雙螺栓管夾用鋼材的許用應(yīng)力

工程上用雙螺栓管夾用鋼材的強(qiáng)度 性值除以一定的 系數(shù)得到基本許用應(yīng)力。這是大家所熟悉的。對(duì)于管道，選擇雙螺栓管夾用鋼材的什么強(qiáng)度 性值，選擇多大的 系數(shù)是要經(jīng)過一番研究才能確定的。

選擇雙螺栓管夾用鋼材的什么強(qiáng)度 性值作管道強(qiáng)度計(jì)標(biāo)指標(biāo)，首先決定于管道的決效類型，其次是目前技術(shù)條件是否可以進(jìn)行某種強(qiáng)度分析計(jì)算。選擇多大的 系數(shù) 要顧及各方面的情況，除了考慮到應(yīng)力計(jì)算的準(zhǔn)確性和鋼材強(qiáng)度 性的 性外，還要考慮到?jīng)]法計(jì)標(biāo)的其他失效類型等。因此，不同強(qiáng)度 性的 系數(shù)是不相同的。

雙螺栓管夾是在高溫下，受各種各樣應(yīng)力及蒸氣介質(zhì)的作用下工作的，它有可能因大面積屈服、破斷、低周疲勞、熱疲勞或應(yīng)力腐蝕等原因而失敗。目前 主要的，而且技術(shù)上比較成熟的是防止大面積屈服、破斷與低周疲勞。所以要選用的強(qiáng)度 性值是，常溫強(qiáng)度極限6b；高溫強(qiáng)度極限6b^t；高溫屈服極限6s^t或高溫條件屈服極限6_0.2^t 及持久強(qiáng)度6_D^t、。但這些強(qiáng)度 性值不是常數(shù)，因此工程上對(duì)這些數(shù)值的選取 要從 的角度進(jìn)行如下規(guī)定：

（1）6b—鋼材在20℃時(shí)強(qiáng)度極限的 小值；

（2）6s^t 或6_0.2^t  —鋼材在計(jì)算溫度下屈服極限或條件屈服極限的 小值；

（3）6_D^t、 —鋼材在計(jì)算溫度下強(qiáng)度極限的 小值；

（4）6₁₀^5t或6_2×10^5t—鋼材在計(jì)算溫度下10萬或20萬小時(shí)持久強(qiáng)度的平均值，（6₁₀^5t可以寫成6_D^t）。

目前，名鋼種技術(shù)條件均給出新材的屈服極了及強(qiáng)度極限統(tǒng)計(jì)的保證 小值。由于持久中度是具有分散帶的大量試驗(yàn)點(diǎn)用數(shù)學(xué)處理外推得到的，所以沒有 別聲明均指平均值。一般認(rèn)為持久強(qiáng)度有±20%的分散帶。所以它的 值為：

6^t_Dmin=0.8 6_D^t              （7—13）

在雙螺栓管夾的應(yīng)力計(jì)算中，只能考慮主要載荷產(chǎn)生的應(yīng)力，對(duì)附加應(yīng)力，正常溫差溫差力、溫度及壓力的偏差與某些應(yīng)力集中等，均沒有進(jìn)行計(jì)算。 是被考慮的主要應(yīng)力，也不是準(zhǔn)確計(jì)算出來，而是采用簡(jiǎn)化的近似計(jì)標(biāo)。又如鋼材性能存在偏差或分散性，使得它的強(qiáng)度 性值不是一個(gè)準(zhǔn)確的常數(shù)。為了補(bǔ)償救上述的不足并約管道壽命留有必要的準(zhǔn)備， 要在鋼材強(qiáng)度 性值取用上留有余地。因此，工程上 用 系數(shù)進(jìn)行考慮。“火力發(fā)電廠汽水管道應(yīng)力計(jì)算技術(shù)規(guī)定（SDGJ6—28）”規(guī)定：對(duì)6s^t 或6_0.2^t 及6_D^t  系數(shù)取1.5；對(duì)6_D^t 及6b 系數(shù)取3。

在雙螺栓管夾及附件的設(shè)計(jì)中，雖然沒有進(jìn)行應(yīng)力集中處的應(yīng)力計(jì)標(biāo)，但設(shè)計(jì)原則上要求盡量降低應(yīng)力集中，并使應(yīng)力集中系數(shù)不大于3。例如構(gòu)件的名放工作應(yīng)力的 限定到基本許用應(yīng)力，即6 _工作≤［6］ _g^t ,如果[6_b^t/3]作為強(qiáng)度 性指標(biāo)，設(shè)局部應(yīng)力 處的應(yīng)力集中系數(shù)為3，即有：

6max=36_工作≤3［6］_g^t=3·(6_b^t/3)= 6_b^t

 6max≤6_b^t            （7—14）

這里可以看出， 系數(shù)取3有可能防止雙螺栓管夾或附件正常的局部交力集中處的損壞。6_b^t 的 系數(shù)取3，還使得屈強(qiáng)比（6_s^t /6_b^t ）較高的鋼材的基本許用 力只能按6_b^t來取，這樣規(guī)定雖然不直接控制脆性破壞，但它起到選擇鋼性較好的鋼材作為管道材料的條件。

