【科普貼】管材設(shè)計(jì)壓力、工作壓力、公稱壓力與管系列S的關(guān)系

一、什么是公稱壓力PN(MPa)？?

與管道系統(tǒng)部件耐壓能力有關(guān)的參考數(shù)值，是指與管道元件的機(jī)械強(qiáng)度有關(guān)的設(shè)計(jì)給定壓力。?

公稱壓力一般用PN表示。?

二、什么是工作壓力？?

是指為了管道系統(tǒng)的運(yùn)行安全，根據(jù)管道輸送介質(zhì)的各級(jí)較高工作溫度所規(guī)定的較大壓力。?

工作壓力一般用Pt表示。?

三、什么是設(shè)計(jì)壓力？?

是指給水管道系統(tǒng)作用在管內(nèi)壁上的較大瞬時(shí)壓力。一般采用工作壓力及殘余水錘壓力之和。?

設(shè)計(jì)壓力一般用Pe表示。

四、什么是試驗(yàn)壓力？

管道、容器或設(shè)備進(jìn)行耐壓強(qiáng)度和氣密性試驗(yàn)規(guī)定所要達(dá)到的壓力。

試驗(yàn)壓力一般用Ps表示。?

?

公稱壓力、工作壓力、設(shè)計(jì)壓力之間的關(guān)系

公稱壓力是為了設(shè)計(jì)、制造和使用方便,而人為地規(guī)定的一種名義壓力。這種名義上的壓力的單位實(shí)際是壓強(qiáng)，壓力則是中文的俗稱,單位是“Pa”而不是“N”。

公稱壓力英文是nominal pres-surenomina:l in name or form butnot in reality(名義上的,有名無(wú)實(shí)的)。壓力容器的公稱壓力指的是壓力容器法蘭的公稱壓力。

壓力容器法蘭的公稱壓力一般分成7個(gè)等級(jí),即0.25、0.60、1.00、1.60、2.50、4.00、6.40MPa。? ?

公稱壓力、設(shè)計(jì)壓力、工作壓力三者關(guān)系：

三者的關(guān)系：公稱壓力≥設(shè)計(jì)壓力
? ? ? ? ? ? ? ?設(shè)計(jì)壓力=1.5×工作壓力

（根據(jù)GB/T50332-2002 給水排水工程管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中的壓力管道內(nèi)設(shè)計(jì)內(nèi)水壓力標(biāo)準(zhǔn)值）

管材較大允許工作壓力，公稱壓力根據(jù)溫度對(duì)壓力折減系數(shù)進(jìn)行修正

MOP= ?PNXfT

式中MOP——較大允許工作壓力（MPa）；

PN——公稱壓力（MPa）；

fT——50年壽命要求，溫度對(duì)壓力折減系數(shù)

?

管材環(huán)應(yīng)力σ 隨壓力P變化，當(dāng)σ = 設(shè)計(jì)σD時(shí)，其管材達(dá)到設(shè)計(jì)要求的較大值,σD在給定的使用條件下不變

無(wú)論是在工程上還是在實(shí)驗(yàn)室，P是可以設(shè)定的，根據(jù)需要而定；而σD是材料本身特有的，與高分子鏈之間的結(jié)合力（強(qiáng)度）有關(guān)；

當(dāng)外界條件變化時(shí)，如溫度等變化時(shí)， σD發(fā)生變化。

對(duì)管段沿直徑截取一半，并對(duì)該部分管段進(jìn)行受力分析。（注意要假設(shè)是薄壁管）管道內(nèi)靜液壓P垂直于直徑方向，均勻作用于管壁，其大小由壓力表指示。則作用于整個(gè)橫截面,沿直徑一側(cè)的作用力F1可以近似為：F1＝P·(dn－en)·L

與這個(gè)靜液壓總和相平衡的管壁內(nèi)的環(huán)應(yīng)力為σ， σ不易直接測(cè)量,但可以通過(guò)受力分析后證明確實(shí)存在），其方向指向環(huán)向。由圖分析：作用于橫截面另一方向的總的作用力F2為：

F2 ＝ 2·σ·en·L

當(dāng)管材內(nèi)部建立壓力P時(shí)，管材才產(chǎn)生應(yīng)力σ，否則σ 不出現(xiàn)。

當(dāng)管材正常工作時(shí)，F(xiàn)2和F1同時(shí)作用于該管段,其大小相等，方向相反，

于是：

P·(dn－en)·L＝2·σ·en·L

則：σ＝ P（dn－en）/ 2 en

該關(guān)系式的重要性在于將管壁內(nèi)的環(huán)應(yīng)力 σ 與實(shí)際工程的參數(shù)P聯(lián)系在一起；

該關(guān)系式只是一種近似；?

應(yīng)用：

S系列也依據(jù)此建立。

管系列“S”是由“5、4、3.2、2.5、2”五個(gè)優(yōu)先數(shù)組成的“優(yōu)先數(shù)系”。一般表示為：“S5、S4、S3.2、S2.5、S2”，它們是一組公比數(shù)近似為“1.25”的等比級(jí)數(shù)。

S系列是給定值，其設(shè)定,遵循了一些數(shù)學(xué)規(guī)則之所以給S以特定值，主要是考慮擠出模具尺寸不可能是無(wú)限制的。

一般的: Scalc = dn- en/2 en??

則計(jì)算管值：Scalc =σ/ P

?

壓力公式

S（管系列）=dn- en/2 en?=（SDR-1）/2?

σS（設(shè)計(jì)應(yīng)力）=σLPL/C

MOP（較大工作壓力）=2*MRS/C*SDR-1

SDR=Dn/En

PN=2σS/（SDR-1）

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