DIN2413无缝钢管的计算

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1、草稿 E DIN 2413:2005-04草稿对于交变载荷的无缝钢管 - 管和弯头的计算基础使用提示本草稿标准仅为大家审查和征求意见由于最终标准与现在的版本可能有出入，请在使用本草稿时特别予以说明意见征求- 请尽量将文件以表格形式通过E-mail发至narddin.de。表格的样板可以在网上www.din.de/stellungnahme 找到。- 或者用纸张格式寄往德国标准协会，管道和锅炉设备标准委员会(缩写：NARD)。(通信地址：Kamekestr. 8, 50672 Köhn)请求本草稿的读者，将与你们评论有关的专利信息告知我们，并提供给我们有用的参考资料。替代说明本标准的将

2、替代DIN 2445 附录1:2000-09;部分代替2008-8撤销的标准DIN 2413-1:1993-10和2002-8撤销的标准DIN 2413-2:1993-10。总页数：39页德国标准协会，管道和锅炉设备标准委员会德国标准协会，机械制造标准委员会目录前言41 应用领域42 标准的参阅43 概念64 单位，符号和缩写64.1 单位64.2 符号和缩写65 直管或弯管对抗内部压强的计算壁厚95.1 直管的计算压强95.1.1 应用范围95.1.2 计算公式115.1.3 材料的数据125.2 弯头壁厚的计算135.2.1 概述135.2.2 必要的壁厚135.2.3 计算145.2.4

3、 给定尺寸时的应力计算165.2.5 对临界应力下对不圆度的考虑186 按照表3进行管计算的说明226.1 概述226.2 计算压强226.3 许用应力236.3.1 概述236.3.2 应用范围I，不超过120，主要受静态应力246.3.3 应用范围II，超过120，主要受静态应力256.3.4 应用范围III，不超过120，主要受交变应力266.4 计算温度286.5 震波的考虑286.6 修正值c296.6.1 概述296.6.2 补偿小于许用壁厚的修正值c1296.6.3 考虑到腐蚀或磨损的修正值c2306.7 单独管子的测试压强307 管子的计算基础317.1 概述317.2 附加负

4、载317.2.1 概述317.2.2 由于管道自重引起的均布载荷弯曲力矩，包括镀层，衬里，绝热层，管内物体，雨雪压力，装配件317.2.3 对于埋地管，地面和交通在切向上引起的弯矩317.2.4 在铺设时管轴的弹性弯曲造成的弯矩317.2.5 由于受阻的热膨胀引起的力和力矩以及有此产生的轴向应力317.2.6 在管壁厚上不均匀的温度分布327.2.7 由于不圆度形成的切线弯矩327.3 外压强337.4 应力评价基础337.4.1 概述337.4.2 零件屈服设计347.4.3 对比应力357.4.4 应力的限制35参考文献36图图1 -管弯头带公式符号的图形表达13图2 -管弯头随着截面不圆

5、度，疲劳强度的损失18图3 -给定内直径下的参数19图4 -给定外直径下的参数Bl和Ba20图5 -在相同壁厚 Svi=Sva的弯头时参数B21图6 -外直径大于114.3mm的无缝钢管的疲劳强度27图7 -外直径da114.3的无缝钢管的疲劳强度品质特性按照DIN 1630, DIN EN 10208-2 或类似的标准和规则27表表1 -单位5表2 -符号5表3 -计算厚度Sv和测试压力p10表4 -材料的机械特性12表5 -应力计算（按照剪应力假设计算的对比应力）17表6 -不锈钢的负载循环极限次数23表7 -外直径114.3mm不锈钢的负载循环极限次数质量特性按照DIN 1630, DI