對(duì)于6b 系數(shù)取3，一方面是與6_b^t的 系數(shù)相協(xié)調(diào)，本身也為避免管道啟停過程中局面應(yīng)力中處產(chǎn)生低周疲勞或脆性破壞提供一定的 保證。

6_b^t/1.5當(dāng)作為強(qiáng)度 性指標(biāo)時(shí)，即有：

6max=3 6_工作≤3［6］_g^t=3·(6_b^t/1.5)= 2 6_b^t

6max≤2 6_b^t            （7—15）

這 是安定分析（第十一章將要談到）所要求的，它使雙螺栓管夾安定在彈性狀態(tài)。每次啟停不致出現(xiàn)反復(fù)的塑性變形，從而防止產(chǎn)生塑性應(yīng)變疲勞。

6_D^t對(duì)于 系數(shù)也取1.5，因?yàn)槌志脧?qiáng)度試驗(yàn)點(diǎn)有±20%的分散帶，另外是考慮到應(yīng)力計(jì)標(biāo)的近似性等問題。同時(shí)，也可與6_s^t的 系數(shù)1.5相協(xié)調(diào)起來。當(dāng)持久強(qiáng)度取 小值，它的 系數(shù)取1.2，這是因?yàn)?/span>6^t_Dmin =0.86_D^t  ，這樣可以推出，實(shí)際上是采用6_D^t及 系數(shù)1.5的原則，其關(guān)系如下：

 ［6］_g^t=6_Dmin^t/1.2= 0.8 6_D^t/1.2=6_D^t/1.5         (7—16)

這樣，我們 得到四個(gè)基本許用應(yīng)力，其值為：

［6］g²⁰=6b/3

［6］_g^t=6_b^t/3

［6］_g^t=6_s^t/1.5 (或6^t_0.2/1.5)                       (7—16)

［6］_g^t=6_D^t/1.5    (或6^t_Dmin/1.2)

鋼材在20℃的基本許用應(yīng)力取6b/3，在計(jì)標(biāo)溫度下的基本許用應(yīng)力有兩種情況：

（1）當(dāng)計(jì)標(biāo)溫度低于該鋼材開始發(fā)生蠕變的溫度時(shí)，取6_b^t/3與6_s^t/1.5（或6^t_0.2/1.5）兩者中的 小值為基本許用應(yīng)力；

（2）當(dāng)計(jì)標(biāo)溫度等于或高于該雙螺栓管夾用鋼材開始發(fā)生蠕變的溫度時(shí)，取6_s^t/1.5（或6^t_0.2/1.5）與6_D^t/1.5 兩者中的 小值為基本許用應(yīng)力。

上面討論 系數(shù)雖然考慮了許多因素，但它只是 基本的一些因素。因此，應(yīng)把上述的許用應(yīng)力稱基本許用應(yīng)力。

由于科學(xué)研究的進(jìn)展，以及經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)上的原因，各個(gè) 的 系數(shù)具有所不同的， 是在一個(gè) 也是經(jīng)常修改的。在西德1975年修定的TRD規(guī)范，雙螺栓管夾用強(qiáng)度 性值的6_D^t改為6^t_2×10⁵_min ，在內(nèi)壓下的 系數(shù)由1.5改為1.0；水電部1978年修定的SDGJ6—78規(guī)定，6_s^t 與6_D^t的 系數(shù)由1.65改為1.5。在一個(gè) 內(nèi)，對(duì)不同工作條件的部件， 系數(shù)的規(guī)定也是不同的。如西德的TRD規(guī)范，對(duì)6^t_2×10⁵在內(nèi)壓下 系數(shù)取1.0，在外壓下 系數(shù)取1.2。又如英國BS管道標(biāo)準(zhǔn)806中，對(duì)2 1/4CrlM₀鋼，設(shè)計(jì)壽命為15萬小時(shí)， 系數(shù)取1.5；設(shè)計(jì)壽命為15至20萬小時(shí)， 系數(shù)取1.0；設(shè)計(jì)壽命為20至25萬小時(shí)，雙螺栓管夾用 系數(shù)取1.8。

在工程上，還要考慮構(gòu)件的 點(diǎn)，如開孔、焊接等因素；有時(shí)還考慮結(jié)構(gòu)件的工作條件，中受熱與不受熱、工作壓力是否超過某一限度等因素。以上這些因素不帶普遍性，所以在 系數(shù)中沒有給予考慮，所以遇上有上述情況的結(jié)構(gòu)件，還要對(duì)基本許用應(yīng)力再進(jìn)行修正，強(qiáng)度計(jì)標(biāo)中的許用應(yīng)力為η［6］_g^t，η稱為雙螺栓管夾用基本許用應(yīng)力的修正系數(shù)，它可以在有關(guān)的技術(shù)規(guī)定查了或計(jì)算出。

 

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