有的設(shè)計(jì)人員咨詢浙江至德鋼業(yè)有限公司工程師工業(yè)管道與輸氣管道的壁厚計(jì)算是否可以統(tǒng)一或者互相替代使用？因兩者的壁厚計(jì)算具有以下區(qū)別，所以肯定是不能混用的。
一、工業(yè)管道與輸氣管道直管壁厚計(jì)算公式比較
1. 壁厚計(jì)算理論基礎(chǔ)比較
承受內(nèi)壓的直管屬于旋轉(zhuǎn)殼體的一種，旋轉(zhuǎn)殼體應(yīng)力分析理論有兩類：一類是忽略彎矩的無(wú)力矩理論一-薄膜理論，導(dǎo)出的是壁厚計(jì)算的薄膜應(yīng)力公式，該公式計(jì)算的是沿壁厚均勻分布的兩向應(yīng)力，即軸向應(yīng)力和周向應(yīng)力，忽略了徑向應(yīng)力。另一類是彈性力學(xué)應(yīng)力分析理論一一拉美公式，共三個(gè)方向的應(yīng)力，周向應(yīng)力和徑向應(yīng)力沿壁厚非線性分布，軸向應(yīng)力沿壁厚均勻分布。
GB 50251《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》采用ASME B31.8《輸氣和配氣管道系統(tǒng)》的壁厚計(jì)算公式，公式源于無(wú)力矩理論的薄膜理論應(yīng)力公式。GB／T 20801、GB 50316、SH／T 3059等標(biāo)準(zhǔn)采用ASME B31.3《工藝管道》的壁厚計(jì)算公式，公式是拉美公式的經(jīng)驗(yàn)近似式。輸氣管道壁厚計(jì)算公式的理論基礎(chǔ)采用無(wú)力矩理論-薄膜理論，而工業(yè)管道采用彈性力學(xué)應(yīng)力分析理論-拉美公式。
2. 安全系數(shù)取值方式的比較
輸氣管道由于需穿越城市、村鎮(zhèn)等，根據(jù)管道通過(guò)區(qū)域的不同條件，采用改變管道應(yīng)力水平（即改變管道壁厚）以強(qiáng)度確保管道自身的安全，為管道周圍環(huán)境提供安全保障（采用不同的強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù)F）的理念，同時(shí)也體現(xiàn)了管道的經(jīng)濟(jì)成本的合理性。GB50251中規(guī)定的強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù)F值，一級(jí)地區(qū)為0.8，四級(jí)地區(qū)為0.4。強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù)F值的規(guī)定與取值源自ASME B31.8《輸氣和配氣管道系統(tǒng)》。
工業(yè)管道壁厚計(jì)算中，設(shè)計(jì)溫度下的材料許用應(yīng)力由材料的力學(xué)性能除以相應(yīng)的安全系數(shù)而得，GB／T 20801、GB 50316、SH／T 3059規(guī)定的材料安全系數(shù)與GB 150中材料安全系數(shù)的要求相同。由于工業(yè)管道處于有限范圍的工廠環(huán)境中，材料的安全系數(shù)根據(jù)材料的類型和力學(xué)性能（強(qiáng)度極限、屈服極限、持久強(qiáng)度、蠕變極限）的不同而取值，按照規(guī)范規(guī)定選取許用應(yīng)力值。許用應(yīng)力值的大小與工業(yè)管道所處的環(huán)境條件完全無(wú)關(guān)，在GB／T20801、GB 50316、SH／T 3059等中規(guī)定使用應(yīng)力表中的值，既體現(xiàn)了許用應(yīng)力所表達(dá)的安全強(qiáng)度，又體現(xiàn)了工程設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)合理性。
輸氣管道和工業(yè)管道壁厚計(jì)算公式中安全系數(shù)的區(qū)別，在安全理念和規(guī)范內(nèi)容上存在差異，在設(shè)計(jì)上是無(wú)法統(tǒng)一的。
3. 鋼管壁厚附加裕量的比較