6、N EN 10208-2或是其他类似标准和规则（从章节6.3.4的图7中Sl=10得出）23前言（略）3 概念按照DIN EN 13489系列标准，使用本文档有以下概念有效。4. 单位，符号和缩写4.1 单位表1中列出来了在本标准中使用的单位。表1：单位量值单位尺寸 直径，壁厚，半径mm 面积mm2 一段管道的长度m压强a)N/mm2应力，强度参数，弹性模量N/mm2质量kg密度kg/mm3速度m/s温度温度差Ka) 对于其它压强单位 1N/mm2 = 1MPa = 10bar4.2 符号和缩写表2中列出来了在本标准中使用的符号和缩写。表2：符号符号量值单位管子一个压力波的传播速度m/s理论计

7、算壁厚的修正值mm小于最小壁厚的补偿值mm允许小于最小壁厚的值%腐蚀或磨损的修正值mm管子的外直径mm管子的内直径mm管道的长度m载荷循环次数的期望值-导致折断的载荷循环次数-达到疲劳强度时的载荷循环次数-计算压强N/mm2临界外部压强（弹性凸起）N/mm2压力波动的波动幅度N/mm2测试压强N/mm2震波引起的压强变化N/mm2一个管弯头的中线的曲率半径mm必要的管壁厚（包括修正值）mm物修正值的理论计算的管壁厚mm直径比例关系-纵向焊缝或螺旋线焊缝的质量（许用应力的利用率）-流动速度m/s温度变化速度k/h截面面积mm2断裂伸长（）%在工厂测试时，压力测试的机的压缩力系数%非圆管的计算系数

8、钢的弹性模量N/mm2强度参数N/mm220时的屈服极限上限（最小值）N/mm220时0.2%的延伸极限（最小值）-20时，在全部伸长的0.5%的延伸极限（最小值）-20时1%的延伸极限（最小值）N/mm2在计算温度下，热屈服极限，即1%的延伸极限（最小值）N/mm2在计算温度下，1%的延伸极限（最小值）N/mm2持久强度（最小值）N/mm2在计算温度下，200000小时（平均值）的持久强度N/mm2在计算温度下，100000小时（平均值）的持久强度N/mm2安全系数-负载循环安全性-凸起的安全性-冲击压力下的反射时间s锁止机构的关闭时间s不圆度%利用率-内压强测试时，最小屈服极限的利用率-热

9、轴向膨胀系数1/K计算温度截面收缩系数-流体的密度Kg/ m3静态负载的许用应力N/mm2交变负载的许用应力N/mm2轴向应力N/mm2径向应力N/mm2永久疲劳强度N/mm2定期疲劳强度N/mm2周向切应力N/mm2对比应力N/mm2圆形误差Mm调节过程的流体速度变化（可正可负）m/s温度变化K弯头的补充符号在弯头上补偿许用壁厚差的修正值mm弯头的内直径和外直径mm非圆形弯头强度降低系数-弯头曲率半径（见图3）mm带修正的弯头内壁的必要厚度mm带修正的弯头外壁的必要厚度mm带修正的弯头内壁的施工厚度mm带修正的弯头外壁的施工厚度mm无修正的弯头内壁的必要厚度（理论计算的最小壁厚）mm无修正的

10、弯头外壁的必要厚度（理论计算的最小壁厚）mm确定弯头内侧壁厚的计算参数-确定弯头外侧壁厚的计算参数-相同壁厚的计算参数-弯头内侧的平均应力N/mm2弯头外内侧的平均应力N/mm2管内侧的应力，见图3N/mm2管外侧的应力，见图3N/mm2辅助标记最大值（比如=最大压强）-最小值（比如=最大压强）-平均值（比如=评价应力）-交变量（比如=交变应力）-5 直管或弯管对抗内部压强的计算壁厚5.1 直管的计算压强5.1.1 应用范围所给出的抗内部压强的壁厚计算公式适用条件为：直径关系不能超过的无切口的圆形截面管子在下面的使用环境：I计算温度不超过120的，主要受静态负荷的管道2）II计算温度超过120

