁厚（mm）φ---焊接接头系数（无缝钢管φ=1）C---管道壁厚附加量（mm）：对于无缝钢管和在产品技术条件中提供有壁厚允许负偏差百分数值的焊接管，C按下式计算：C=δn A t/1+A t （1-4）A t---管道壁厚负偏差系数C、δn---同前C=δn A t/1+A t=8×0.2/1+0.2=1.333σzs=P［D0-（δn-C）］/2φ（δn-C）=4×［219-（8-1.333）］/2×1×（8-1.333）=63.70［σ］t：钢管在常温下的许用应力为360（Mpa）通过以上计算σzs≤［σ］t1.3.3 由于内压和温度引起的轴向应力按下式计算：σL =μσh+Ea(t1 –t2）（1-5）σh=Pd/2δn （1-6）σL-----管道的轴向应力拉应力为正，压应力为负（Mpa）μ----泊桑比，取0.3；σh-----由于内压产生的管道环向应力（Mpa）;P----管道设计内压力（Mpa）;d----管子内径（cm）;δn----管子公称壁厚（cm）E----钢材的弹性模量（Mpa）t1------管道下沟回填时温度℃t2------管道的工作温度℃σh=Pd/2δn=4.0×20.3/2×0.8=50.75（Mpa）σL =μσh+Ea(t1 –t2）=0.3×507.5+2.05×1.18×10-3×(30–20）=-3.68（Mpa）只考虑压应力1.3.4受约束热胀直管段，按最大剪应力强度理论计算应力，并应合下列表达式的要求：σe=σh–σL＜0.9σsσe----当量应力（Mpa）σs-----管子的最低屈服强度（Mpa）σe=σh–σL＜0.9σs=50.75-（-3.68）＜0.9×36054.43＜324通过以上计算，采用φ219×8无缝钢管，材质为L360钢GB/T9711.2,是符合要求的。
天然气管存量计算公式
段最低压力P2 （Mpa）
610.0
6.3
49.0
8.0
2.87
2.80
马庄-杨盘
管存量计算公式
管径Φ （mm）
壁厚σ 长度L （mm） （Km）
平均温度T （℃）
段最高压力P1 （Mpa）
段最低压力P2 （Mpa）
355.0
6.3
16.0
8.0
2.78
0.00
杨盘-霍州
管存量计算公式
管径Φ （mm）
平均温度T （℃）
段最高压力P1 （Mpa）
段最低压力P2 （Mpa）
355.0
8.0
9.0
18.0
1.60
0.60
此数据
为预估
值
洪洞-安泽
管存量计算公式
管径Φ （mm）
壁厚σ 长度L （mm） （Km）
平均温度T （℃）
段最高压力P1 （Mpa）
段最低压力P2 （Mpa）
355.0
6.3
59.3
18.0
6.3
22.0
20.0
2.94
0.00
侯马-曲沃 -翼城
管存量计算公式
管径Φ （mm）
壁厚σ 长度L （mm） （Km）
平均温度T （℃）
段最高压力P1 （Mpa）
段最低压力P2 （Mpa）
610.0
6.3
53.8
18.0
1.20
1.10
应县-金沙 滩
管存量计算公式
管径Φ （mm）
壁厚σ 长度L （mm） （Km）
管存量计算公式
管径Φ （mm）
壁厚σ 长度L （mm） （Km）
调压柜计算说明书
一、 原始数据调压柜设计压力P 设 =0.8Mpa ，调压柜管道属于次高压燃气管道。
城镇燃气管道的计算流量，应按计算月的小时最大用气量计算。
该小时最大用气量应根据所有用户燃气用气量的变化迭加后确定。
因调压柜为居民生活和商业用户燃气用气，故小时计算流量（0°C 和101.325Kpa ）宜按下式计算：a h Q nQ 1= 式中：h Q ：燃气小时计算流量（m 3 /h ）；Qa ：年燃气用量（m 3 /a ）；n:年燃气最大负荷利用小时数（h ）；其值为：hd m K K K n 24365⨯= a K :月高峰系数；d K :日高峰系数；h K :小时高峰系数；由设计单位提供数据： h Q =800 m 3 /h ,进口压力P 1=0.4-0.6Mpa ，出口压力P 2=0.2Mpa 。
调压柜工作环境温度并未超出工作温度范围，燃气温度也高于其露点温度。
二、进出口管径及壁厚确定1.进口管径及壁厚的确定1) 当气体压力最低，温度最高时，具有最大体积流量，故有：h m T T P P Q Q /2.17815.2935015.273400325.101325.1018003000max =+⨯+⨯=∙∙= 2) 当气体压力最高，温度最低时，具有最小体积流量，故有：h m T T P P Q Q /8.10315.2931015.273600325.101325.1018003000min =-⨯+⨯=∙∙=根据技术表要求：管道流速s m /250≤ν，取 s m /25=ν计算管径mm Q R 1.23102014.336002.178********=⨯⨯⨯=⨯=πν 取管径DN=50mm ，计算管道流速：s m R Q /2.23102514.336002.1781036006262=⨯⨯⨯=⨯=πν 得出s m s m /25/2.23≤=ν，所以进口管径DN50满足流量要求。
