<p class="ql-block">1.弯头或弯管（以下统称”弯头“），如图所示。</p><p class="ql-block">弯头有外弧、内弧及中侧弧。中侧弧为图中平面R1对应的外侧壁线。由直管弯制成型的弯头，在成型后这3处的壁厚不相同。假定用t_e、t_i、t_r分别表示弯头在外弧、内弧和中侧弧处的壁厚，按照ASME B31.3、ASME B31.1、GB/T20801.3、GB/T32270等管道规范中的弯头壁厚计算方法可知，从小到大的壁厚排序应是：t_e＜t_r＜t_i。意味着在相同压力下，因受压截面不同，其所产生的应力也不相同：内弧侧受到最大的应力、外弧侧受到的最小的应力，中侧弧受到居中的应力。中侧弧（半径R1）的截面与直管载面实际上是相同的，因此其与直管在相同压力下产生的应力相同，即t_r的值与相同条件下的直管壁厚计算值t_p相同。弯头由直管压制成型的结果，也是内弧侧增厚、外弧侧减薄，与实际需要的壁厚趋势是一致的。</p> <p class="ql-block">2.无论是直管还是管件（如弯头、三通等），计算壁厚t并不是“设计壁厚（公称壁厚）”。在计算壁厚值t的基础上其还要计入腐蚀裕量及可能的其他裕量（如磨蚀、螺纹深度、凹槽深度等），假定这个裕量为C2，这个壁厚值一些规范上称作“（所需的）最小壁厚tm”，如ASME B31.3、ASME B31.1。</p><p class="ql-block">在tm的基础上再计入壁厚负偏差C1并适当取值（通常是按管表号取）后的壁厚为设计壁厚，也称公称壁厚（名义壁厚）、采购壁厚，用Tn表示。</p><p class="ql-block">Tn扣除按壁厚负偏差的值记作T，有规范称之为最小厚度（如GB/T20801.3），其与前述tm很接近，但在多数情况下是不相等的。如果在T的基础上再扣除腐蚀裕量等C2的值称为有效壁厚Te，其与前述计算值t很接近，但在多数情况下是不相等的。可见T≥tm；Te≥t。</p><p class="ql-block">关于弯头，具体来说如下：</p><p class="ql-block">1.1.ASME B31.3、ASME B31.1中将计算壁厚t与腐蚀裕量等C2的加和称之为最小壁厚tm。这两个管道规范均说，从内弧面到外弧面以及沿弯曲长度的厚度变化应是渐进的；按规范计算的厚度要求适用于弯曲的中心点γ/2连线分别在内弧面、中性侧（半径）、外弧面处的壁厚值；弯头端部（切线处）的最小厚度不得小于按直管壁厚公式所得的最小壁厚值。</p><p class="ql-block">1.2.GB/T20801.3-2020中，“（所需的）最小壁厚tm”称之为设计壁厚Td，但也说有时也可用“最小壁厚T”替代，其定义的“最小壁厚T”是指管道的公称壁厚Tn扣除壁厚负偏差C1后的值。对于弯头（弯管）规定“在弯制成型后的端部最小壁厚应不小于直管设计厚度Td”，即不小于tm。</p><p class="ql-block">1.3.GB/T32270-2024（压力管道规范 动力管道）、GB50764-2012（电厂动力管道设计规范）、DL/T5054-2016中也称作最小壁厚，符号是Sm。但却将Sm与壁厚负偏差之和称为“计算壁厚Sc”。对于弯头，该规范明确，Sm是成型件外侧和内侧允许的最小壁厚，不应包括弯制过程中的工艺减薄量和弯制选用管子负偏差的附加值；弯管或弯头任何一点的壁厚，不应小于弯管（弯头）相应点的计算壁厚，“且外弧侧壁厚不应小于相连管子的最小壁厚（Sm）”。注：这一要求较GB/T20801保守。</p><p class="ql-block">1.4.SH/T3059-2012（石油化工管道设计器材选用规范）说“弯管弯曲后的最小壁厚不应小于相连直管扣除负偏差后的壁厚值”。该规范还允许采用验证性试验（爆破压力）决定最大许用工作压力。