11、的，主要受静态负荷的管道III计算温度不超过120的，主要受交变负荷的管道3）各自适用范围的壁厚计算公式见表3。不锈钢的管子要用。2）管壁温度低于-10时要特别注意钢的韧性。这时要优先使用有冷韧性特性的钢。适用低温的钢的说明见DIN EN 10216-3, DIN EN 10216-4。低温下使用规定见AD 2000附页W10。3）高温下使用规定见TRD 301附录1或AD 2000附页S2表3： 计算厚度和测试压力a) 如果没有验收测试证明，非合金材料的管子的拉伸强度不超过550N/mm2，奥氏体材料的管子断裂伸长A40%b) 屈服极限要取相关标准，规定，材料说明页或说明书上的值，必要要进行

12、插值计算。计算温度低于20时取20的值（见6.3.2）c) 断裂伸长的中间值可以采用内插值法计算，对于小于15%的拉伸采用外插值法计算d) 奥氏体钢可以在某些前提下在处，和处进行计算（见6.3.2和6.3.3.）。e) 公式（2d）是公式（2a）的数学变换，当时，它们计算的结果相同。类似的还有(3b)和(3a)，(3d)和(3c)。5.1.2 计算公式必要的壁厚为：它由表3中的计算壁厚，考虑到小于最小许用壁厚的修正值（见6.6.2），腐蚀和磨损的修正值（见6.6.2）。如果小于最小许用壁厚的修正值是用百分比%给出的，那么必要的壁厚为：表4：材料的机械特性52 弯头壁厚的计算5.2.1 概述该计

13、算规则考虑了，在弯头内部压力作用下管内侧所受的应力要大于同样壁厚同样直径的直管，管外侧所受的应力则要小些。弯头各部分的名称见图1：图1：管弯头带公式符号的图形表达5.2.2 必要的壁厚理论计算的最小壁厚为：弯头内侧：弯头外侧：如果把小于最小许用壁厚的修正值和腐蚀和磨损的修正值加进来，那么则有：弯头内侧：弯头外侧： 验算壁厚为和的施工弯头，公式则为：弯头内侧：弯头外侧： 为了避免突跃的壁厚过渡，弯头连接直管所需的过渡处斜角在计算中不予考虑。5.2.3 计算5.2.3.1 壁厚的计算无修正值的弯头内侧壁厚如下计算：参看表3。无修正值的弯头内侧壁厚如下计算：在5.2.3.2，5.2.3.3和5.2.

14、3.4给出了计算参数和的公式。这些公式与TRD 301中的一致。在5.2.3.5中给出了计算参数和的简化公式, 这个计算公式对于是准确的，对于更厚的管弯头也是安全的。5.2.3.2 给定的内直径的参数和给定的内直径的参数和由公式(25)和(26)计算出：5.2.3.3 给定的外直径的参数和给定的外直径的参数和由公式(27)和(28)计算出：由于曲率半径通常可以由确定，代入后得到：公式(25)和(27)提供相同的结果，只要代入并且对于给定的要按照公式(28)代入参数和可以根据与的关系在图4中读出。公式(26)和(31) )提供相同的结果，只要，和满足(29)和(30)的关系。5.2.3.4 相同

15、壁厚的弯头的参数和当壁厚时，必要壁厚的计算公式为：1) 对于给定内直径的弯头参数（根据公式（25）2) 对于给定外直径的弯头参数可以根据与的关系在图5中读出。公式(25)和公式(32)能够提供和公式(33)相同的结果，只要代入并且5.2.3.5参数和的简单计算对于弯头内侧：对于弯头外侧：对于公式(36) 和(3)7适用的是图4中的曲线。5.2.4 给定尺寸时的应力计算表7中公式（38）至（49）给出了应用范围I,II,III的弯管对比应力。这些应力是按照剪应力假设计算的。公式（42），（43），（48）和（49）在应用范围III其他相同前提下算出的应力比公式（23）-（33）高一点。这个小差异