輸氣管道在用公式得出計(jì)算壁厚之后，圓整到鋼管標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的壁厚，一般沒(méi)有考慮材料厚度偏差和腐蝕裕量。但是ASME B31.8規(guī)定采用該規(guī)范所列鋼管，已經(jīng)考慮了鋼管的壁厚負(fù)偏差，并且加了裕量，例如，如采用API5L，則不必再另加厚度負(fù)偏差了。
工業(yè)管道的壁厚計(jì)算公式中則明確規(guī)定了應(yīng)該考慮厚度減薄附加量C1和腐蝕磨蝕附加量C2。
二、鋼管材料選用的比較
由于輸氣管道距離長(zhǎng)，鋼管用量大，天然氣輸送量大，輸氣管道朝著高壓力、大直徑方向發(fā)展，鋼管材料也朝著高強(qiáng)度、微合金的方向發(fā)展。與輸氣管道工程相配套的鋼管也有了自成體系的鋼管標(biāo)準(zhǔn)，在國(guó)際上得到廣泛應(yīng)用的鋼管標(biāo)準(zhǔn)是美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)API5L。該標(biāo)準(zhǔn)的最高鋼級(jí)為L(zhǎng)830M（PSL2），規(guī)定的屈服強(qiáng)度最小值為830 MPa。ISO 3183《石油天然氣工業(yè)管線輸送系統(tǒng)用鋼管》是在API5L《管線鋼管規(guī)范》基礎(chǔ)上編制的。GB／T 9711《石油天然氣工業(yè) 管線輸送系統(tǒng)用鋼管》是在ISO 3183標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上修改編制的，該標(biāo)準(zhǔn)得到了廣泛應(yīng)用。與工業(yè)管道用鋼管在技術(shù)上有重大區(qū)別。GB 50349《氣田集輸設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定氣田集輸管道用鋼管也是選用GB／T 9711。
工業(yè)管道所屬裝置的管道流體多樣化、設(shè)計(jì)參數(shù)各不相同，工業(yè)管道的器材選用尚無(wú)自成體系的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，均是使用相應(yīng)的鋼材和鋼管標(biāo)準(zhǔn)，例如國(guó)標(biāo)鋼管常用標(biāo)準(zhǔn)：GB／T13793《直縫電焊鋼管》，GB／T9948《石油裂化用無(wú)縫鋼管》，GB／T 6479《高壓化肥設(shè)備用無(wú)縫鋼管》，GB／T8163《輸送流體用無(wú)縫鋼管》，GB／T3087《低中壓鍋爐用無(wú)縫鋼管》，GB／T5310《高壓鍋爐用無(wú)縫鋼管》等數(shù)十個(gè)，工業(yè)管道器材選用具體規(guī)定與輸氣管道的材料要求是大不一樣的，輸氣管道與工業(yè)管道在材料選用及材料標(biāo)準(zhǔn)上均有很大區(qū)別。
三、管道沖擊試驗(yàn)的比較
輸氣管道（包括輸氣站）一般都在野外，受自然環(huán)境（低溫）的影響比較大，輸氣管道用鋼管對(duì)低溫沖擊韌性的要求較高，以防止鋼管脆性斷裂擴(kuò)展和控制延性斷裂擴(kuò)展。我國(guó)對(duì)干線和站場(chǎng)用鋼管提出了在API5L的基礎(chǔ)上對(duì)鋼管和焊縫進(jìn)行夏比沖擊試驗(yàn)的要求，規(guī)定其試驗(yàn)溫度應(yīng)低于管道通過(guò)當(dāng)?shù)氐淖畹铜h(huán)境溫度，一般取-10℃，-20℃、-30℃，夏比沖擊韌性合格值根據(jù)不同鋼級(jí)和管徑分別為27J、40J、54J、80J（3個(gè)試樣最小平均值）。
工業(yè)管道對(duì)管道設(shè)計(jì)溫度≤-20℃而高于鋼材使用溫度下限的碳素鋼、低合金鋼、中合金鋼和高合金鐵素體鋼，要求進(jìn)行夏比低溫沖擊試驗(yàn)，試驗(yàn)沖擊功合格值根據(jù)不同的鋼材分別為18J、20J、27J、31J（3個(gè)試樣平均值），GB／T 20801、GB／T 50316、SH／T 3059等標(biāo)注中均有明確規(guī)定。
輸氣管道與工業(yè)管道設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)鋼管提出了夏比低溫沖擊試驗(yàn)的要求，在夏比低溫沖擊試驗(yàn)的試驗(yàn)溫度與合格值上差異較大。
