常用鋼管許用應(yīng)力

注：中間溫度的許用應(yīng)力，可按本表的數(shù)值用內(nèi)插法求得。
        ①GB 12771、GB 13793焊接鋼管的許用應(yīng)力，未計(jì)入焊接接頭系數(shù)，見本規(guī)范第3.2.3條規(guī)定。
        ②該行許用應(yīng)力，僅適用于允許產(chǎn)生微量永久變形之元件。
        ③使用溫度上限不宜超過粗線的界限。粗線以上的數(shù)值僅用于特殊條件或短期使用。
        ④鋼管的技術(shù)要求應(yīng)符合《鋼制壓力容器》GB 150附錄A的規(guī)定。
        ⑤使用溫度下限為－20℃的材料，根據(jù)本規(guī)范第4.3.1條的規(guī)定，宜在大于－20℃的條件下使用，不需做低溫韌性試驗(yàn)。
A.0.2 常用鋼板許用應(yīng)力，見表A.0.2。

表A.0.2常用鋼板許用應(yīng)力 

  注：中間溫度的許用應(yīng)力，可控本表的數(shù)值用內(nèi)插法求得。
        ①所列許用應(yīng)力，已乘質(zhì)量系數(shù)0.9。
        ②該行許用應(yīng)力，僅適用于允許產(chǎn)生微量永久變形之元件。對(duì)于法蘭或其他有微量永久變形就引起泄漏或故障的場合不能采用。
        ③使用溫度上限不宜超過粗線的界限。
        ④該鋼板技術(shù)要求應(yīng)符合GB 150附錄A的規(guī)定。
        ⑤使用溫度下限為－20℃的材料，要求同本規(guī)范附錄A表A.0.1的注⑤。
A.0.3 常用螺栓許用應(yīng)力，見表A.0.3。

表A.0.3常用螺栓許用應(yīng)力 

注：中間溫度的許用應(yīng)力，可按本表的數(shù)值用內(nèi)插法求得。
①M(fèi)80及以下使用溫度下限為－70℃。
②使用溫度下限為－20℃的材料，要求同本規(guī)范附錄A表A.0.1的注⑤。
A.0.4 常用鍛件許用應(yīng)力，見表A.0.4。

表A.0.4常用鍛件許用應(yīng)力 

   注：中間溫度的許用應(yīng)力，可按本表的數(shù)值用內(nèi)插法求得。
        ①該鍛件不得用于焊接結(jié)構(gòu)。
        ②該行許用應(yīng)力，僅適用于允許產(chǎn)生微量永久變形之元件，對(duì)于法蘭或其他有微量永久變形就引起泄漏或故障的場合不能采用。
        ③使用溫度上限不宜超過粗線的界限。
        ④使用溫度下限為－20℃的材料，要求同本規(guī)范附錄A表A.0.1的注⑤。
A.0.5 碳素鋼鑄件的許用應(yīng)力，見表A.0.5。

表A.0.5碳素鋼鑄件的許用應(yīng)力 

注：表中許用應(yīng)力值已乘質(zhì)量系數(shù)0.8。
①使用溫度下限要求見本規(guī)范附錄A表A.0.1注⑤。
A.0.6 球墨鑄鐵件的許用應(yīng)力，見表A.0.6。

表A.0.6球墨鑄鐵件的許用應(yīng)力 

注：表中許用應(yīng)力值已乘質(zhì)量系數(shù)0.8。
A．0．7 鑄鐵件的許用應(yīng)力，見表A．0．7。

表A.0.7鑄鐵件的許用應(yīng)力 

注：表中許用應(yīng)力值已乘質(zhì)量系數(shù)0.8。
A.0.8 鋁及鋁合金管的許用應(yīng)力，見表A.0.8。

表A.0.8鋁及鋁合金管的許用應(yīng)力 

 注：①表中產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)尺寸：GB 6893拉(軋)，制管外徑6～120mm，壁厚0.5～5mm；GB 4437.1擠壓管，外徑25～300mm，壁厚5～32.5mm，外徑310～500mm，壁厚15～50mm。
        ②表中狀態(tài)代號(hào)：0為退火狀態(tài)，H112為熱作狀態(tài)。
        ③新牌號(hào)見現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《變形鋁及鋁合金化學(xué)成分》GB/T 3190。
        ④表中()內(nèi)的數(shù)值為標(biāo)準(zhǔn)中未規(guī)定的推薦合格指標(biāo)。

