医用气体系统管道管壁厚度计算方法

管子壁厚计算

医用气体一般在常温下工作，管子设计壁厚t 按下式计算：

t = t_S + C₁ + C₂ + C₃ 

        式中：

              t_S —— 计算厚度（mm）。它是管子承受内压所需的壁厚。

              C₁ —— 管材壁厚负偏差（mm）；

              C₂ —— 腐蚀裕量（mm）；

              C₃ —— 工艺减薄量（mm）。

1 管子承受内压所需的壁厚

医用气体是低压气体，一般t_S/D ＜1/6，此时t_S的计算公式为：

                      t_S = PD/（2［σ］φ+0.8P）        

        式中：

              P —— 设计压力（MPa）；

              D —— 管子外径（mm）；

          ［σ］—— 管材在设计温度下的许用应力（MPa）；

             φ —— 焊缝系数。

设计压力一般应取安全阀的排放压力。安全阀的排放压力取为管内气体最高工作压力的1.25倍。

医用气体管道材料的许用应力为：

                               管道材料在常温下的许用应力        表5-6

焊缝系数：无缝管φ= 1 ；直缝焊接管φ= 0.8 ；螺旋缝焊接管φ= 0.6。

    压力不高并采用无缝管时，（5-14）式可简化为：

                     t₀ = PD/（2［σ］）                  

2  管材的壁厚负偏差

                          无缝管材的壁厚负偏差C₁              表5-7

3  腐蚀裕量

介质对管子材料的腐蚀速度＜0.05mm/年（包括大气腐蚀）时，单面腐蚀（例如外表面涂油漆时）：C₂ = 1.5 mm；

双面腐蚀：C₂ = 2～2.5 mm；

不锈钢：  C₂ = 0；

4  工艺减薄量

（1）.当管子的弯曲半径R符合下表规定并R＞3.5D时，可不考虑弯曲工艺减薄量。即光管的C₃ = 0。

管子的弯曲半径      表5-8

                             DN —— 公称直径

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（2）.当管子上车有螺纹时，C₃ 即为螺纹深度。常用管螺纹尺寸见表5-10。

5  管子承受外压所需的壁厚

根据Bresse-Bryan公式，当管长远大于管子外径，波形数取n = 2时，管子的失稳临界外压：

Pcr = 2.19E（T/2R0）³                  -----------（21）

式中：

E —— 材料的弹性模量（MPa）；

T —— 管壁的有效厚度（名义厚度扣除厚度C1、C2、C3），（mm）；           

R0—— 管子的外半径（mm）。

取失稳安全系数m = 3时，管子的外压P应满足：P ≤Pcr/3 的要求。

由此可得负压吸引管的最小壁厚计算公式：

T =ψD     

式中：

ψ≈（1.37P/E）^0.33；

D —— 管子的外径（mm）。

当取管子的外压P = 0.1Mpa，温度为20℃时，

                                 系数ψ            表12

由上表可知，估算时可取ψ = 0.011，即（22）式可简化为：

T =0.011D     -----------（22）

式中：

D —— 管子的外径（mm）。