16、是允许的。表5：应力计算（按照剪应力假设计算的对比应力）管弯头随着其不圆度的增加，疲劳强度损失也增加，这要按照图2计算【参考资料61，62，63】。壁厚要按照表3的应用范围III通过一个与损耗系数相乘的强度系数K确定。图2：管弯头随着截面不圆度，疲劳强度的损失表3：给定内直径下的参数和表4：给定外直径下的参数和表5：在相同壁厚的弯头时参数 6 按照表3进行管计算的说明6.1 概述参看参考资料【1】至【5】这些计算适用于受内压的管子。表3中的公式(2a,2b), (3a,3b,3c,3d)和(4)是以剪应力假设为基础的：只考虑最大的和最小的主应力（管的内压产生的应力通常为和，只要由于内压和其他负

17、荷造成的纵向应力界于和极限值之间，也就是说，只要满足下面的条件，计算结果就不受影响：对于公式（2a,2b）对于公式（3a,3b）对于公式（3c,3d）和（4）如果应力超过了上述极限值，那么要考虑章节7.6.2 计算压强计算压强是指在各种运行状态下管内部的正压力。计算压强要使用a)和b)中较大的一个值。1） 保险装置上最大可能的正压强，加上保险装置和最低管道点的高度差压强。下面峰值压强的组成部分（最大可能的内部正压力），它由在预期运行状态下包括由于高度差造成的压力升高，压力损失和动态过程（比如震波）等得出。， 当峰值压强的作用时间超过了全部运行时间的10%， 当峰值压强的作用时间不超过全部运行时

18、间的1%中间值可以用线性内插值法计算出。在b)中列出的由于震波而减弱的峰值压强只适用于计算主要受静态负载的计算（应用范围I和II）。对于计算交变载荷（应用范围III）以及按照6.3限制交变载荷时就要使用由于震波影响的实际峰值压强。对于流体介质尤其要注意动态压力变化（比如震波）。6.3 许用应力6.3.1 概述许用应力是。 的写法是从管道计算的国际规则中拿来的。 参数给出了，在这个应力下哪个使用效率对应于该强度系数。表3中给出了安全系数和使用效率的值。如果无缝钢管焊缝质量，并且在工作中不超过负载循环安全性对应的循环载荷次数，那么在交变应力下只计算主要静态应力（应用范围I）就够了。循环载荷次数是根

19、据不同的拉伸强度，按照下面列出的作为计算基础的许用应力在表6和7中给出的，表6：不锈钢的负载循环极限次数（从章节6.3.4的图6中得出）N/mm2 N/mm2350-450 500 550 600 650160100000>100000>100000>100000>1000001805000090000>100000>100000>100000200300005000080000>100000>100000250-17000260004000056000300-6000022000350-10000表7：外直径114.3mm不锈钢的负载循环

20、极限次数质量特性按照DIN 1630, DIN EN 10208-2或是其他类似标准和规则（从章节6.3.4的图7中得出）N/mm2 N/mm2350 400 450 500 160>100000>100000>100000>10000018070000>100000>100000>100000200->100000>100000250-700006.3.2 应用范围I，不超过120，主要受静态应力作为强度参数要使用20的屈服极限的最小值。 对于允许工作温度超过50，按照DIN EN 10216-3的细晶粒建筑钢和奥氏体钢，则要使用工作温度

21、的屈服极限。温度低于20要使用20的屈服极限。如果使用的特种钢， 其屈服极限的最小值与拉伸强度的比值很高， 强度系数K最多只能用下述值:：对于非调质钢：对于调质钢以及微合金的，低碳的轧钢。只要能够提供足够的和验证了的工作稳定性（或是合适性证明），那么可以使用与上述界限值不同的值。对于由（或）4）的钢种制成的管道，要验证其足够的工作稳定性。这些管子的计算效率的和工作效率必须处在范围（或）。对于由”新”钢或那些毫无疑问能自己足够工作稳定性的钢，对于使用（或）要提交合适性证明。所使用的钢必须有足够的形变能力。20下纵向样件的断裂拉伸的的下限为。对于奥氏体钢，如果它在20时其0.2%延伸极限与拉伸强度

