NB-3600

NB-3600 管道设计 NB-3610 通用要求 NB-3611 合格要求 管道系统合格要求由下列各款给出。 NB-3611.1 应力限制 除 NB-3611.2 中的以外，设计应使应力不超过 NB-3630 中规定 的限制。 NB-3611.2 当应力超过应力限制的合格要求 当按照 NB-3630 给出的方法确定的应力超过 它的极限时，如果它满足了 NB-3200 的要求，则该设计是合格的。 NB-3611.3 符合 NB-3600 的要求 在 NB-3100 与 NB-3600 之间有相互矛盾时，应以 NB-3600 的要求为准。 NB-3611.4 尺寸标准 NB-3600 所涉及的所有尺寸标准的有效颁布年份见表 NB-3132-1。 NB-3611.5 防止无延性断裂 NB-3211（d）中规定的防止无延性断裂的要求应得到满足。 NB-3612 压力-温度额定值 NB-3612.1 标准管道制品 （a）当采用标准管道制品时，不应超过表 NB-3132-1 所列标准中作为温度函数给出的压力 额定值，并且还应满足 NB-3625 的要求。当规定的标准制品的压力额定值未达到对应的温度 上限时，在规定值和温度上限之间的额定值可按照 NB-3649 来确定。 （b）当通过 NB-3649（ANSI B16.9 第 8 款）所允许的爆破试验来确定标准制品压力设计的 合适程度时，管道制品的制造商应保存所进行的爆破试验记录，以保证制品的合适程度，并应对 此作确认。该记录对采购商应适用。 NB-3612.2 没有规定额定值的管道制品 如果采用本分卷尚未包括的管道制品的制造方法， 则制品制造商应采用与本分卷的规则所规定同样安全的其它制造方法。当采用表 NB-3132.1 所列 标准中没有规定压力—温度额定值的制品时，则这些制品应按照 NB-3640 进行设计和试验。不应 超过制造商推荐的压力—温度额定值。 NB-3612.4 对局部工况和瞬态的考虑 （a）在不同压力下运行的管道系统用一个或多个阀门连接时，所有阀门都应按较高压力系 统的压力和温度要求来设计。较低压力系统应按下列（1）、（2）或（3）来设计。 （1）应满足压力系统的要求。 （2）应包括压力释放装置或安全阀，以便按 NB-7311 的要求保护较低压力系统。 （3）确保满足下列 a）到 e）的所有条件。 a）在相互连接处，应采用串联多个止回阀或多个远距离操纵阀，或者一个止回阀 串联一个远距离操纵阀。 b）当装有机械或电气控制时，应安装多重不同类型的控制装置。这些控制装置在 高压系统的压力超过低压系统的设计压力时，将防止相连接的阀门打开。 139 c）应提供各种方法，以便通过试验验证所有部件、控制装置和联锁装置的可运行 性。 d）应提供各种方法，以确保相连接阀门的泄漏不超过低压系统排放装置的排放能 力。 e）应充分考虑对两个阀门之间积存的流体受热产生的流体压力加以控制。 当满足上述(3)(a)到(3)(e)的要求时，可根据相连接阀门关闭时规定的泄漏率，按照 NB-7311 的要求来确定低压系统的排放量。压力排放装置或安全阀应接近或尽可能地靠近相连接的阀门， 最好是排放流到可以容纳流体的系统中去。超压保护系统应根据设计技术规范书中规定的压力瞬 态值进行设计，并应满足 NB-7000 中的所有其它适用的要求。 （b）当采用减压阀并装有一个或多个压力排放装置或安全阀时，可在减压阀周围设置旁通 阀。如果减压阀在开启位置失灵，与此同时旁通阀又打开时，压力排放装置、安全阀和排放管道 的综合排放量应使低压系统的使用压力不超出该系统设计压力的 10%。如果减压阀及其旁通阀是 机械或电气联锁的，以致在高压系统的压力高于低压系统设计压力的任何时候只能开启其中一个 阀，则排放装置、安全阀和排放管道的排放量至少应等于两个阀门中较大者的最大量。应设置多 重类型不同的联锁装置。 （c）排气管路和泵吸入管路在任何使用条件和压力条件下都应安装尺寸和规格合适的释放 阀，除非该管路及其相连接设备是按照偶然或其它情况下可能受到的最大压力和最高温度设计 的。 （d）如果对排出物的处置作了规定，则可以将释放装置的排出物排放到安全壳之外。 （e）集汽管、总管、分离器或其它具有不同运行压力的设备冷凝水排放管，不应经过同一 疏水器进行排放。当几台疏水器向一个承压或可能承压的收集箱排放时，应在每台疏水器的排放 管路上装设一个截止阀和一个止回阀。疏水器排放管的设计压力不应低于它可能经受的最大排放 压力。除了排放管向一个较低工作压力的系统排放且没有截止阀介入的情况下，疏水器排放管的 设计压力应取疏水器进口管的压力。 （f）来自蒸汽发生系统水空间的排污管路、排空管路和泄放管路应按下面给出的压力和温度 的饱和蒸汽进行设计。 容器压力 psi (MPa) 设计压力 psi (MPa) 设计温度 ℉(℃) ≤ 600（4） 250（1.7） 410（210） 601~900（4.1~6） 400（2.8） 450（230） 901~1,500（6.1~10） 600（4.1） 490（255） ≥1501（10.1） 900（6.2） 535（280） 这些对排污管路、排空管路和疏排管路的要求适用于除排污阀到排污箱，或到其它部位的压 力被减至接近大气压且不会由于关闭一台阀门而使压力升高的部位以外的整个系统。设计中应考 虑可能因计算的压降或其它原因使压力升高的情况，这种管道应按其可能经受的最大压力进行设 计。 （g）泵的出口管应按泵在任一负荷下产生的最大压力和实际存在的相应最高温度进行设计。 140 （h）在流体是通过几台串接的热交换器的情况下，系统中每一段管道的设计温度应和该段 热交换器预计产生的最严重的温度条件相一致。 NB-3613 裕量 NB-3613.1 腐蚀或侵蚀 当预计将有腐蚀或侵蚀时，管道的壁厚应增加到超过其设计要求所 需的数值，这个裕量应与管道的规定设计寿命一致。 NB-3613.2 车制螺纹和开槽 需要车制螺纹或开槽的管道，最小计算壁厚应增加一个等于切 削深度的裕量。 NB-3613.3 机械强度 当需要防止管道由于支承或其它原因引起的附加载荷产生损伤、垮塌 或屈曲时，应增加管道壁厚，如果做不到或增加壁厚后会产生过大的局部应力，则应采用其它设 计方法来消除或降低其附加载荷或其它原因。 NB-3620 设计考虑事项 NB-3621 设计载荷和使用载荷 采用 NB-3110 的规定。 NB-3622 动态效应 NB-3622.1 冲击 在管道设计中应考虑由外部载荷或内部载荷引起的冲击力。 NB-3622.2 交变动态载荷 交变动态载荷（见图 NB-3622-1）是指在平均值上、下循环的载 荷，其包括建筑物过滤的载荷、地震和由于阀门突然开启或关闭引起流体瞬态而在管系中产生的 反射波。当除地震之外的交变动态载荷的循环次数超过 20 时，在运用 NB-3600 中的规则时应把 该交变动态载荷当作非交变动态载荷处理。 NB-3622.3 振动 管道的布置和支承应使振动减到最小限度，设计师应负责通过设计和通过 对启动或初始运行状态的观测，确保管道系统的振动处在可接受的范围内。 NB-3622.4 非交变动态载荷 非交变动态载荷（见图 NB-3622-1）是指不在平均值上、下循 环的载荷，其包括由于阀门突然开启或关闭，以及两相流系统中由于水栓引起的水锤而产生的初 始推力。 NB-3623 重量的影响 管道系统应按下列各款规定的活重和恒重的影响进行支承，并应适当地布置或加约束以防止 在设备上产生不适当的应变。 NB-3623.1 活重 活重应包括被输送流体的重量或者作试验或清洗用的流体重量，取其中较 重者。 NB-3623.2 恒重 恒重应包括管道、保温层和永久施加在管道上的其他载荷。 141 NB-3624 热膨胀载荷和收缩载荷 NB-3624.1 载荷、位移和约束 管道系统的设计应考虑由于热膨胀和收缩、设备位移和转动、 吊架和支架的约束作用、以及其它局部载荷产生的力和力矩。 NB-3624.2 热膨胀和收缩效应的分析 热膨胀和收缩影响的分析包括在 NB-3672 中。 NB-3624.3 对快速温度波动效应的规定 设计师应考虑温度急剧变化产生的异常热胀载荷 和收缩载荷。 NB-3625 应力分析 当管道承受本节要求考虑的载荷时，应作出足够详细的应力分析，以证明满足 NB-3640 和 NB-3650 的各种应力限制。 NB-3630 管道设计和分析准则 （a）当管道承受 NB-3100 和 NB-3620 中规定的单独作用或组合作用的载荷时，其设计和分 析可按本节的要求进行。压力载荷的设计应按照 NB-3640 的规则进行。凡符合 ANSI B16.9 或 NB-3649 要求的标准管件，都认为已满足了 NB-3640 的要求，只需进行 NB-3650 所要求的分析。 （b）在给定的管道系统中，应按照 NB-3650、NB-3200 或附录 II 给出的方法之一进行应力 和疲劳分析，在 NB-3680 中给出了标准管件、一些制作接头和一些制作管件的应力指数。采用 NB-3649 的规则根据压力设计的一些管件可能未列入 NB-3680 中，对于这样的管件，设计者应按 照 NB-3650 的要求确定其应力指数。 （c）当设计未满足 NB-3640 和 NB-3650 的要求时，可从 NB-3200 或附录 II 的实验应力分析 中选用一种较详细的分析法，以求得与 NB-3200 准则相比较的应力值。 （d）本节的要求适用于所有的 1 级管道，只有下面⑴和⑵的情况除外。 （1）在设计技术规范书中分类为 1 级的、NPS 1（DN 25）或更小的管道可按照 NC 分 卷的设计要求进行设计。 （2）假如指定为 A 级和 B 级使用限制的规定使用载荷满足下面 a）至 e）中规定的所有 要求，则 1 级管道可按照 NC 分卷中 2 级管道系统的分析方法进行分析，采用 2 级管道的许用应 力和应力限制。 a）大气压与使用压力之间的循环 在正常使用期间，压力从大气压到使用压力再 返回大气压的规定循环次数（包括启动与停止）不超过图 I-9.0 中适用的疲劳曲线上与 Sa 值相对 应的循环次数，Sa 是使用温度下材料 Sm 值的 3 倍。 b）正常使用的压力波动 正常使用时，规定的整个范围的压力波动值不超过 1/3× 设计压力 ( ma SS× )值，其中 Sa 是根据规定的有效压力波动的总次数，由适用的设计疲劳曲线求 得的值，Sm 是使用温度下材料的许用应力强度。如果规定的有效压力波动的总次数超过相应的 设计疲劳曲线规定的最大循环次数，那可以使用对应于曲线所规定的最大循环次数的 Sa 值。有 效的压力波动是指压力偏离正常值的总量超过设计压力 ( )ma SS×× 31 值。其中 S 定义如下： ①如果规定的总的使用循环次数小于或等于 ，那 S 就等于从相应的设计疲 劳曲线上对应 所得到的 Sa 值。 