PE管道壁厚計算公式的改進

PE管道運營公司的安全輸送記錄和實驗分析研究結果表明，傳統的PE管道壁厚設計公式過于保守，已成為油氣運輸公司面臨的急待解決的問題。

目前，PE管線設計是根據 ASME （美國機械工程師協會）標準規范 B31.8 計算所需的PE管壁厚度或允許壓力，是一種基于允許環向應力的設計方法。當陸上管道受到升溫及內部壓力的綜合作用時， B31.8 并沒有相應的壁厚修正標準或公式。在遵循原有基本原則以及極限狀態設計概念的基礎上，建議改變 B31.8 的保守設計，在不影響PE管道的完整性情況下，減小管PE道壁厚。

對 B31.8 的修改提議主要涉及三個方面：

1 ．引入最小壁厚設計因素

PE管線的壁厚越小，環向應力越大。設計要求由PE管線幾何尺寸決定的環向應力小于（或等于）允許的環向應力，從而可計算出最小的壁厚尺寸。 B31.8 中的允許環向應力計算由復雜的設計參數決定，包括規定的最小屈服強度、取決于加工設備類型的設計因數、縱向焊縫因數和溫度降低因數。

采用 B31.8 中PE管道壁厚的計算標準，考慮PE管道制造中的公差，可以修正設計因數，增加環向應力允許值，則可減小名義壁厚的允許值。例如，PE管線外徑小于 20in 的焊接PE管或無縫管，利用修正后的公式計算，允許的環向應力可增加 8.5% 。

2. 完善環向應力計算公式

基于極限狀態標準的設計是PE管道設計規范的趨勢。保守的極限狀態設計是應用傳統的允許應力標準來計算材料實際的非線性特性下的應力，改進后的壁厚設計公式充分考慮到了管道材料的非線性性能（即橡膠 - 塑料應力 - 張力圖），以及管壁徑向應力分布。與原有公式相比，新的環向應力計算公式提供了更經濟的方案。

3. PE管道壁厚與溫差之間的關系

對于現代PE管道而言，確定PE管道壁厚與溫差的關系具有重要意義。 B31.8 中既不包括縱向應力和等效應力，也不包括確定受限制的管道縱向應力的計算公式，因此建議加以修訂。對于受限制的管道考慮實際的非線性特性下的應力，采用修正后的方法計算可增加允許的溫差范圍或減小需要的壁厚。以 24in 管線、 X-52 鋼級、設計壓力 1440psig 為例，按標準計算壁厚為 0.462in 、允許的溫差為 114 ℉，按修正后公式計算溫差為 185 ℉；如果按溫差為 140 ℉設計，需要的壁厚為 0.565in ，修正后公式計算的壁厚是 0.462in ，減少了 18% 。