【科普貼】管材設計壓力、工作壓力、公稱壓力與管系列S的關系

一、什么是公稱壓力PN(MPa)？?

與管道系統部件耐壓能力有關的參考數值，是指與管道元件的機械強度有關的設計給定壓力。?

公稱壓力一般用PN表示。?

二、什么是工作壓力？?

是指為了管道系統的運行安全，根據管道輸送介質的各級較高工作溫度所規定的較大壓力。?

工作壓力一般用Pt表示。?

三、什么是設計壓力？?

是指給水管道系統作用在管內壁上的較大瞬時壓力。一般采用工作壓力及殘余水錘壓力之和。?

設計壓力一般用Pe表示。

四、什么是試驗壓力？

管道、容器或設備進行耐壓強度和氣密性試驗規定所要達到的壓力。

試驗壓力一般用Ps表示。?

?

公稱壓力、工作壓力、設計壓力之間的關系

公稱壓力是為了設計、制造和使用方便,而人為地規定的一種名義壓力。這種名義上的壓力的單位實際是壓強，壓力則是中文的俗稱,單位是“Pa”而不是“N”。

公稱壓力英文是nominal pres-surenomina:l in name or form butnot in reality(名義上的,有名無實的)。壓力容器的公稱壓力指的是壓力容器法蘭的公稱壓力。

壓力容器法蘭的公稱壓力一般分成7個等級,即0.25、0.60、1.00、1.60、2.50、4.00、6.40MPa。? ?

公稱壓力、設計壓力、工作壓力三者關系：

三者的關系：公稱壓力≥設計壓力
? ? ? ? ? ? ? ?設計壓力=1.5×工作壓力

（根據GB/T50332-2002 給水排水工程管道結構設計規范中的壓力管道內設計內水壓力標準值）

管材較大允許工作壓力，公稱壓力根據溫度對壓力折減系數進行修正

MOP= ?PNXfT

式中MOP——較大允許工作壓力（MPa）；

PN——公稱壓力（MPa）；

fT——50年壽命要求，溫度對壓力折減系數

?

管材環應力σ 隨壓力P變化，當σ = 設計σD時，其管材達到設計要求的較大值,σD在給定的使用條件下不變

無論是在工程上還是在實驗室，P是可以設定的，根據需要而定；而σD是材料本身特有的，與高分子鏈之間的結合力（強度）有關；

當外界條件變化時，如溫度等變化時， σD發生變化。

對管段沿直徑截取一半，并對該部分管段進行受力分析。（注意要假設是薄壁管）管道內靜液壓P垂直于直徑方向，均勻作用于管壁，其大小由壓力表指示。則作用于整個橫截面,沿直徑一側的作用力F1可以近似為：F1＝P·(dn－en)·L

與這個靜液壓總和相平衡的管壁內的環應力為σ， σ不易直接測量,但可以通過受力分析后證明確實存在），其方向指向環向。由圖分析：作用于橫截面另一方向的總的作用力F2為：

F2 ＝ 2·σ·en·L

當管材內部建立壓力P時，管材才產生應力σ，否則σ 不出現。

當管材正常工作時，F2和F1同時作用于該管段,其大小相等，方向相反，

于是：

P·(dn－en)·L＝2·σ·en·L

則：σ＝ P（dn－en）/ 2 en

該關系式的重要性在于將管壁內的環應力 σ 與實際工程的參數P聯系在一起；

該關系式只是一種近似；?

應用：

S系列也依據此建立。

管系列“S”是由“5、4、3.2、2.5、2”五個優先數組成的“優先數系”。一般表示為：“S5、S4、S3.2、S2.5、S2”，它們是一組公比數近似為“1.25”的等比級數。

S系列是給定值，其設定,遵循了一些數學規則之所以給S以特定值，主要是考慮擠出模具尺寸不可能是無限制的。

一般的: Scalc = dn- en/2 en??

則計算管值：Scalc =σ/ P

?

壓力公式

S（管系列）=dn- en/2 en?=（SDR-1）/2?

σS（設計應力）=σLPL/C

MOP（較大工作壓力）=2*MRS/C*SDR-1

SDR=Dn/En

PN=2σS/（SDR-1）

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