1、材料的許用應力

　　視鏡及人孔用材料的許用應力是指材料的強度指標除以相應的 系數而得到的值。在第三章中已經了解到，材料的機械性能指標有屈服極限、強度極限、蠕變極限、疲勞極限等，這些指標分別反映了材料在不同狀態下失效的極限值。為了保證管道運行中的強度 性，常將管道元件中的應力限制在各強度指標下某一值，該數值一般由各強度指標除以一個大于等于的系數得到，并稱之為許用應力，這里的系數被稱為 系數。當管道元件中的應力超過其許用應力值時，管件的強度將難以保證。因此說，材料的許用應力是確定管道壁厚等級的基本參數。

　　不同的設計標準，采用的 系數是不同的，也 是說選取的許用應力值是不同的。對壓力管道來說，國內的設計標準一般是取按GB150《鋼制壓力容器》規范確定的許用應力值，而ASTM材料則是取按ANSI B31.3《 Process Piping》標準確定的許用應力值。

　　為了便于材料工程師查閱，在這里給出幾個常用設計標準的許用應力確定方法。

　　ANSI B31.3規定：計算視鏡及人孔用管子強度時的許用應力值不應超過下列中的 小值(不包括螺栓的許用應力值)：

　　1. 室溫下規定的 小抗拉強度的1/3;

　　b、該溫度下的抗拉強度的1/3;

　　c、室溫下規定的 小屈服強度的2/3;

　　d、該溫度下屈服強度的2/3。但對奧氏體不銹鋼和某些鎳鋼除外，它們可以達到該溫度下屈服極限的90%，但不能大于室溫下規定的 小屈服強度的2/3;

　　e、每1000小時蠕變率為0.01%的平均應力的 ;

　　f、每100000小時終了時的平均斷裂應力的67%;

　　g、每100000小時終了時的 小斷裂應力的80%;

　　計算視鏡及人孔用螺栓強度時的許用應力值不應超過下列中的 小值：

　　1. 室溫下規定的 小抗拉強度的1/4;

　　b、該溫度下的抗拉強度的1/4;

　　c、室溫下規定的 小屈服強度的2/3;

　　d、該溫度下屈服強度的2/3;

　　e、每1000小時蠕變率為0.01%的平均應力的 ;

　　f、每100000小時終了時的平均斷裂應力的67%;

　　g、每100000小時終了時的 小斷裂應力的80%;

　　GB150標準規定的管材許用應力按表4-3選取。

　　2、腐蝕余量

　　腐蝕余量是考慮因介質對管道的腐蝕而造成的管道壁厚減薄，從而增加的視鏡及人孔壁厚值。它的大小直接影響到管道壁厚的取值，或者說直接影響到壁厚等級的確定。腐蝕余量一般是根據介質對管道材料的腐蝕性和管道的設計壽命確定的。但是，目前工程上比較難做到的是，大多數腐蝕環境對金屬材料的年腐蝕量難以確定。第三章中已經講到，目前我國尚沒有一套有關各種腐蝕介質在不同條件下對各種材料的腐蝕速率數據，因此，工程上大多數情況下仍是憑經驗來確定其腐蝕余量的。為了簡化計算數據，許多國內外的工程公司或設計院通常都將腐蝕余量分為如下四級：

　　a、無腐蝕余量。對一般的不銹鋼管道多取該值;

　　b、1.6mm腐蝕余量。對于腐蝕不嚴重的碳素鋼和鉻鉬鋼管道多取該值;

　　c、3.2mm腐蝕余量。對于腐蝕比較嚴重的碳素鋼和鉻鉬鋼管道多取該值;

　　d、加強級(大于3.2mm)腐蝕余量。對于有固體顆粒沖刷等 殊情況下的管道，根據實際情況確定其具體值。

　　3、管子及其元件的制造壁厚偏差

　　視鏡及人孔用管子及其元件在制造過程中，相對于其公稱壁厚(或者說是理論壁厚)都會有正、負偏差，因此在確定管子及其元件公稱壁厚時一定要考慮可能出現的負偏差值。各種鋼管標準中規定的偏差值是不完全相同的，GB8163《流體輸送用無縫鋼管》和GB13296《流體輸送用不銹鋼無縫鋼管》規定的壁厚偏差值見表4-5。

　　焊縫系數

　　金屬的焊接過程，實質上是一個冶金過程，其組織帶有明顯的鑄造組織 征。一般情況下，鑄造組織缺陷較多，材料性能也有所下降，有關這方面的知識將在第九章和第十章中介紹。對于有縱焊縫和螺旋焊縫的焊接管子及其元件，相對于無縫管子及其元件來說，視鏡及人孔工程上常給它一個強度降低系數(即焊縫系數)，以衡量其機械性能下降的程度。機械性能下降的多少取決于焊縫中存在缺陷的多少，視鏡及人孔用通常用無損探傷(主要是射線探傷RT)來檢查焊縫缺陷，并以射線探傷檢查的多少來衡量機械性能下降的程度。設定無縫鋼管的焊縫系數為1，那么不同的焊接型式、不同的射線探傷比例，其焊縫系數的取值見表4-6。

　　鑄造質量系數

　　同焊縫一樣，相對于軋制或鍛制的管子元件來說，鑄件存在的缺陷相對較多，使得其機械性能有所下降。在ANSI B31.3中，為了衡量鑄件機械性能下降的程度，用鑄造質量系數來表示。鑄造質量系數同樣與無損探傷的檢驗數量有關。一般情況下，視鏡及人孔符合材料基本要求且根據MSS SP-55的規定已經過肉眼檢驗的靜態鑄件，可取其基本鑄造質量系數為0.8，對每一鑄件進行補充檢驗后可以按表4-7的要求提高。值得一提的是，鑄件用作壓力管道及其元件的情況并不多，僅大直徑(DN³50)閥門的閥體常采用鑄件，但閥門閥體的強度設計一般由制造商進行，而且多數閥門標準已經給出了 小壁厚要求，故實際的壓力管道設計中很少用到鑄造質量系數這個概念。

　　6、設計壽命

　　前面已經提到，視鏡及人孔設計壽命與壓力管道的腐蝕余量有關。對于均勻腐蝕來說，當知道其年腐蝕速率后，根據預定的設計壽命， 很容易算出其應取的腐蝕余量了。除此之外，設計壽命還與交變應力作用的荷載變化次數、氫損傷的孕育時間、斷裂因子的擴展期等影響因素有關，同時又與壓力管道的一次性投資、資金代嘗期和技術 新周期有關。美國一雜志上推薦的設計使用壽命為：碳鋼為5年;鉻鉬鋼和不銹鋼為10年。SH3059標準規定的使用壽命為(10～15)年。國外的一些工程公司對總承包項目和非總承包項目分別規定了不同的設計壽命，前者一般為10年，后者一般為15年，以便從中獲取較大的利潤。