一些壓力管道設計人員在參與工程設計時,設計工作范圍內既有動力管道又有工藝管道,擬把兩種管道都按工藝管道規范設計,這種做法是否可行?筆者首先比較ASME B31.3工藝管線(Process Piping)與ASME B31.1動力管線(Power Piping),這兩個標準在很多國家廣泛應用,主要區別如下:
①. 兩個標準的適用范圍不同
ASME B31.1由于規定嚴格,使用大量鋼材,為了經濟適用起見一般只適用于電站鍋爐外部管道。ASMEB31.3的應用要廣得多,石油化工、醫藥等行業都可以。在ASME B31.3規定“本標準不適用于鍋爐外部管道,有關鍋爐外部管道的標準,請參照ASME B31.1”。
②. ASME B31.1的許用應力比ASME B31.3的許用應力更加嚴格。
③. 應力計算公式不同
a.ASME B31.1對管道撓度有明確的規定,為0.1in(2.5mm),ASME B3.3則沒有明確規定,一般取3mm。
b.ASME B31.1有明確的管道支吊架間距規定,而ASMEB31.3沒有支吊架間距的規定。
c.兩個規范的位移應力范圍的計算公式不同。d.兩個規范的偶然載荷應力的評判不同。
e. 兩個規范中許用應力的放大系數不同。
f. 應力增強系數不同。ASME B31.3應力增強系數分為平面內和平面外應力增強系數。ASME B31.1不區分平面內和平面外應力增強系數,而是采用了應力增強系數這一概念。ASME B31.1的應力增強系數更加保守。
④. 兩個標準的管道壁厚計算公式不同
動力管線(水或蒸汽等)的腐蝕情況一般要比工藝管線(石油或化工產品)嚴重。在兩個公式中,腐蝕裕量的選擇是不同的。
⑤. 對管件、法蘭和膨脹節等管道器材使用規定不同
在ASME B31.3管道里經常使用法蘭連接。在ASMEB31.1,法蘭使用比較少,而是直接焊接。主要是因為電力管道一般高溫(常達550℃、600℃或者更高)高壓(有的達47MPa),如用法蘭易泄漏。ASME B31.3管道涉及夾套管、膨脹節等的設計,而ASMEB31.1里規定禁止在鍋爐外部管道加膨脹節。在動力管道系統一般不需要夾套管。
⑥. 對動荷載沖擊問題的考慮不同
ASME B31.3管道水錘、汽錘等沖擊荷載的情況比較少。ASME B31.1范圍內亞臨界電廠鍋爐管道水錘、汽錘沖擊荷載可以不考慮,但是電站超臨界機組和超超臨界機組管道的水錘、汽錘等沖擊荷載需要考慮。