压力管道管道厚度计算
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]。
压力管道各种壁厚计算及校核
2.8 0.103 0.026
1.5 0.004
<
2.28667E-07
2.8 0.108 0.283
1.5 0.040
<
5.48753E-08
2.8 0.103 0.035
1.5 0.004
<
0.03D 0.030 0.014 0.014 0.021 0.012
结果 校核合格 校核合格 校核合格 不合格 校核合格
0.3 1
192000 MPa
1.1E-05 ℃－1 50 oC
15 oC 0.3 1.95 cm
1.63 cm 104.8 MPa 100.2 MPa
GB50316 GB50316
373.5
当量应力 校核 管外径mm
1016 711 457 273.1 219.1
壁厚mm 19.5 9.5 5.6 6.4 5.6
<
261 校核合格
单位管长截面惯 土壤变形
竖向载
性距（m4/m） 模量N/m2 基床系数 荷
变形滞后 水平方向变
系数
形量
I
Es
K
W
Z
Dx
4.46615E-07
2.8 0.103 0.026
1.5 0.005
<
2.98259E-08
2.8 0.103 0.026
1.5 0.006
<
5.48753E-08
σL=μ σh＋Eα (t1-t2)
σ h=Pd/ (2dn)
σe=σ h-σL < 0.9σs
W=rt.hc.g. 10-6 MPa
rt－土壤 密度 kg/m3(170 0~1800 kg/m3)
管道材料的厚度计算表
根据GB/T20801.3-2006《压力管道规范-工业管道 》第3部分：设计和计算
直管的内压设计
直管的内压设计
t——计算厚度
直管的内压设计
当t＜D/6时。
直管的计算厚度t按下列公式
计算厚度表格：使用填写P、D、S、φ、Y
P设计压力（MPa）D管道外径（mm）S{[δ]t(MPa)}φY计算厚度t（mm) 421913710.4 3.16017316
#DIV/0!
#DIV/0!
#DIV/0!
#DIV/0!
#DIV/0!
#DIV/0!
#DIV/0! GB/T8163的20#钢的-19--100℃度下的许用应力为137MPa
焊接系数：1或0.85
材料壁厚的最终厚度=t+C1+C2 得出的数值查材料厚度 圆整。
C1:材料厚度负偏差：
C:设计的腐蚀余量 一年腐蚀余量约0.1 不小于1mm (1.5-3mm )
不锈钢无腐蚀余量
最终厚度=t+C1+C2 得出的数值查材料厚度 圆整。
最终选取厚度不能低于GB50028-2006规定的管道最小厚度。
压力管道计算
4、支承环及其旁管壁 a、支承环截面尺寸 肋高 肋宽 支承板宽 支承板厚 管壁等效翼缘 0.4 0.036 0.400 0.018 0.165760553 B1 支承环截面积 有效截面积 截面惯性矩 β 0.022248 0.03541538 1.00E-03 0.619053078 0.889 单支面积 0.028215 双支面积 0.03541538 截面惯性矩计算见截面几何性质 b、环向应力 水压力σθ2 23440.8927 kPa 支承环TR的σθ3 计算断面θ 0 67 90 90 113 180 支承环M的σθ4 ZR1 计算断面θ 0 67 90 90 K1 -0.2387324 -0.2645964 -0.25 0.25 0.26459637 0.23873241 0.2 K3 K2 0.318 0.124 0.000 0.000 -0.124 -0.318 ZR2 K4 K1+B1*K2 0.044327599 -0.15399601 -0.25 0.25 0.153996008 -0.0443276 0.182 MR TR 58.95837564 -204.823963 -332.515053 332.5150528 204.8239633 -58.9583756 ZR3 管内壁 77843.12866 -99774.343 7176.187348 -7176.18735
压 力 管 道 计 算
一、管径计算 1、经济流速 参数 设计流量 经济流速 88 5 2、经验公式 参数 设计流量 经济流速 88 -3、彭德舒公式 参数 设计流量 设计水头 45 88 二、管壁厚度计算 a、按内水压力初步计算 参 钢管内径 跨中总水头 钢材屈服强度 钢材材质 m m kpa 5 45 99000 Q235 工程计算取值 0.015 工程采用壁厚 18 b1、稳定要求管壁厚度 40 mm b2、稳定要求最小管壁厚度 10 mm c、不设加劲环，外压稳定计算 不设加劲环， 钢材弹模 壁厚 内径 kpa mm m 2.06E+08 18 5.000 设加劲环， c、设加劲环，外压稳定计算 参 临界压力 19.222272 数 数 强度 折算系数 0.44 不满足 满足要求 抗外压稳定 安全系数 2 SD144-85水电站压力钢管设计规范
