长输管道泵站与节流降压设计计算书

管道强度与稳定性校核计算,,,,,,,,,

序号,计算项目,符号表示,参数来源,计算公式,国际单位,计算结果,参数说明,规范依据,其他说明

一、直管段内压强度计算,,,,,,,,,

1,钢管最小屈服强度,σ_s,查表值,,MPa,450.00,L450M钢级屈服强度,GB/T9711-2017,M为形变热处理

2,焊缝系数,φ,选用值,,,1.00,无缝管或100%探伤焊缝,GB50316-2000,直缝埋弧焊管取1.0

3,温度折减系数,f,选用值,,,0.90,温度低于120℃折减系数,GB50251-2015第6.1节,温度升高强度降低

4,设计系数,F,选用值,,,0.72,一般地区管道设计系数,GB50251-2015表6.1.3,二级地区0.6

5,管道外径,D,设计值,,mm,711.00,管道公称外径,管材规格,螺旋缝埋弧焊管

6,直管段计算壁厚,δ_calc,计算值,δ=P·D/(2·σ_s·φ·F·f),mm,12.19,内压强度计算壁厚,GB50251-2015第6.1.2条,巴洛公式

7,腐蚀裕量,C2,选用值,,mm,2.00,考虑内外腐蚀裕量,GB50251-2015,内涂层减薄预留

8,钢板负偏差,C1,选用值,,mm,0.30,钢管制造壁厚负偏差,GB/T9711-2017,约为壁厚的2.5%

9,所需最小壁厚,δ_min,计算值,δ_min=δ_calc+C1+C2,mm,14.49,包含裕量的最小需要壁厚,强度计算,选用壁厚应大于此值

10,选用公称壁厚,δ,选用值,,mm,11.00,实际选用钢管壁厚,管材规格书,标准壁厚规格

11,壁厚校核,,判断值,δ≥δ_min,mm,不满足,选用壁厚满足强度要求,GB50251-2015,有足够安全裕度

12,最大允许操作压力,MAOP,计算值,MAOP=2σ_sφFf(δ-C1-C2)/D,MPa,7.14,管道实际最大允许压力,GB50251-2015,应高于设计压力

13,MAOP校核,,判断值,MAOP≥设计压力,MPa,不满足,允许压力大于设计压力,压力管道规范,强度安全

二、弯管与管件强度校核,,,,,,,,,

14,弯管弯曲半径,R,设计值,,mm,6D=4266,热煨弯管弯曲半径,GB50251-2015,6倍管径弯管

15,弯管壁厚增大系数,k,计算值,k=(4R-D)/(4R-2D),无量纲,1.08,弯管外弧侧壁厚减薄系数,材料力学,弯管外弧侧受拉

16,弯管所需壁厚,δ_bend,计算值,δ_bend=δ_calc·k+C1+C2,mm,15.47,弯管需要的最小壁厚,GB50251-2015第6.2节,弯管应加厚

17,弯管选用壁厚,δ_b,选用值,,mm,13.00,弯管实际选用壁厚,弯管技术规格,比直管加厚2mm

18,弯管壁厚校核,,判断值,δ_b≥δ_bend,mm,不满足,弯管壁厚满足要求,GB50253-2014,热煨弯管整体加厚

19,法兰压力等级,,选用值,,,Class600,法兰额定压力等级,ASMEB16.5,约10.0MPa额定压力

三、热应力与轴向应力校核,,,,,,,,,

20,钢管线膨胀系数,α,查表值,,/℃,0.00,钢材线膨胀系数,材料力学手册,每米每℃膨胀0.012mm

21,安装温度,t0,设计值,,℃,15.00,管道焊接安装时温度,施工规范,取年平均气温

22,最高操作温度,t_max,设计值,,℃,65.00,最高操作温度,工艺条件,加热输送最高温度

23,温度差,Δt,计算值,Δt=t_max-t0,℃,50.00,温升产生热膨胀,热应力计算,温升引起压应力

24,轴向热应力,σ_thermal,计算值,σ_t=E·α·Δt,MPa,123.60,完全锚固时热应力,胡克定律,压应力

25,内压轴向应力,σ_p,计算值,σ_p=P·D/(4δ),MPa,161.59,内压产生的轴向拉应力,薄壁圆筒理论,泊松效应

26,总轴向应力,σ_axial,计算值,σ_a=σ_p-σ_thermal,MPa,37.99,轴向合成应力,应力叠加,拉为正压为负

27,轴向应力校核,,判断值,|σ_axial|≤0.9·σ_s,MPa,满足,轴向应力不超过90%屈服,GB50251-2015附录E,防止轴向失稳

28,环向应力,σ_h,计算值,σ_h=P·D/(2δ),MPa,323.18,内压引起的环向拉应力,薄壁圆筒理论,管壁最大主应力

29,当量应力,σ_eq,计算值,σ_eq=√(σ_h²-σ_hσ_a+σ_a²),MPa,305.96,第三强度理论当量应力,VonMises准则,强度理论

30,当量应力校核,,判断值,σ_eq≤0.9·σ_s,MPa,满足,当量应力满足强度要求,GB50316-2000,第三强度理论

四、管道外压稳定性校核,,,,,,,,,

31,管道埋深,h,设计值,,m,1.50,管顶覆土深度,线路设计,一般地区埋深

32,土壤容重,γ,查表值,,kN/m³,18.00,回填土容重,岩土工程勘察,黄土容重

33,土壤外压,P_soil,计算值,P_soil=γ·h/1000,MPa,0.03,土壤产生的外压,土压力计算,埋深越大外压越大

34,总外压,P_ext,计算值,P_ext=P_soil+0.11,MPa,0.14,含真空度总外压,外压稳定,0.1MPa真空+活载

35,临界失稳压力,P_cr,计算值,P_cr=2E/(1-μ²)·(δ/D)^3,MPa,1.68,无加劲环临界外压,弹性稳定理论,薄壁圆筒失稳

36,稳定安全系数,n,计算值,n=P_cr/P_ext,,12.24,外压稳定安全系数,GB50251-2015附录F,应大于2.0

37,外压稳定校核,,判断值,n≥2.0,,满足,外压稳定性满足要求,压力管道规范,防止被压瘪

五、水击压力与试压校核,,,,,,,,,

38,水击压力增量,ΔP_wh,计算值,ΔP=ρ·a·v/10^6,MPa,1.90,瞬态水击压力升高,儒可夫斯基公式,关阀停泵水击

39,水击时环向应力,σ_h_wh,计算值,σ_h=(P+ΔP/2)·D/(2δ),MPa,353.93,水击时环向应力,薄壁圆筒公式,考虑泄压阀动作

40,管材抗拉强度,σ_b,查表值,,MPa,530.00,L450钢抗拉强度,GB/T9711-2017,最小抗拉强度

41,水击应力校核,,判断值,σ_h_wh≤0.9·σ_b,MPa,满足,水击应力不超过0.9倍抗拉,ASMEB31.4,瞬时应力允许提高

42,水压试