條文說明

附錄A 金屬管道材料的許用應(yīng)力
    附錄A中列有常用鋼管、鋼板、螺栓、鋼鍛件、鑄鐵和某些有色金屬管材料的機(jī)械性能資料。表中還列有某些材料在各種設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力值。上述資料數(shù)據(jù)主要取自現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)，詳見各表格。下面對(duì)編制依據(jù)作幾點(diǎn)說明。
    1．許用應(yīng)力是按材料的力學(xué)性能除以相應(yīng)的安全系數(shù)而得，但安全系數(shù)的取定與諸多因素有關(guān)，例如材料性能、荷載、設(shè)計(jì)方法、質(zhì)量管理水平、操作使用經(jīng)驗(yàn)等，是一個(gè)比較復(fù)雜的課題，很難用很少的人力，在很短的時(shí)間內(nèi)，制訂一個(gè)專用的系列。
    國內(nèi)外的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中采用的安全系數(shù)不盡相同，而且隨著時(shí)間的推移和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，還在不斷地修訂。下面著重介紹ASME和我國的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范在安全系數(shù)取定準(zhǔn)則方面的情況，供使用參考。
    (1)ASME B31.3中提出的確定金屬材料許用應(yīng)力值的準(zhǔn)則如下：
        1)在設(shè)計(jì)溫度下的螺栓材料設(shè)計(jì)應(yīng)力值不應(yīng)超過下列的最小值：
            ①除了下列③的規(guī)定外，取1/4的常溫下規(guī)定的最小抗拉強(qiáng)度(SMTS)和1/4的設(shè)計(jì)溫度下的抗拉強(qiáng)度的較小者；
            ②除了下列③的規(guī)定外，取2/3的常溫下規(guī)定的最小屈服強(qiáng)度(SMYS)和2/3的設(shè)計(jì)溫度下的屈服強(qiáng)度的較小者；
            ③在蠕變范圍以下的溫度時(shí)，對(duì)于已經(jīng)熱處理或應(yīng)變硬化而使強(qiáng)度有所提高的螺栓材料，取1/5的常溫下規(guī)定的最小抗拉強(qiáng)度(SMTS)和1/4的常溫下規(guī)定的最小屈服強(qiáng)度(SMYS)的較小者(除非這些數(shù)值小于退火材料的相應(yīng)值，則此時(shí)應(yīng)取退火的數(shù)值)；
            ④取每1000h具有0.01％蠕變率的平均應(yīng)力的100％；
            ⑤取100000h終了的平均斷裂應(yīng)力的67％；
            ⑥取100000h終了的最小斷裂應(yīng)力的80％。
        2)鑄鐵：在設(shè)計(jì)溫度下鑄鐵的基本許用應(yīng)力不應(yīng)超過下列的較小者：
            ①常溫下規(guī)定的最小抗拉強(qiáng)度(SMTS)的1/10；
            ②在設(shè)計(jì)溫度下抗拉強(qiáng)度的1/10。
        3)可鍛鑄鐵：其基本許用應(yīng)力在設(shè)計(jì)溫度下不應(yīng)超過下列的較小者：
            ①常溫下規(guī)定的最小抗拉強(qiáng)度的1/5；
            ②在設(shè)計(jì)溫度下抗拉強(qiáng)度的1/5。
        4)其他材料：上述以外的材料的許用應(yīng)力不應(yīng)超過下列的最小值：
            ①1/3的常溫下規(guī)定的最小抗拉強(qiáng)度(SMTS)和1/3的設(shè)計(jì)溫度下的抗拉強(qiáng)度中的較小者；
            ②除了下列③的規(guī)定外，取2/3的常溫下規(guī)定的最小屈服強(qiáng)度(SMYS)和2/3的設(shè)計(jì)溫度下的屈服強(qiáng)度中的較小者；
            ③對(duì)于奧氏體不銹鋼和鎳合金鋼具有相似的應(yīng)力-應(yīng)變情況者，取2/3的常溫下規(guī)定的最小屈服強(qiáng)度(SMYS)和90％的設(shè)計(jì)溫度下的屈服強(qiáng)度中的較小者；