610 610 142 ②如果规定的总的使用循环次数大于 ，那 S 就取相应的设计疲劳曲线上对 应于曲线规定的最大循环次数所得到的 Sa 值。 610 c）温度变化——启动和停运 在正常使用时，部件的任意两邻近点21之间的温差℉ （℃）不超过 αESa 2 ，其中Sa是根据规定的启动——停运循环次数由适用的设计疲劳曲线求得 的值，两点平均温度对应的瞬时热膨胀系数α 和弹性模量E取自第II卷D篇第 2 分篇表TE和TM。 d）温度变化——正常使用 在正常使用时，任意两邻近点之间的温差变化22℉（℃） 不大于 αESa 2 ，其中Sa是根据规定的有效温差波动的总次数从图I-9.0 中适用的设计疲劳曲线求 得的值。如果温差波动范围的总代数值超过 αESa 2 ，则应认为温差波动是有效的，其中S定义如 下： ①如果规定总的使用循环次数小于或等于 ，那 S 值就等于从相应的疲劳曲 线上对应 所得到的 Sa 值。 610 610 ②如果规定总的使用循环次数大于 ，那S值就取相应的设计疲劳曲线上对应 于曲线规定的最大循环次数所得到的S 610 a值。 e）温度变化——异种材料 对于用不同弹性模量或不同热膨胀系数材料制成的部 件，在正常使用时，其经受的温度波动的总代数值范围不超过 ( )22112/ αα EESa − 。其中Sa是根据 规定的有效温度波动的总次数，由适用的设计疲劳曲线求得的值，E1 和E2是弹性模量， 1α 和 2α 是两种结构材料在其平均温度下的瞬时热膨胀系数（第II卷D篇第 2 分篇表TE和TM）。如果温度 波动偏离正常值的总量超过 ( 22112/ )αα EES − ，则应认为该温度波动是有效的，其中S定义如下： ①如果规定的总的使用循环次数小于或等于 ，那S值就等于从相应的设计疲 劳曲线上对应 所得到的S 610 610 a值。 ②如果规定的总的使用循环次数大于 ，那S值就取相应的设计疲劳曲线上对 应于曲线规定的最大循环次数得到的S 610 a值。如果使用具有不同设计疲劳曲线的两种材料，则在应 用本条时应取较低的Sa值。 NB-3640 承压设计 NB-3641 直管 NB-3641.1 受内压的直管 设计压力所要求的最小管道壁厚应由下面公式之一来确定： 0 m 2( )y PD t S P = + A+ （1） m 2 2 2( )y Pd SA yPA t S P P + += + − （2） 21邻近点定义为相互之间的距离小于 2 倍 Rt 的点，其中R和t分别为这些点所在的容器、接管、法兰或其它部件 的平均半径和平均壁厚。 22应采用温差的代数值范围。 143 (a)非交变动态载荷（卸压阀/安全阀开启端的排放） (b)交变动态载荷（围绕正常工况循环的地震载荷） NB-3622-1 交变动态载荷与非交变动态载荷示例 (c)交变载荷跟随的非交变载荷(压力反射脉冲跟随的初始水塞) 式中： A=附加厚度，in.（mm）： （a）要求作机械连接时，对于因加工螺纹或开槽而去掉的材料或壁厚的减薄应进行补偿。 表 NB-3641.1(a)-l 所列出的 A 值是加工螺纹时去除的材料最小值。 （b）增加壁厚以保证管件的机械强度。小直径管、薄壁管道或管子在安装、运行和维修过 程中易受到机械损伤。因此，如果不把这些载荷作为设计载荷，应采取适当方法来保护这样的 管道不受这些类型载荷的损伤。增加壁厚是一种有助于提高抗机械损伤能力的方法。 （c）增加壁厚以防腐蚀或侵蚀。由于各个设备的腐蚀和侵蚀各不相同，因此设计师的职责 是针对其中任一种或两种情况来确定应增加的适当裕量。 144 D0=管件外径，in.（mm）（设计计算时，应采用不考虑外公差的管件外径来计算 ） mt d=管件内径，in.（mm） P=设计内压，psi（MPa） Sm=设计温度下材料的最大许用应力强度（第Ⅱ卷D篇第 1 分篇表 2A、2B），psi（MPa）。 mt =要求的最小壁厚，in.（mm）[只有当 mo tDd 2−= 时，公式（2）才可用。如果管件按名 义壁厚定货，则应考虑壁厚的制造公差] 4.0=y 管道的许用工作压力可由下式确定： ytD tS P o m a 2 2 −= （3） 式中： Pa=计算的最大许用内压。对直管，应大于或等于设计压力；对于压力额定值与直管（见ANSI B16.9）相等的管道制品可使用Pa值；对于标准法兰接头应用压力额定值取代Pa。对于压力额定 值比直管小的其它管道制品[例如按附录XI设计的法兰连接件和所需的补强部分位于主管内的 补强支管连接件（NB-3643）]，应取设计压力代替Pa。Pa可以 10psi（0.1MPa）为单位取整； t=规定的或实际的壁厚，即适当地减去加工螺纹去除的材料、腐蚀或侵蚀裕量、材料制造 公差、弯曲裕量 （NB-3642.1）、和镗孔去除的材料。in.(mm) 表 NB-3641.1（a）-1 A 值 管件型式 A, in.(mm) 螺纹钢管和非铁素体金属管： 名义直径 3/4in.(19mm)及以下 0.065（1.65） 名义直径 1in.(25mm)及以下 螺纹的深度 开凹槽的钢管和非铁素体金属管 凹槽深度加 1/64in.(0.4mm) NB-3641.2 承受外压的直管 应采用 NB-3133 中规定的规则。 NB-3642 弯曲管段 NB-3642.1 弯管 弯管的壁厚应按照 NB-3641 确定直管壁厚的同样方法来确定，但受下 列（a）、（b）和（c）中给出的限制。 （a）弯曲后的最小壁厚不应小于直管要求的最小壁厚。 （b）表 NB-3642.1（b）-1 给出的数据可指导设计师订购管件。 （c）椭圆度对应力水平的影响见NB-3680。 表 NB-3642.1（b）-1 考虑到弯曲的最小壁厚 145 弯曲半径* 推荐的弯曲前的最小壁厚[注 1] 6 倍管件直径或更大 5 倍管件直径 4 倍管件直径 3 倍管件直径 1.06tm 1.08tm 1.16tm 1.25tm 注： （1）tm由NB-3641.1 中的公式（3）或（5）确定。 NB-3642.2 弯头 遵循 NB-3612.1 所规定的、按表 NB-3132-1 所列标准制造的弯头，应认 为满足了 NB-3640 的要求，除非是小弯曲半径的焊制弯头的胯部的最小壁厚应比按公式（1） （NB-3641.1）计算的直管最小壁厚大 20%。胯部是指弯头在 =φ 210°～330°之间的弯曲部分， 其中φ 角如图 NB-3685.2-1 所示。 NB-3643 相贯管件 NB-3643.1 通用要求 （a）本款所包括的规则满足 NB-3640 关于支管连接区域的要求。 （b）圆管或椭圆管与圆管相交所需要的开孔应该是圆形、椭圆形或任何其它形状。影响应 力指数的附加限制在 NB-3680 中给出。 （c）除由 NB-3680 中所列应力指数规定的范围外，开孔尺寸的大小不受限制。 （d）所有标注的尺寸均指不包括附加的材料腐蚀裕量的成品尺寸。 （e）这些规则中所允许的任何型式的开孔都可位于焊接接头处。 （f）当一主管和一支管焊接成相交管时，如图 NB-3643.3（a）-2 所示，相交管两轴线之间 的夹角α 不应小于 60°也不应大于 120°。如果夹角超出此范围，应采用 NB-3642.2（a）或（b） 中规定的配件。 NB-3643.2 支管的连接 管道上支管的连接可以采用下面（a）到（c）中规定的管件或 方法之一来进行。 （a）可采用本分卷的限制和要求所允许的、符合表 NB-3l32-1 列出的适用标准的的法兰连 接、对接焊接或插套焊接的配件。满足 ASME B16.9 或 NB-3649 的试验要求的配件不需要满足 NB-3643.3 中给出的补强要求。 （b）当主管连接件限定用整体补强和通过焊接进行支管与主管的连接时[图 NB-4244（a） -1 和 NB-4244（b）-1]，可采用焊接的出口配件、铸造或锻造支管、管接头、连接管或带有对 接焊接、插套焊接或法兰端的类似管件。 （c）可采用与主管成直角的挤压出口。 * 原文为“弯曲半径；in.(mm)”，表中为“6（150），……”等值，有误。现改为“弯曲半径”，表中改为“6 倍……” 等——译注。 146 支管接管 °最大 支管 偏距 偏距 支管 支管 支管 °最大 NB-3643.3(a)-1 支管连接的 147 符号说明 焊接金属 有效补强金属 焊缝 腐蚀裕度 NB-3643.3(a) 支管 -2 典型的开孔 148 主管 补强 有效补强金属 焊接金属 腐蚀裕度 NB-3643.3(a)-3 典型补 NB-3643.3 开孔补强 （a）符号说明 （1）下列 NB-3643.3（a）-1 所 d0 = 支管外径 Rm = 主管的平均半径 ri = 支管的内半径 rm = 支管的平均半径 = ri+0.5 Tb 149 ⊄主管 强的挤压出口管 示。 ⊄支管 符号如图 rm′ = 支管的平均半径 = ri+ Tb′ rn = 名义半径[限于简图（C）] = ri+0.5 Tb′+0.5ycosθ r2 = 主管和支管接管或挤压凸缘之间的过度半径 Tb = 支管接管的名义壁厚，不包括腐蚀裕量或制造公差 Tb′= 支管的名义壁厚，不包括腐蚀裕量或制造公差 Tr = 不包括腐蚀裕量或制造公差的主管名义壁厚 T0 = 腐蚀后的最终壁厚或在主管外表面上高度为 r2 处量得的挤压出口腐蚀后的最终 壁厚 y = 斜面偏距 θ= 斜面与垂线间的夹角，度 （2）下列符号如图 NB-3643.3（a）-2 所示。 A1 = 用作补强的金属面积 A2 = 用作补强的金属面积 A3 = 用作补强的金属面积 α = 支管和主管轴线之间的夹角（90°≥α ≥60°），度 d = 在给定平面内，无腐蚀裕量下的最终开孔直径 LA = 沿主管中面量得的补强区的半宽度 LA ‘= 补强的 2/3 所在区域的半宽度 LN = 垂直主管壁量得的补强范围 r = 无腐蚀裕量下的最终开孔半径 Tr =不包括腐蚀裕量或制造公差的主管名义壁厚 tb = 符合NB-3641.1 规定的主管要求的最小壁厚，不包括腐蚀裕量 =tm –A tr = 符合NB-3641.1 规定的支管要求的最小壁厚，不包括腐蚀裕量 =tm –A （3）下列符号如图 NB-3643.3（a）-3 所示。 D0 = 主管外径 T0 = 在主管外表面上方高度为r2处量得的挤压出口腐蚀后的最终壁厚 Tr’ = 开孔挤压后的主管最小壁厚，不包括腐蚀裕量或制造公差。如果主管壁在开孔挤 压发生减薄时，应加上裕量 h = 挤压凸缘的高度，等于或大于r2 （b）要求 （1）补强在数量和分布方面都应保证达到要求，以便使通过开孔中心线并垂直于主管 表面的所有平面都满足补强区的要求。但如果满足下面 a）、b）和 c）的所有要求时，开孔不 需要补强。 150 a）单个开孔的直径不超过 rmTR2.0 或者如果在直径为 rmTR5.2 的任何圆内有两个 或多个开孔，而这些不补强的开孔直径的总和不应超过 rmTR25.0 。 b）从主管内壁量得的两个不补强开孔中心彼此之间的距离不应小于它们的直径之 和。 