22、的比值，那么该管子可以用1%延伸极限进行计算。给出的安全系数都是最小值。它们取决于纵向样件5）在20时材料的断裂拉伸。中间值可以用线性内插值计算，对于小于15%的延伸可以用外插值计算。4）可以有和替换5）如果在材料表中给出了截面上的断裂伸长，那么可以对计算安全系数的延伸值提高2个单位。如果没有验收测试证明，非合金材料的管子的拉伸强度不超过550N/mm2，奥氏体材料的管子断裂伸长。6.3.2 应用范围II，超过120，主要受静态应力在计算中使用的许用应力是下面两个强度系数除以安全系数所得值的最低值。1）热屈服极限，在计算温度（单位）和安全系数S=1.5 对于有验收测试证明（按照DIN EN 1

23、0204）的管子，对于发货S=1.7对于有验收测试证明（按照DIN EN 10204）的管子对于屈服极限与拉伸强度的比值0.5的奥氏体钢，可以用1%延伸极限代替进行计算。120至200的强度系数可以用100和200作为边界进行线性内插值，如果没有100的强度系数，那就用20和200作为边界。对于按照DIN EN 10216-1, DIN EN 10217-1和DIN 1630无验证的强度系数的管子，在高温时要将安全系数提高20%。2） 在计算温度下的定期疲劳强度定期疲劳强度计算的前提是管子要有DIN EN 10204的验收测试证明。要注意：a) 200000小时的定期疲劳强度（最小值）（最小值

24、）=（平均值），安全系数S=1.0 6）或者如果200000小时的值不存在。b) 100000小时的定期疲劳强度（最小值） 在计算温度下，安全系数S=1.5。对于较短的使用寿命，比如试验装置，可以用更短的参考时间的定期疲劳强度来计算。前提是，该装置要相应地进行监控6）。6）DIN EN 10216-2包含了200000小时的定期疲劳强度。使用200000小时的长期值进行计算，要特别考虑TRD 508附录1。6.3.4 应用范围III，不超过120，主要受交变应力6.3.4.1 概述对于受交变负载的管子除了要按照应用范围I进行抗变形计算，还要研究交变负荷的定期疲劳断裂和永久疲劳断裂。a) 抗变形

25、的计算这个计算要按照应用范围I，6.3.2来进行。b) 定期疲劳断裂和永久疲劳断裂的测试根据在管内出现的压力波动的频率和波动幅度，要进行定期疲劳断裂的测试以及永久疲劳断裂的计算。无缝或焊接的钢管对于定期或永久疲劳强度的极值曲线在图6和图7中表达了出来。这是在对各个固定波动幅度的内压强波动试验中得出的。在这个韦勒疲劳曲线中，已经考虑了表面，形状，材料和焊接方法的影响，所以在使用中不需要再次考虑这些影响因素。因此没有出现在公式(4)中。这个疲劳强度值适用的前提条件是管子有很高的质量特性，比如对于焊接管子，要满足DIN EN 10217-1, DIN EN 10208-2或其他类似的对应于的供货条件

26、的要求。更重要的是，管子焊缝处的形状变形要小。对于无缝管适用图6中的疲劳强度值。对于外直径的，且有很高质量特性（按照DIN 1630, DIN EN 10208-2或其他类似的的供货条件）的无缝钢管，可以按照图7选更高的疲劳强度。对于材料为St35 NBK（DIN EN 10305-1，无缝）和St37-2 NBK（DIN EN 10305-2，焊接的，）的精密钢管，在计算时可以用的永久疲劳极限。【3】图中的值适用的是形状误差在许用公差范围内的直管。另外还要注意：对于内表面严重腐蚀的管子，疲劳强度会大幅下降。在整个零件寿命中其他的影响因素，比如表面损伤，见【14】。6.3.4.2 相同波动幅度