            ④對(duì)于蠕變率為每1000h 0.01％者，取100％的平均應(yīng)力值；
            ⑤對(duì)于在100000h終了斷裂者，取其67％的平均應(yīng)力值；
            ⑥對(duì)于在100000h終了斷裂者，取其最小應(yīng)力的80％。
        5)應(yīng)用限制：按照上述4)③確定的應(yīng)力值不推薦用于法蘭接點(diǎn)和相似組成件，因在這些部位只要有少許變形就會(huì)導(dǎo)致泄漏和失效，見本規(guī)范附錄A表A.0.2及表A.0.4的注解。
    (2)ASME B31.1中提出的管道用的鐵基和非鐵基材料許用應(yīng)力的準(zhǔn)則與ASME B31.3的規(guī)定不同，即前者抗拉強(qiáng)度的安全系數(shù)為4。
    (3)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼制壓力容器》GB 150與本規(guī)范中所規(guī)定的鋼材安全系數(shù)相同，詳見本規(guī)范第3章表3.2.3-1及表3.2.3-2。
    從上述提供的國內(nèi)外有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范看，美國的ASME規(guī)范是目前國際上公認(rèn)的壓力容器中最廣泛使用的規(guī)范。管道的性能和工作情況雖不完全等同于壓力容器，但有許多相似之處，因此在確定材料的安全系數(shù)方面所采取的準(zhǔn)則基本上也是一致的。GB 150所采用的鋼材安全系數(shù)，除了熱處理的螺栓外，與ASME B31.3的主要規(guī)定也基本上是一致的。
    再則，GB 150是在原石油、化工和機(jī)械三部標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施數(shù)十年的基礎(chǔ)上，總結(jié)大量的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以理論和實(shí)驗(yàn)研究為指導(dǎo)，并吸收了國外同類先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)內(nèi)容編制而成的。應(yīng)該說是切合我國實(shí)際的。因此，本規(guī)范基本上用GB 150的數(shù)據(jù)。
    2.關(guān)于經(jīng)熱處理的螺栓的許用應(yīng)力問題，在ASME B31.3中有以下規(guī)定：“常溫下抗拉強(qiáng)度的安全系數(shù)為5，常溫下屈服點(diǎn)的安全系數(shù)為4。”
    ASME B31.3中是考慮經(jīng)熱處理的螺栓其力學(xué)性能在使用中有可能降低，故采用較高的安全系數(shù)。這對(duì)于避免法蘭泄漏應(yīng)是有利的。但由于現(xiàn)行法蘭標(biāo)準(zhǔn)大多是參照歐美法蘭體系編制的，法蘭設(shè)計(jì)計(jì)算還有基準(zhǔn)溫度不同的問題，條件比較復(fù)雜，今后有必要進(jìn)一步研究，合理解決調(diào)質(zhì)螺栓的許用應(yīng)力的問題。目前，仍按GB 150規(guī)定的許用應(yīng)力。
    3.關(guān)于鑄鐵的力學(xué)性能。本規(guī)范附錄A中表A.0.6、A.0.7系按國家標(biāo)準(zhǔn)列出了灰鑄鐵、可鍛鑄鐵和球墨鑄鐵的常溫力學(xué)性能及許用應(yīng)力，已計(jì)入鑄件的質(zhì)量系數(shù)0.8。在表A.0.6及A.0.7中暫缺較高溫度下的許用應(yīng)力。選用閥門時(shí)，可按本規(guī)范條文說明第5.6.1條中所列的標(biāo)準(zhǔn)，按公稱壓力及溫度決定最大工作壓力。
    4.關(guān)于有色金屬材料的力學(xué)性能?？紤]到鋁是工業(yè)管道工程中可能使用的材料，本規(guī)范僅編了附錄A的表A.0.8“鋁和鋁合金管的許用應(yīng)力”。其他鋁材的許用應(yīng)力數(shù)據(jù)，可按《鋁制焊接容器》JB/T 4734標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
    5.在GB 150的許用應(yīng)力表中鋼管的標(biāo)準(zhǔn)還不全，故本規(guī)范補(bǔ)充了碳鋼、不銹鋼焊接管及鍋爐用鋼管等的許用應(yīng)力。