c）不补强开孔的中心到任何其它局部应力区边缘的距离不应小于 rmTR5.2 。 （2）受内压的管件在任何给定平面内所需要的补强总截面积 A 不应小于： ( )αsin2 −= rdtA （3）需要的补强材料应均匀地分布在支管周围，但支管与主管不成直角的情况除外， 这时设计师可在交叉区采用附加补强。 （c）补强范围 通过开孔轴线的任何平面内的截面边界（在这个边界以内，可确定用作 补强的金属）称作补强范围，这些范围在下面的（1）和（2）中给出。 （1）沿主管名义壁厚的中平面量得的补强范围 应为开孔轴线每一边的距离。该距 离应等于下面 a）或 b）中的较大值： AL a）无腐蚀裕量下的最终开孔直径，或 b）无腐蚀裕量下的最终开孔半径r加上主管名义壁厚Tr再加上支管的名义壁厚Tb ； c）另外，所要求补强的 2/3 应放在上面b）中给出的范围和LA’范围中较大者的范 围内： rmA TRrL 5.0 ' += 或 rb TTr ++ αsin/ 取两者中的较大值。 （2）垂直于主管壁量得的补强界限LN应在每个表面的一定距离内与支管表面的外形一 致。该距离应等于下面a）和b）中给出的界限，如图NB-3643.3（a）-1 所示。 a）对于图 NB-3643.3（a）-1 中简图（a）、（b）和（d）的接管型式： 25.05.0 rTrL bmN += b）对于图 NB-3643.3（a）-1 中简图（c）、的接管型式： bmN TrL 5.0= （d）可作为补强用的金属 （1）如果补强金属位于 NB-3643.3（c）中规定的补强面积内，可把这部分金属当作 NB-3643.3（b）中所要求的补强面积，并应限于满足下面 a）、b）和 c）要求的材料。 a）构成主管壁一部分的金属，即金属量超过 NB-3641.1 中所要求的量，且除去图 NB-3643.3（a）-2 中所示的腐蚀裕量。 b）当支管与主管壁为一整体或通过全焊透焊接将支管与主管连接时，支管壁附加 的金属在图NB-3643.3（a）-2 中用A1表示。 c）与主管壁完全连接的焊接金属，在图NB-3643.3（a）-2 中用面积A2表示。 （2）上面（1）b）和（1）c）中作为补强的金属的平均热膨胀系数与主管壁金属热膨 胀系数相差应在 15%范围内。 151 （3）可作为补强用的金属不适用于一个以上的开孔。 （4）与主管不完全连接的金属，如通过部分焊透的焊接加在支管上的金属，不应算作 补强金属。 （e）金属强度 补强用材料最好与主管壁材料相同。如果使用较低设计应力强度 的材 料，则由这样的材料形成的补强面积不应按全部数值计算，而在补强计算之前应将该面积乘以 一个补强材料的设计应力强度 与主管壁材料的设计应力强度 的比值（小于 1）。当支管材 料或焊接金属的设计应力强度值大于主管壁材料的设计应力强度值时，不应降低补强要求。在 疲劳分析中，应采用所考虑点的材料强度。 mS mS mS （f）挤压出口的要求 挤压出口应满足 NB-3643.3（a）、NB-3643.3（b）的所有要求， 且这些规则仅适用于出口管的轴线与主管的轴线垂直相交的情况。 （1）几何尺寸的要求 a）挤压出口的挤压凸缘高于主管表面的高度 h，应等于或大于挤压凸缘和主管之 间的过度半径 。 2r b）除支管尺寸大于 30in.（750mm）、过度半径不需超过 1.5in. （38mm）以外，过 度半径 的最小值不应小于 。过度半径 的最大值应限制如下：支管尺寸等于或大于 NPS 8 （DN 200），过度半径应不超过 +0.5 in.（13mm）；支管公称尺寸小于 NPS 8 （DN 200） 时， 应不大于 .（32mm）。 2r 005.0 d 2r 01.0 d 2r in25.1 c）当外形轮廓包含一个以上的半径时，任何近似 45°的弧形段的半径应满足上 面 b）中给出的要求。 d）不允许采用机械加工来满足上面 b）和 c）的要求。 （2）补强范围 a）如图 NB-3643.3（a）-3 所示，补强区的高度应限定为： 005.0 TdLN = b）如图 NB-3643.3（a）-3 所示，补强区的半宽度应限定为： dLA = （3）可作补强用的金属 补强面积应是下面 a）、b）和 c）中定义的和图 NB-3643.3 （a）-3 中示出的 的面积的总和。作为补强的金属不应用于一个以上的开孔。 321 AAA ++ a）面积 为补强区内、由支管超出要求的壁厚所构成的面积： 1A ( )bbN tTLA −= '1 2 b）面积 为补强区内、由挤压出口凸缘超过要求的壁厚所构成的面积： 2A ( )'022 2 bTTrA −= c）面积 为补强区内、由主管超出要求的壁厚所构成的面积： 3A ( )rr tTdA −= '3 NB-3644 斜接件 在下列（a）到（d）规定的条件下，管道系统中可以使用斜接接头。 152 （a）斜接件扇形段的最小厚度应按照 NB-3641 确定。如此确定的最小厚度不允许在扇形 之间的连接处存在不连续应力。对于给定的斜接件，其不连续应力随着扇形段数目的增加而减 小。 （b）图 NB-3673.2（b）-1 中的 θ 角应不大于 22 1/2 度。 （c）相邻斜接件之间的中心线距离应按图 NB-3644.（b）-1 来确定。 （d）应力指数和柔度系数应按照 NB-3681（d）的要求来确定 =中心线上的斜接 件的间距 =相邻斜接件轴线 夹角的一半 图 NB-3644(b)-1 斜接接头的几何尺寸 NB-3646 封闭件 （a）管道系统的封塞可采用封闭件来完成，例如盲法兰、螺纹管塞、焊接管塞或管帽等。 这些封闭件应按表 NB-3l32-l 中列出的标准制造，并在规定压力—温度额定值范围内使用，或按 下列（b）的规定来制造。 （b）不是按表 NB-3l32-l 所列标准制造的封闭件，可按 2 级容器的规则来制造，其公式如 下： 式中 t = 计厚度 A P S tm （ 图 NB 如开孔 （ （ 小于 d d= t= tm=t+A 根据给定的封闭件形状和加载方向，使用适用于 2 级容器的公式和规程确定的承压设 ，in.(mm)。确定 t 的公式变量应定义为： = 加工裕量之总和（NB-3613），in.(mm) = 设计压力，psi (MPa) = 许用设计应力强度值 ，取自第 II 卷 D 篇第 1 分篇表 2A 和 2B，psi (MPa) mS =所要求的最小厚度，in.(mm) c）封闭件的连接可采用焊接或挤压完成，封闭件的连接应按 NB-3643 以及图 NB-4243-1、 -4244(a)-1、图 NB-4244(b)-1 和图 NB-4244(c)-1 中对于支管连接件所规定的限制来进行。 尺寸大于封闭件内径的一半，则开孔应按 NB-3648 作为渐缩管来考虑。 d）封闭件上的开孔应按 NB-3642 的要求补强。 e）带有一个开孔的平封头（开孔直径不超过该封头直径的一半），其补强总截面积不应 ，这里： 2/t 开孔直径，in.（mm） 封闭件的设计厚度，in.（mm） 153 图NB-3647.2-l 永久性盲板的型式 NB-3647 法兰接头和盲板的承压设计 NB-3647.1 法兰接头 （a）按表 NB-3132-1 所列标准制造的、受 NB-3612.1 限制的法兰接头，应认为是符合 NB-3640 的要求。 （b）未包括在表 NB-3l32-1 中的法兰接头，应按 XI-3000 来设计，包括从第 II 卷 D 篇 第 1 分篇表 1A、1B 和表 3 中选取适当的许用应力。 NB-3647.2 永久盲板 永久盲板（图 NB-3647.2-1）所需的最小厚度应由下式来计算： tm=t+A 式中： A = 加工裕量的总和，in.（mm）（NB-3613） tm = 所要求的最小厚度，in.（mm） t = 由下列公式计算的承压设计厚度，in.（mm） 21 6 16 3 ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛= mS Pdt （8） 式中： d6=凸面法兰或平面法兰垫片的内径，或带夹紧垫片法兰的垫片节圆直径，in.（mm）。 P= 设计压力，psi（MPa）。 Sm= 按第Ⅱ卷D篇第 1 分篇表 2A、2B规定的设计应力强度，psi（MPa）。 154 NB-3647.3 临时盲板 仅作试验用的盲板的最小厚度，应不小于上面NB-3647.2 中计 算的承压设计厚度t，但P不小于试验压力，且设计应力强度Sm取为盲板材料（第Ⅱ卷D篇第 1 分篇表Y-1）规定的最小屈服强度 95％的情况除外。 NB-3648 渐缩管 按表 NB-3132-1 中所列标准制造的渐缩管配件应认为是适用的。按名义管件壁厚制造 的对接焊接渐缩管，应认为这种渐缩管适用于相同名义壁厚的管件。 NB-3649 其他承压管道制品的承压设计 按表 NB-3132-1 所列标准制造的其它承压管道制品，如果其设计与本分卷的基本设计 原理一致，应认为是适用的。表 NB-3132-1 所列标准中未包括的管道制品，如果满足 NB-3200 的要求也可采用。承压设计应根据与本分卷相一致的分析，或按附录 II 中所述的实验应力 分析或 ANSI B16.9 的爆破试验来进行，B16.9 爆破试验的爆破压力应等于或大于连接到管 件上的最薄弱管件的爆破压力。最薄弱管件的爆破压力由下式计算： 0/2 DStP = 式中： D0=管件外径，in.（mm） S=规定的管件材料的最小抗拉强度，psi（MPa） t=规定的管件最小壁厚，in.（mm） NB-3649.1 膨胀节 关于管道系统中使用膨胀节的规则，目前尚在编制中，在这些规 则可使用以前，膨胀节不应在管道上使用。 NB-3650 管道制品的分析 NB-365l 通用要求 NB-3651.1 已知应力指数的管道制品 对于在 NB-3683.2 中已给出应力指数 B、C 和 K， 并符合 NB-3640 要求的管道制品，若能满足本节规则的要求，就已满足 NB-3611 的设计准 则。为了确认设计符合这些规则，需根据 NB-3672 的要求进行柔度分析，并按 NB-3650 的 要求使用这些分析得到的力和力矩。 NB-3651.2 没有确定应力指数的管道制品 关于法兰连接的分析见 NB-3658。关于其它 没有确定应力指数的管道制品的规定见 NB-3680。 NB-3651.3 附件 （a）吊耳、托架、加强板和其它附件可用焊接、螺栓或双头螺栓连接或支撑于管件的 内、外侧。管系的设计师应考虑到由于热梯度、局部弯曲应力、应力集中或压力边界约束件 产生的压力边界附件的相互作用。一般而言，标准卡箍件对压力边界的影响可略去不计，但 对于薄壁管道而言，需对卡箍的影响做出评估。 （b）附件应满足 NB-3135 的要求。 （c）图 NB-4433-1 示意了一些典型的附件焊接形式（NB-4430）。 