壁厚计算书
1、计算依据
《压力管道规范 工业管道 第2部分：材料》GB/T20801.2-2006 《压力管道规范 工业管道 第3部分：设计与计算》GB/T20801.3-2006 2、计算公式
()
t 2pD
S pY =
Φ+
3、计算过程
3.1 先假设管道名义壁厚小于16mm ，计算壁厚小于外径的六分之一 3.2 本管道采用输送流体用无缝钢管（GB/T8163-2008），设计温度为70℃，则上述计算公式中的输入数据和计算结果如下：
3.3本管道介质为二甲苯，腐蚀性较小，按每年腐蚀0.1mm ，设计年限15年计算，腐蚀余量取1.5mm ，管道制造负偏差按流体输送用无缝钢管标准（GB/T8163-2008）取12.5%,则有：
DN200管道设计厚度td=1.75+1.5=3.25mm
DN200管道包含负偏差的厚度tm=3.25/（1-0.125）=3.71mm
DN200管道选取的名义壁厚T=8mm
DN150管道设计厚度td=1.27+1.5=2.77mm
DN150管道包含负偏差的厚度tm=2.77/（1-0.125）=3.17mm
DN150管道选取的名义壁厚T=7mm
3.4验算
3.4.1DN200管道的采用壁厚为8mm，小于16mm，计算壁厚1.75mm 小于外径的六分之一，计算前的假设成立，计算结果有效。
3.4.2DN150管道的采用壁厚为7mm，小于16mm，计算壁厚1.27mm 小于外径的六分之一，计算前的假设成立，计算结果有效。
最新压力管道强度校核计算表资料
DATA SHEET OF STRENGTH工程名称：项目号：版次：设计单位：项目负责：设计：校核：审核：工业及热力管道壁厚计算书1直管壁厚校核1.1计算公式：根据《工业金属管道设计规范》（GB50316-2000）6.2中规定，当直管计算厚度t s 小于管子外径D o 的1/6时，承受内压直管的计算厚度不应小于式（1）计算的值。
设计厚度t sd 应按式（2）计算。
[]()PYE PD t j tos +=σ2 （1）C t t s sd += （2）21C C C += （3）式中 s t —直管计算厚度（mm ）；P —设计压力（MPa ）； o D —管子外径（mm ）；[]t σ—在设计温度下材料的许用应力（MPa ）；j E —焊接接头系数；sd t —直管设计厚度（mm ）；C —厚度附加量之和（mm ）； 1C —厚度减薄附加量（mm ） 2C —腐蚀或腐蚀附加量（mm ）Y —计算系数设计压力P：P=2σt/（D-2tY）Y=0.4--0Cr18Ni9式中设计温度为常温，一般取50℃，[]tσ根据《工业金属管道设计规范》（GB50316-2000）附录A金属管道材料的许用应力表A.0.1进行选取，故20#为130MPa，0Cr18Ni9为128.375 MPa。
E取值是根据《压力管道规范-工业管道第2部分：材料》j（GB/T20801.2-2006）表A.3，故20#和0Cr18Ni9的取值都为1。
Y根据《工业金属管道设计规范》（GB50316-2000）表6.2.1进行选取，故20#和0Cr18Ni9的取值都为0.4。
1.2常用低压管道计算厚度1.3常用高压管道计算厚度1.4厚度附加量(1).C1厚度减薄附加量（mm），取钢管允许厚度负偏差。
根据《流体输送用不锈钢无缝钢管》（GB/T14976-2002）规定：热轧（挤、扩）钢管壁厚＜15mm时，普通级允许厚度负偏差（12.5%δ）高级允许厚度负偏差（12.5%δ）；热轧（挤、扩）钢管壁厚≥15mm时，普通级允许厚度负偏差（15%δ）高级允许厚度负偏差（12.5%δ）；冷拔（轧）钢管壁厚≤3mm时，普通级允许厚度负偏差（14%δ）高级允许厚度负偏差（10%δ）；冷拔（轧）钢管壁厚＞3mm时，普通级允许厚度负偏差（10%δ）高级允许厚度负偏差（10%δ）。
压力管道各种壁厚计算及校核
压力管道各种壁厚计算及校核压力管道的壁厚计算和校核是管道设计中非常重要的一部分。
正确计算和校核管道的壁厚可以确保管道的安全运行和使用寿命。
下面将介绍压力管道壁厚计算和校核的一般步骤和方法。
首先，壁厚计算和校核需要考虑以下几个方面：内压、外压、温度、材料强度、可靠度系数和安全系数等。