27、的循环载荷计算要按照公式（4）针对定期疲劳断裂进行。管的许用应力要在图1和2中根据断裂循环载荷次数来确定。这里表示在整个规定的工作时间中的循环载荷次数，是循环载荷安全性。【15，16，17，18】。如果工作负载已知，那么循环载荷安全性就够了。如果预计有腐蚀或其他表面损伤的出现，那么建议提高。对于永久疲劳断裂的计算，许用应力为：作为安全系数要使用S=1.5。图6：外直径大于114.3mm的无缝钢管的疲劳强度图7：外直径的无缝钢管的疲劳强度品质特性按照DIN 1630, DIN EN 10208-2 或类似的标准和规则6.3.4.3 不同波动幅度的循环载荷内部压强值不同的管子，不能直接计算其壁厚。

28、研究时要验算其在工作过程中可能出现的损伤。参考文献见【14，19到23】。这可以用线性损伤积累假设（“Miner假设”）。对此要找出不同压强波动幅度中最不利的压强组合，然后在图6或7中找出相应的。由公式（4）得出的应力波动幅度由给定的工作循环载荷次数可以得出对于损失D的条件：如果不清楚总的工作负荷，而是给出了流入和流出的压力变化情况，那么要按照负载循环安全性来计算。6.4 计算温度计算温度是用于确定强度系数的管壁温度。对于未加热的管子，计算温度是在考虑了所有工作状态后，流体介质可能达到的最高温度。如果定期疲劳强度对于管壁计算很重要，那么计算温度要比流体介质温度多加5K（测量公差）。TRD 30

29、0和AD 2000附页B0包含了加热管子计算温度的说明。对于6.3.3（应用范围II）的管子，只能短时间地超过计算温度10K，如果超温的总共时间不超过总工作时间的5%。6.5 震波的考虑动态的压强变化（震波）要加在正常工作时的静态工作压强上计算。对于在高温下针对定期疲劳强度布置的管道，这种压强升高只能在对热屈服极限的安全性检查予以考虑。如果管道里的流动速度发生盖板，比如通过关闭和开启锁止和调节机构，泵的启动和关闭，涡轮机，压缩机或其他。水冲击是一个负震波的结果。它是由于水柱断开后，通过后续的，未缓冲的回流水柱在锁止机构上产生的负压而形成的。对震波强度最重要的影响量是管长, 控制机构的关闭或调整

30、时间，流体流动速度和压力波在介质中的传播速度。在不考虑流体中摩擦影响的情况下，突然出现的速度变化是：最大的压强变化为：最大的震波（Joukowsky-冲击波）应按照公式（6）计算，如果流体速度突然从减小为=0，比如在一个很短的关闭时间（，且反射时间）内）。压力传播速度的计算可以按照【31】进行。对于厚壁的液压管道，水或稀的油压力传播速度的平均值为。对于薄壁的远距离管，这个值可以降到。上面所述的公式只能用于震波的近似计算。所以在这里建议，对受震波威胁的管道（包括高压缩气体）仔细研究，以考虑到所有的影响因素和降低震波的措施（比如结构性的）。6.6 修正值c 6.6.1 概述修正值有小于许用壁厚的修

31、正值和腐蚀或磨损修正值组成。6.6.2补偿小于许用壁厚的修正值对于所有的应用范围都要在无缝管的生产时对计算出的壁厚用进行修正。和的值在不锈钢的交货技术条件里确定了。如果小于许用壁厚的修正值以百分比形式给出，那么计算的mm单位的绝对值如下：对于本标准应用范围内的管的计算，只有在管全长上允许的最小壁厚的低于量才需按照供货技术要求予以考虑。其他只发生在局部的最小壁厚的下溢，即使在供货技术要求中规定了，也不需要在计算修正值时注意。6.6.3考虑到腐蚀或磨损的修正值在修正值中考虑到了由于腐蚀或磨损而引起壁厚的减少。该值要按照环境和介质来确定。修正值没有考虑到由于腐蚀造成的疲劳强度的减小(见6.3.4)。