注：0Q ：标况流量m 3 /h ，max Q ：最大工况流量m 3 /h ，min Q ：最小工况流量m 3 /h 。
管道常用计算公式
总压力损失计算公式
公式
$Delta P = Delta P_{f} + Delta P_{ j}$
说明
$Delta P$表示总压力损失，$Delta P_{f}$表示沿程压力损失，$Delta P_{ j}$表 示局部压力损失。
管道水头损失计算
03
管道水头损失计算公式
Darcy-Weisbach公式
局部水头损失
由于管道中的各种局部装置（如阀门、弯头等）对流体的流动产生阻碍作用而引起的水头损失。
压力流管道水头损失计算
伯努利方程
描述流体在有压管流中的能量守恒，可用于计算压力流管道的水头损失。
动量方程
基于牛顿第二定律，用于计算管道中的流体动量变化，常用于计算复杂管道系统的水头损失。
管道热力计算
04
管道热辐射计算式
公式
(q = epsilon sigma A(T_1^4 - T_2^4))
解释
该公式用于计算管道热辐射的热量，其中q 为热流量，(epsilon)为管道发射率， (sigma)为斯蒂芬-玻尔兹曼常数，A为管道 表面积，T_1和T_2分别为管道内壁和外壁 的温度。
管道材料与强度计算
说明
$Delta P_{f}$表示沿程压力损失，$L$表示管道长度，$D$表示管道直径， $rho$表示流体密度，$v$表示流体流速。
局部压力损失计算公式
公式
$Delta P_{ j} = sum C_{ j} times frac{rho v^2}{2}$
说明
$Delta P_{ j}$表示局部压力损失， $C_{ j}$表示局部阻力系数，$rho$表 示流体密度，$v$表示流体流速。
管道常用计算公式
城镇次高压燃气管道材料的选用
城镇次高压燃气管道材料的选用发表时间：2020-10-29T01:26:48.444Z 来源：《防护工程》2020年19期作者：陈华新[导读] 目前，可以作为城镇次高压燃气管道的材料主要为钢管，主要用于次高压的材料为无缝钢管和螺旋焊缝钢管两种。
乌鲁木齐金源燃气设计研究院有限公司新疆乌鲁木齐 830000摘要：目前，可以作为城镇次高压燃气管道的材料主要为钢管，主要用于次高压的材料为无缝钢管和螺旋焊缝钢管两种。
关键词：无缝钢管；螺旋焊缝钢管；计算壁厚；管道防腐一．材质的选用：目前广泛用于天然气管道的钢管主要有无缝钢管和螺旋焊缝钢管两种。
无缝钢管是在管坯上通过穿孔、拉拔工艺制造的钢管，在管坯制成钢管的过程中，压缩比很小，其性能主要靠化学成分和热处理获得。
无缝管工艺复杂，价格相对较高。
无缝管的壁厚偏差较大，为迁就这一缺点，相关制管标准都允许无缝管有较大的壁厚公差。
由于无缝管没有焊缝，除壁厚偏差引起的强度偏差外，管体各部位相对焊管来说性能的一致性较好，不存在危险部分。
另外无缝管厂相对来说规模较大，质量容易得到控制。
无缝管的质量虽不是十分令人满意，但比较可靠。
螺旋埋弧焊管(以下简称螺旋焊管)，是用三辊将钢带按螺旋线方向进行卷曲，在卷曲的同时用填充金属进行内焊和外焊。
由于这种工艺是在成形的同时进行焊接，属于动态焊接状态，在熔敷金属凝同前焊点位置就离开了挤压辊，钢管在成型应力的作用下对焊缝产生了拉应力。
而这种拉应力是产生焊接热裂纹的充分条件，在焊接高材质钢管时，钢管母材本身就具备了产生热裂纹的必要条件，这两个条件加在一起，就形成了产生热裂纹的充要条件，这时就极易产生热裂纹。
生产线焊缝检验是采用当量缺陷报警的方法进行判断的。
如果缺陷的当量大于标定值时，工厂可以检出，但如果缺陷当量小于标定值时，则作为合格品出厂了。
这些微裂纹在今后的使用中。
很有可能会扩大成为危害管道安全的大裂纹，甚至使钢管完全失效。
由于国内的DN300以内管径无缝钢管的价格与螺旋缝埋弧焊钢管的价格相差不大，DN300以上管径的螺旋缝埋弧焊钢管更为常用，而DN300以内螺旋缝埋弧焊钢管生产线较少，因此在选材时因考虑国内管厂的生产能力、制管质量，以及综合经济效益等因素，根据综合因素管径小于DN300以内建议采用无缝钢管，管径大于等于DN300建议采用螺旋缝埋弧焊钢管。
燃气计算
雷诺数是一种可用来表征流体情况的无量纲数，用Re 表示，Re=ρvr/η，其中v 、ρ、η分别为流体的流速、密度与黏性系数，r 为一特征线度。
例如：流体流过圆形管道，则r 为管道半径，利用雷诺数可区分流体的流动是层流或湍流，也可以原来确定物体在流体中流动所受到的阻力。
例如，对于小球在流体中的流动，当Re 比“1”小得很多时，其阻力f=6πrηv （称为斯托克斯公式），当Re 比“1”大得多时，f…=0.2πr2v2，而与η无关。
希望可以帮到楼主低压燃气管道计算说明（1）根据《城镇燃气设计规范》（GB 50028-2006）规定，低压燃气管道单位长度的摩擦阻力宜按照下式计算。