1.内压计算：内压是指管道内部介质对管道壁的压力作用。
内压计算一般根据以下几种情况进行：-稳态压力：使用稳态条件下的公式计算内压。
-脉动压力：脉动压力指介质在管道中流动时引起的压力变化。
计算脉动压力需要考虑介质的特性和流速等。
2.外压计算：外压是指管道外部环境对管道壁的压力作用。
外压计算一般考虑以下几种情况：-土壤压力：土壤压力是指土壤对埋地管道施加的压力。
计算土壤压力需要考虑土壤的性质、管道埋深和土壤的重要系数等。
-雪荷载：管道在雪荷载下的外压计算，需要根据地区的设计雪荷载标准进行计算。
-水压：如果管道位于水下或水中，还需要考虑水压对管道的作用。
3.温度计算：温度是压力管道设计的重要参数之一、管道在不同温度下的膨胀和收缩会对管道壁的应力产生影响，需要进行温度计算。
温度计算通常需要参考管道材料的温度膨胀系数和施工条件等。
4.材料强度计算：为了保证管道的强度足够以承受内压和外压的作用，需要对材料的强度进行计算。
材料强度计算一般可以根据材料的屈服强度和抗拉强度等性质进行。
5.可靠度系数和安全系数：为了保证管道的安全性，需要考虑可靠度系数和安全系数。
可靠度系数是指在设计中对不同参数的考虑，以提高设计的可靠性。
安全系数是指设计强度与实际工作强度的比值，一般需要根据设计要求和使用环境等因素进行合理的选择。
以上是压力管道壁厚计算和校核的一般步骤和方法，具体计算和校核还需要根据实际情况和设计要求进行。
在进行计算和校核时，还需要参考相关的国家标准和规范，以确保设计满足安全和可靠的要求。
压力管道壁厚及开孔补强计算
支管：φ219×6
判断是否可以使用焊接支管
支管材料
支管许用应力MPa
支管厚度减薄附加量C1t mm
支管厚度附加量Ct mm
支管焊接接头系数Ej
支管轴线与主管轴线的夹角α1°
补强板材料与主管材料的许用应力比fr
非圆形开孔长直径d1mm
支管计算厚度tt mm
开孔补强所需的面积A mm 2
补强区有效宽度B mm
主管外侧法向补强的有效高度h1mm
主管多余金属面积A1mm 2
支管多余金属面积A2mm 2
焊缝金属面积A3mm 2
除补强圈以外的多余金属面积A1+A2+A3mm 2
判断是否使用补强圈补强
补强板的外径Dr mm
补强板名义厚度tr mm
补强板的材料
补强板许用应力MPa
补强板厚度减薄附加量C1r mm
补强圈金属面积A4mm 2
总的多余金属面积A1+A2+A3+A4mm 2
3147.880.51.821937.7624.75380.03162.361218560.39计算条件
2587.49Q235B 1200.50.9需要使用补强圈444Q235B 合格可以使用焊接支管208.81417.62120补强计算结论
0.8901开孔补强计算。
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根据GB50316-2000《工业金属管道设计规范》中金属管道组成件耐磨强度计算方法，计算我公司工艺气管线管壁厚度过程如下：
公式：T s=PD0/2([δ]t*Ej+PY)
T sd=Ts+C
C=C1+C2
公式中；T s——直管计算厚度（mm）
P——设计压力（MPa）
D0——管子外径（mm）
[δ]t——在设计温度下材料的许用应力（MPa）
Ej——焊接头系数
C——厚度附加量之和
C1——厚度减薄附加量，包括加工开槽和螺纹深度及材料厚度负偏差（mm）
C2——腐蚀或磨蚀附加量（mm）（忽略）
Y——系数
按表6.2.1查得Y系数为0.4
我们管道设计压力为27MPa，则P=27.5MPa
我们管子外径分别为φ6 、φ8 、φ22 、φ27
查GB150-1998 中表4-3（续）得0Cr18Ni9在150℃以下的许用应力为103MPa 则[δ]t=103
根据GB150-1998查得，我们φ6 与φ8管子无焊接工艺则焊接头系数Ej=100% ，我们φ22 和φ27管子有焊接工艺焊接后做局部
无损检测，则Ej=85%
带入值计算得；
φ6管道壁厚计算得T s=0.72368 mm
φ8管道壁厚计算得T s=0.96491 mm
φ22管道壁厚计算得T s=3.06950 mm
φ27管道壁厚计算得T s=3.76712 mm
根据刘工对不锈钢钢管检验得我们φ6的管道壁厚在0.8以上，故满足设计要求！验收应当按照GB/T 14976-2002《流体输送用不锈钢无缝钢管》标准验收，但是我们公司是按GB/T 8612-1999《结构用无缝钢管》标准采购钢管！据查，此标准里没有我们0Cr18Ni9牌号钢材标准！。