32、对于铁氏体钢通常就足够了。对于奥氏体钢一般不用考虑对腐蚀的修正值。如果成功预防了腐蚀，或是使用中无磨损，那么在计算时可以去掉该修正值。应力裂纹或其他类似现象引起的材料影响要特别注意，修正值并不能对此进行补充。6.7 单独管子的测试压强在生产车间里对直管进行内压强试验所使用的测试压强通常在会在供货技术条件中给出，或是由生产商和订货商商量确定。如果要在管子内纤维上避免超出屈服极限，那么在形变能量假设下，测试压力不能超过：测试时在压力机上出现的纵向应力卸载，以及为了保持管端密封而施加压力时，需要考虑参数。对于管子，参数的计算方法为：屈服极限或的使用效率通常为， 以使得屈服极限的上部区域和0.2%延伸

33、极限区域的不稳定性考虑了已经出现的剩余应变。如果生产商和订货商确定的测试压强高于按照公式(5)通过选择所得到的值，那么结果将是最小壁厚其他地方的单向屈服和管子直径公差带的扩大。7 管子的计算基础7.1 概述通常壁厚的计算只要考虑内压产生的静态负载（按照应用范围I，II），就像表6和7中见到的那样。如果超过了交变循环次数的极限值，那么就要按应用范围III来计算和检查，出现的附加应力（包括交变应力）必要时也要考虑。与全部交变应力（见7.4.3），对于定期疲劳断裂强度，循环载荷安全性至少应为；对于永久疲劳断裂强度，循环载荷安全性应为其1.1倍。7.2 附加负载7.2.1 概述管道最重要的附加负载由7

34、.2.2至7.2.7中给出的判断依据得出。7.2.2 由于管道自重引起的均布载荷弯曲力矩，包括镀层，衬里，绝热层，管内物体，雨雪压力，装配件对于不埋地的管道，布载荷引起的弯曲扭矩会产生轴向应力。同样必须注意在局部支承处出现的应力。7.2.3 对于埋地管，地面和交通在切向上引起的弯矩壁厚和直径关系为的钢管对于平常的埋地要充分地测量。作为平常的埋地这里认为钢管上面的覆盖厚度为1m-6m，并且交通负载不超过SLW 60。特殊的载荷证明只有在不遵守这个界限值才必要。对于平常的埋地还要注意DIN 2460和DIN2470的说明。无缺陷的沟底和管道沟的仔细填埋可以有利于管道的负载，特别是对于大直径的管。【

35、39-44】【45，47，58】给出了埋地管的应力和变形计算方法。7.2.4 在铺设时管轴的弹性弯曲造成的弯矩由于管轴的弯曲半径为r的弹性弯曲引起的轴向上应力为：7.2.5 由于受阻的热膨胀引起的力和力矩以及有此产生的轴向应力由于受阻的热膨胀引起的力和力矩，对于平面系统上的直管产生轴向应力，对于空间系统上的直管还产生扭转应力。对于受阻的热膨胀，管壁厚的变大并不表示结构的改善，而是进一步提高了强制力。受阻的热膨胀引起的应力可以通过有目的的选择管线路，正确的布置固定点以及通过装入膨胀平衡物处理好一点。另外在工作状态中力作用可以通过在组装中对管子的预紧来避免。在地下铺设的管子可以在与装配状态

36、7;30K的温度误差内舍弃验证。7.2.6 在管壁厚上不均匀的温度分布在管内侧和外侧之间的温度差为时，对于直径关系不超过的管子，管壁的热应力在切向和轴向可如下近似算出：在较冷的一边产生拉应力。对于更精确的计算，特别是较厚的管壁，参见【5】，【46】。当温度变化速度为时，对于非合金和低合金的钢管，管内的热应力近似为：对于奥氏体钢管相当多的热应力是通过突然的加热和冷却产生的。【5】，【47】，【48】和TRD 301里有很多对于温度变化速度和热冲击的详细说明。7.2.7 由于不圆度形成的切线弯矩如果非圆管受内压强，就会在管壁上产生且向的弯曲力矩，因为内压强企图将非圆截面挤成圆形。对于一个与圆有半径