72506.2610m Q T R dT λρ⨯=式中 Rm ：燃气管道单位长度摩擦阻力，Pa/m ； λ：燃气管道的摩擦阻力系数； Q ：燃气管道的计算流量，Nm 3/h ； d ：管道内径；ρ：燃气密度，kg/Nm 3；T ：设计中所采用的燃气温度，K （本燃气管道设计温度采用288K ）； T 0：273.16，K(2)根据燃气在管道中的不同运动状态，摩擦阻力系数λ按下列各式计算：层流状态：R e 2100≤时，64R e λ=；临界状态：R e 21003500= 时，5R e 21000.0365R e 10λ-=+-；湍流状态：R e 3500>时，与管材有关：钢管：680.11()R e K d λ=+；（本次所选管道为钢管，K ＝0.2）式中 Re ：雷诺数；v ：标准状况下的燃气运动粘度，m2/s ；K ：管壁内表面的当量绝对粗糙度，对钢管取0.2mm 。
1.高中压燃气管道水力计算公式：P12 -P22/L=1.27x 1010λ(Q2/d5)ρ(T/T0) Z (公式6.2.6-1)2.当Re<=2100时λ=64/Re； (公式C.0.1-1)当2100<RE<=3500时&NBSP;&NBSP;Λ=0.03+[（RE-2100）（65 Re ＋105）] (公式C.0.1-2)当Re>3500时 -2lg[k/3.7d+2.51/ Re√λ] = 1/√λ (柯列勃洛克公式6.2.6-2)3. P12—燃气管道起点压力（绝压），千帕P22—燃气管道终点压力（绝压），千帕Q—燃气管道的计算流量，米3/小时L —管道计算长度，千米d —燃气管道内径，毫米ρ—燃气密度，千克/米3取：0.76T—计算中所采用的燃气温度， K 取：(0o) 273.15T0—标态下的天然气绝对温度，273.15Kλ—摩阻系数，(无量纲)k—管道内表面的当量绝对粗糙度，毫米取：0.24 Re—雷诺数Re=V速*d内/Y运V速—燃气流动速度，米/秒d内—燃气管道的内径，米Y运—燃气的运动黏度，米2/秒标准状况下取：0.00001385公式可变换为： Re=4Q/(3600πd内Y运)公式可变换为： V速=4Q/(3600πd内2)请问：在编程时，一般知道流量Q；雷诺数Re中的Q和公式6.2.6-1中的Q应该能代入不同压力状态下的流量值吗？比如：已知某型号的2台（中压）燃气锅炉，天然气小时耗气量83x2=166Nm3/小时，锅炉燃烧器天然气供气压力为2000毫米水柱；锅炉从中压DN50（PN=0.2Mpa）管网供气，锅炉房外设调压箱，调压箱前入口压力为0.2 Mpa，调压箱出口压力为 2100毫米水柱。
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管径计算
1流量Q(Nm3/h)工作温度压力下转化为标况下的流量
2压力P1min(bar)
3流速V(m/s)
4进口管径DN(mm)
1流量Q(Nm3/h)
2压力P1min(bar)
3管径DN(mm)
4流速V(m/s)
1流速V(m/s)
2压力P1min(bar)
3管径DN(mm)
4流量Q(Nm3/h)
25
32
40
50
65
80
100 125 150 200 250 300
12001
11bar=0.1Mpa=1kg/cm2
12
2
.
250
133
3
244
22831.05023
3903630.43615.2906995
43.2
4600
0.0350160192
29
-7
64
25
15
45
25157425
15
115
2515180251530425
15
460
算
低压为20
2515719 25151123 25151617 25152875 25154493 25156470
流量Q(m3/h)在工作温度压力下的100
3
流速V(m/s)6进口管道内径(mm)
38
管内各介质常用流速范围：煤气：在管道长50～100米P≤2.0KPa时 0.75～3m/S
P≤20.0KPa时 8～12m/S
天然气为30m/S
管材和压力也不同.一般塑料管由于为绝缘材料,容易产
电,一般为5m/s,
在管道长50～100米P2.0KPa时0.75～3M/S；P20.0KPa时 8～
12M/S；天然气为30M/S 2.从管径上区分
DN=200时7M/S；DN=100时6M/S；DN≤80时4M/S；天然气站场流速按8~12m/s控制 ；CNG加气站的出口压力是25Mpa,出口的流速应小
于5m/s
煤气：在管道长50～100米
管径P≤2.0KPa时 0.75～3m/S
P≤20.0KPa时 8～12m/S
天然气为30m/S
20000000022831.05
30000000034246.58
管径
要求。
m/s。
料管由于为绝缘材料,容易产生静一般为5m/s,
有提到。
速8-12m/s。
15m/s。