155 NB-3652 设计条件的考虑 若符合公式（9）的要求，就满足了一次应力强度的限制： mi SMI D B t PD B 5.1 22 0 2 0 1 ≤+ （9）23 式中：B1、B2 = 所研究的特定制品的一次应力指数（NB-3680） D0 = 管道外径，in.（mm）（NB-3683） I = 惯性矩（NB-3683），in.4（mm4） Mi = 由设计机械载荷的组合产生的合成力矩，in.-lb（N•mm）。设计规范书应提供 所有的设计机械载荷及其组合。在载荷组合时，所有同一方向的力矩分量应在确定合 成力矩前进行组合（即在计算力矩Mi时，不应采用不同载荷组的合成力矩）。对于 地震或其它动态载荷，如果分析方法仅得到数值的大小，而没有相应的代数符号，则 应采用最不利的组合。 P= 设计压力，psi（MPa） Sm= 许用应力强度值，psi（MPa），（第II分卷、D篇第1分篇表2A和2B） t= 管道制品名义壁厚（NB-3683），in.（mm） NB-3653 A 级使用限制的考虑 按照 A 级使用限制分析评定的所有载荷组应满足 NB-3653.1 至 NB-3653.6 中对疲劳分 析的要求，以及 NB-3653.7 中对热棘轮应力的要求。 NB-3653.1 一次加二次应力强度范围的满足 （a）系统从一个载荷组，诸如压力、温度、力矩及力的载荷随时间转到任何其它载荷 组时，其机械和温度载荷发生变化的效应是本计算的依据。在计算中所采用的是两载荷组之 间的压力、温度和力矩范围。例如应包括的载荷组之一是与零压力、零力矩和室温对应的载 荷。对所有配对的载荷组，应满足公式（10）的要求： mbbaaabin STTECMI DC t DPCS 3 22 3 0 2 00 1 ≤−++= αα （10） （b）假如一对或几对载荷组不满足公式（10），但符合 NB-3653.6 的条件或能满足 NB-3200 的要求，则此管道制品仍是满意的。 （c）公式（10）中使用的符号定义如下： 1C 、 、 = 所研究的特定部件的二次应力指数（NB-3680） 2C 3C 0D 、 t 、 I 、 = 与公式（9）的定义相同 mS ( )ba dd = 总体结构不连续或材料不连续的 ( )ba 侧上的内径，in.（mm） abE = 室温下在总体结构不连续或材料不连续的两侧的平均弹性模量，第Ⅱ卷 D 篇第 2 分篇表 TM，psi（MPa） iM = 系统从一个使用载荷组转变到另一个使用载荷组时产生的合成力矩范围， in.-lb(N•mm)。设计技术规格书应提供使用载荷及其组合。在由载荷组进行力矩组合时，所 有同一方向的力矩分量应在确定合成力矩前进行组合（即在计算力矩范围Mi时，不应采用 23对于三通管及支管连接的管道制品，公式（9）、（10）和（11）中包含有的第二项Mb参照表NB-3683.1 （d）的方法计算。 156 不同载荷组的合成力矩）。在确定载荷范围时不需考虑重量的影响，因其不具有循环特性。 如果分析方法仅得到数值的大小，而没有相应的代数符号，则应采用最保守的组合。如果某 一载荷组包括了交变动态载荷，则 应取如下两种情况的较大值：⑴考虑交变动态载荷范 围一半的所有载荷组合产生的合成力矩范围；⑵仅由交变动态载荷的全范围产生的合成力矩 iM 范围。 0P =使用压力范围，psi（MPa） ( )ba TT =在总体结构不连续或材料不连续的 a（b）侧上的平均温度范围，℉（℃）。对 于普通的圆柱形，T 的平均值（NB-3653.2），对 来说应为在距离为aT aatd 范围内的平均 值，对 来说应为在距离为bT bbtd 范围内的平均值。 ( )ba tt =整个长度 aatd （ bbtd ）上的平均壁厚，in.（mm）。可用试凑法来求解 和 。 at bt ( )ba αα =室温下在总体结构不连续或材料不连续的 a（b）侧上的热膨胀系数，1/℉（1/ ℃）（第Ⅱ卷 D 篇第 2 分篇表 TE） NB-3653.2 峰值应力强度范围的满足 （a）对于每一成对的载荷组（NB-3653），用公式（11）计算 值： pS ( ) 233132211 1 112 122 TETTECKTEKMI DCK t DPCKS bbaaabiooop ∆−+−+∆−++= αναααν （11） 注：这个简化分析的目的是为了提供一个 值，用它来保守地估算图NB-3222-1所要求的pS FQPPP ebL ++++ 的总和。 公式（11）中所用的符号定义如下： αE = 室温下的弹性模量(E)和室温下的平均热膨胀系数(α)的乘积，psi/oF(MPa/℃) 1K 、 、 =所研究的特定部件的应力指数（NB-3680）； 2K 3K 2T∆ =沿壁厚的非线性部分温度梯度范围的绝对值，它不包括在如下所示的 中1T∆ oF(℃) 1T∆ =管道制品外表面温度 和内表面温度 之间的温差范围的绝对值，采用产生当量 线性温度分布的力矩， oT iT oF（℃） 1T∆ 和 2T∆ 的定量确定见下面的 NB-3653.2（b）。所有其它符号的定义同公式（10）。 （b） 1T∆ 和 2T∆ 的定量确定，采用如下的符号： iT =内表面上的T（y）值，oF（℃）， =T（-t/2） oT =外表面上的T（y）值，oF（℃）， =T（t/2） Tj（y）、Tk（y）=分别为载荷组j和载荷组k所对应的温度，此温度系径向位置的函数， oF（℃） T（y）=自j状态至k状态的温度分布范围，oF（℃）， = Tk（y）-Tj（y） t = 管道或管件的壁厚，in.