37、误差的椭圆截面，其最大的切应力位置在椭圆的顶点处。它的值可以如下计算：且其参数为对于主要受静态内应力的管子，一般不用考虑非圆截面引起的应力。对于交变内应力，按照货技术条件（比如DIN 1630, DINEN 10208-2, DIN EN 10216-1, DIN EN 10217-1），在图6和7中的疲劳极限值已经考虑了许用不圆度。对于其他的不圆度，要把相应的弯曲应力按照公式（14）与内部压力和其他附件载荷造成的应力进行叠加。作为对比值图6和7与表3的安全系数要使用应用范围III。对定期疲劳断裂或永久疲劳断裂的评价可以按【49】进行。7.3 外压强在外压或内压作用下的管子，要验证其抵抗凹凸变

38、形的安全性。同时出现的外压和内压要加在一块。一个圆管出现弹性凹痕的临界外压强为：形状误差严重损害了凹痕处的强度。如果再考虑到管的不圆度，通常的安全系数至少要求为。如果只出现负压或是外界正压力加上现有的负压不超过0.1N/mm2 (=1bar)，这样就只需要对壁厚直径关系的管子进行凹痕验证。对于埋地的管道，还要在考虑到预定地面压强的情况下进行一个凹陷变形安全性的验证。7.4 应力评价基础7.4.1 概述应力可以按其原因和影响分类。它们可以按照应力分类方法【51至54】或是按零件屈服设计来评价。两种方法可以提供几乎一样的安全技术结论。7.4.1.1 应力类别根据零件上应力的原因和影响可以抱应力如下

39、分类：l 主应力l 次应力l 应力峰值由于它们不同的安全计算含义，它们可以用不同的许用值。应力分类方法即可以用于静态的，也可以用于交变的应力，并且一理想弹性计算应力为前提。 但它不适用于温度性计算。7.4.1.2 主应力这是指那些由外力产生自重的线性分布的应力或是应力部分。这些载荷在截面产生塑变后还保留。 此类载荷有：l 内外压力l 埋地管道的地面和交通压力l 露天管道的自重，雨雪压力7.4.1.3 次应力次应力是那些由受阻热膨胀或是几何形状的不连续性引起的线性分布的应力或是应力部分。此类载荷有：l 管道的受阻热膨胀l 壁厚的不均匀温度l 不同几何形状（比如不同壁厚，戴上的环，与地面的过渡）在

40、过渡区不同的膨胀特性在过度负载下，次应力可以塑性变形下减小和消失。对于静态载荷为主的负载，它们不会引起管道失效。但是在交变载荷下，由于反复变化的变形，它们常常造成疲劳断裂。7.4.1.4 应力峰值应力峰值是那些与主应力和次应力在小范围叠加的，非线性分布的应力。它们会造成局部的变形，但是不会造成总结构明显的变形。它们与主应力和次应力一起，只在考虑零件疲劳特性时有意义。属于应力峰值的有：l 缺口应力l 孔边缘应力l 管道开启和关闭形成的热冲击产生的应力7.4.2 零件屈服设计这里要研究和评价组成零件特性。对于不均匀负载的零件要考虑，对于局部过量的弹性负载，之前负荷较少的零件部分会更多地承担。这可以

41、导致更充分的零件使用。这种方法只能应用于主要受静态负载的零件。它可以用于评价分支管，弯头和由于载荷传导而局部负载的管子。7.4.3 对比应力要评价一个多轴应力状态，可以使用剪应力假设或形变能量假设。 对比应力可以如下得到：c) 按照剪应力假设d) 按照形变能量假设两个公式的前提都是，上述应力为主应力。根据载荷状态在公式中要带入应力本身或应力波动幅值。剪应力假设是表3公式的前提，见章节6。公式（17）（18）即适用于应力分类，也适用于按照零件屈服设计的评价。【51】和TRD 301附录17.4.4 应力的限制许用应力的确定取决于计算方法和管子的安全技术要求。其说明见【45，51，52，53，54，55，56】，TRD 301附录1和AD 2000附页S2。40