4.1壁厚计算方法
4. 1. 1 非金属管道直管部分的设计壁厚应按式 (4. 1.1)计算:
tm=t+c ..... (4.1.1)
式中:
tm-包括加工、腐蚀、冲蚀裕量在内的最小厚度, mm;
t-计算壁厚(承受内压) , mm;
c-加工裕量加腐蚀和冲蚀裕量之和,mm。对于螺纹元件,采用公称螺纹深度。对于未规定公差的机械加工或切槽,起公差可假定为:在规定的切槽深度以外再加 0.5mm。
4.1.2计算壁厚t应不小于由下列公式所得的计算值:
1 热塑性管:
t=PD/(2S+P) ..... (4.1.2-1)
2 RTR (层压)管:
t=PD/(2S+P) ..... (4.1.2-2)(注)
3 RTR (缠绕)RPM (离心浇铸)管:
t=PD/(2SF+P) ..... (4.1.2-3)(注)
式中:
F-工况(设计)系数;
当使用循环HDBS(静压设计基本应力)时,F不应超过1.0;当使用静态HDBS时,F不应超过0.5。HDBS应按ASTM D2992中的方法求得,并在23℃时有效。
HDS应按ASTM D2992所述的方法,将HDBS乘以一个按使用要求选择的工况(设计)系数。
P-设计内压(表压) , MPa;
D-管子的外径,mm;
S-静压设计应力 (HDS)
热塑性塑料的HDS见表 4.1.2-1,RTR( 层压)材料见表 4.1.2-2
注:设计内压厚度不应包括用于小于补强纤维质量 20%补强的管道厚度。
RTR非金属管道
全称为Reinforced Thermosetting Resin Pipe,即热固性树脂管道,也称为玻璃钢管。它由玻璃纤维和环氧树脂结合而成,具有轻质高强、耐腐蚀、耐高温、耐磨损等特点。RTR管道广泛应用于石油化工、环保改造等领域,尤其适用于输送腐蚀性介质和在恶劣环境中使用。
RPM管
①RPM管以高强度玻璃钢作为内外增强层中间以石英砂/树脂作芯层以提高管材刚度,再辅以韧性的耐酸碱腐蚀的内衬层和满足工作环境要求的外保护层构成复合管壁结构。
②RPM管可采用离心浇铸或缠绕工艺生产,离心浇铸时玻璃纤维采用短切纤维,缠绕工艺时采用长纤维。
③RPM管用于埋地给排水管,轻质高强,耐腐蚀,内表面光滑,流通能力好,耐低温,隔热性好,安装方便。
4.2 柔性分析方法
4.2.1 柔性分析可按下列方法进行:
1 位移应变法分析内容应包括
1)由热膨胀或收缩,约束的柔性,外部施加的位移引起的应变,非金属管道不具有完全的弹性行为,管道系统的应力不应通过应变计算出来;
2)在热塑性塑料和某些RTR和RPM管道中,位移应变不一定会造成管道的立即破坏,但应考虑在反复的热循环和长时间处于高温下可能会发生进一步的有害的变形;
3)在脆性管道和某些RTR和RPM管道中,材料呈现刚性行为,应考虑过度的应变而产生位移应力,直至发生突然的断裂、破坏。
2 位移应力法分析内容应包括
1)对于不同的非金属材料,当设计人员选择一种以弹性行为为假设的柔性分析方法时,应证实这种方法适用于其所分析的管道系统,并确定柔性分析和应力计算的安全范围;
2)当管道的局部区域有可能出现过量变形时,应利用管道的布置或采用特殊接头或膨胀元件使过量变形减至最小。
4.2.2 柔性分析的材料特性应包括下列参数:
1 热膨胀系数典型值列于表4.2.2-1中,实际设计温度下的数值应从制造厂获得。
注:热塑材料的弹性模量值不受温度影响而与承受应力的时间有关系。表中所列的热固性树脂管的的弹性模量为径向弹性模量值,轴向或环向的数值可能不同。
3 泊松比取值应考虑不同材料在不同温度条件下的变化。