（mm） y = 自管道中心线至管壁的径向位置，从壁厚中心线朝外量得的为正值 ，in.（mm） ( )2/2/ tyt ≤≤− 157 因此，温度分布范围 T（y）可以认为由三部分组成： （1）常数值部分： ( ) ( )dyyTtT t t∫−= 2/ 2//1 此值是整个厚度的平均值。T 可用于确定自由热膨胀，另外确定的 T（对于同样成对的 载荷组）或在总体不连续两边 a 和 b 的值，可作为 、 用在公式（10）和（11）中。 aT bT （2）平均值为零的线性部分，其变量由下式给定： ( )dyyyTtV t t∫−= 2/ 2/2/12 （3）平均值为零和相对于厚度中面的第一力矩也为零的非线性部分。T（y）分解 成三部分，由图 NB-3653.2（b）-1 来说明。公式（11）所用的 1T∆ 值是线性部分的变量 V： 1T∆ =V 公式（11）中所用的 值如下： 2T∆ =∆ m2T 外表面 厚度中面 内表面 NB-3653.3 交变应 一半（S交变= /2）。 pS NB-653.4 设计疲劳 =SaS 交变，则在横坐标上 动应力的循环，则该循环 NB-3653.5 累积损 劳曲线规定的最大循环次 NB-3653.6 简化的 能被满足，则仍允许按照 虑那些不满足公式（10） （a）应满足公式（ ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ ∆−−∆−− 0,2/1,2/1.ax 11 TTTTTT io 图 NB-3653.2(b)-1 温度分布范围图解 力强度 交变应力强度S交变等于上面公式（11）中计算得到的 的pS 曲线的应用 在图I-9.0 的适用的设计疲劳曲线上，在纵坐标上取 可找到对应的循环次数。如果所考虑的使用循环是唯一产生有效波 次数就是允许的循环次数。 伤 累积损伤应按照 NB-3222.4(e)(5)来评定。如果 比相应设计疲 数大得多，则 的值可取为零。 iN ii Nn / 弹塑性不连续性的分析 如果公式（10）对于所有成对的载荷组不 下述可替代的分析方法根据 NB-3650 的规定来评定部件，只需考 的成对载荷组。 12）： mi o e SMI D CS 3 2 * 2 ≤= （12） 158 式中： =与公式（10）中的 相同，只是它仅包括由于热膨胀和锚固点热位移而引 起的力矩，in.-lb（N•mm）； * iM iM eS = 膨胀应力的名义值，psi（MPa）。 （b）一次加二次薄膜加弯曲（不包括热弯曲和热膨胀应力）的应力强度应小于 ， 这个要求通过满足下面的公式（13）来达到： mS3 mbbaaab io STTEC I MDC t DPC 3 22 ' 3 0 2 0 1 ≤−++ αα （13） 式中： =表 NB-3681（a）-1 中的值。 '3C =如 NB-3652 所定义的，且所有其它变量如 NB-3653 所定义的。 iM （c）如果满足这些条件，S交变值应按公式（14）计算： S交变= 2 p e S K （14） 式中： 对于0.1=eK mn SS 3≤ ( ) ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −− −+= 1 31 10.1 m n S S mn n 对于 mnm mSSS 33 << 对于 n/1= mn mSS 3≥ m 和 n = 在表 NB-3228.5（b）-1 中给出的材料参数 S交变=交变应力强度，psi（MPa） =nS 按照 NB-3653.1 公式（10）计算的一次加二次应力强度值，psi（MPa） =PS 按照 NB-3653.2 公式（11）计算的最大应力强度值，psi（MPa） 对于所有载荷组，S交变应按照NB-3653.3 公式（14）来计算。采用上述规程计算的交变 应力强度时，应按照NB-3653.4 和NB-3653.5 确定累积使用系数，累积使用系数不应大于 1.0。 NB-3653.7 热应力棘轮效应 对于所有的载荷组对， 的范围值不能超过如下的计算值： 1T∆ 范围1T∆ 47.0 CE Sy y α ′≤ 式中： =4C 1.1 对铁素体材料 = 1.3 对奥氏体材料 =αE 如公式（11）所定义的，psi/oF（MPa/℃） P=所考虑瞬态组的最大压力，psi（MPa） =yS 按所考虑瞬态的平均流体温度下取用的屈服强度值，psi（MPa） χ= ( )( )yo StPD /12/ =′y 3.33、2.00、1.20 和 0.80 分别对应于χ=0.3、0.5、0.7 和 0.8。 NB-3654 B 级使用限制的考虑 对指定为 B 级使用限制的使用载荷分析规程与 NB-3653 中给出的 A 级使用限制相同。 所有包括 A 级和 B 级使用限制载荷的载荷组应满足 NB-3653.1 至 NB-3653.6 中对疲劳分析 要求，以及 NB-3653.7 中对热棘轮效应的要求。 NB-3654.1 容许压力 对于 B 级使用限制[NCA-2142.2(b)(2)]，容许压力不应超过按 NB-3641.1 公式（3）计算的压力 的 110%。 aP 159 NB-3654.2 管道部件的分析 对于指定为 B 级使用限制的使用载荷应运用下述（a） 或（b）的要求： （a）对于指定为 B 级使用限制的使用载