爆破压力是基于标准抗拉强度值的环向应力（还需乘以实际抗拉强度与规定的抗拉强度的比值）推算而得。</p><p class="ql-block">通过比较发现，一种说法是“弯头端部最小壁厚应不小于按直管计算所得的最小壁厚tm”，一种说法是“外弧侧壁厚不应小于相连直管的最小壁厚”。由于t_e＜t_r＜t_i，显然，后一种要求更保守。</p> <p class="ql-block">3.GB/T20801.3-2020，第5.1.2.4条中对GC1级管道和剧烈循环工况的管件（弯头）应“符合GB/T12459-2017附录B的最小壁厚要求”；5.1.5条说，短半径弯头“应符合GB/T12459的规定”，“弯头中心线所在平面的内弧侧壁厚不小于管件公称壁厚的1.25倍者，其最大允许工作压力与采用验证性压力试验方法确定的最大允许工作压力相同”，“内弧侧壁厚小于管件公称壁厚的1.25倍者，其最大允许工作压力应不大于按验证性压力试验方法确定的最大允许工作压力的80%”。</p> <p class="ql-block">4.GB/T12459-2017第4.2中规定了3条。第1说“管件的设计应保证管件与其连接的相同规格、相同材质和壁厚的无缝直管具有同等的承受内压的能力”。第2条说按本标准生产的管件，应按以下3个方法进行设计，分别是附录A的验证性压力试验法、附录B规定的最小壁厚要求、附录C的采用数学分析或其他应力分析法。第3条说制造商应提供数学分析、基本设计计算或成功的液体爆破验证报告。</p><p class="ql-block">GB/T 12459的图13为焊接端部过渡段的最大包络线，端部尺寸规定了最小壁厚tmin和最大壁厚tmax。规定，最小壁厚tmin应为公称壁厚Tn的0.875倍（合同另有规定者除外）；管件端部最大壁厚取值分2个情况：</p><p class="ql-block">当以最小壁厚订货时，为tmin+4mm或1.15tmin中的较大者；当以公称壁厚Tn订货时，为tmin+4mm或1.10Tn中的较大者。</p><p class="ql-block">GB/T 12459的8.2条，“除非合同另有规定，管件端部壁厚应不小于公称壁厚的87.5%”。意味着弯头端部的壁厚可以为0.875倍的Tn，即其可以小于公称壁厚Tn。</p> <p class="ql-block">5.GB/T 12459附录B中规定：对于弯头外弧侧最小壁厚不小于直管公称壁厚Tn；弯头中心线所在平面的内弧侧最小壁厚Ti=Tn×k。其中k是壁厚系数，R=1.5D的长半径弯头时k=1.1，R=1.0D短半径弯头时k=1.25，3D弯头时k=1.04。</p><p class="ql-block">显然，附录B与8.2条等规定的管件端部壁厚不小于0.875Tn不同。对于弯头壁厚，附录B分别要求了外弧最小壁厚和内弧侧最小壁厚。对于外弧侧最小壁厚，要求不小于直管的公称壁厚Tn，这与前述2部分（3）中的GB/T32270-2024等动力管道规范的要求还保守。但是，其内弧侧最小壁厚的条件，却发现并不那么保守，k系数太小，使得其并不能保证满足按管道规范进行计算的最小壁厚tm值要求。</p> <p class="ql-block">6.假定GB/T 5310的20G，DN300，设计压力P=10MPa，设计温度T=350C；腐蚀裕量CA=1.5mm；壁厚负偏差均按-12.5%。按GB/T20801.3中的方法进行计算。</p> <p class="ql-block">按照GB/T12459的规定，此例中弯头端部的实际壁厚最小可为：</p><p class="ql-block">0.875×17.48=15.295mm。</p><p class="ql-block">取15.3mm。</p><p class="ql-block">弯头端部的最大壁厚可为：</p><p class="ql-block">MAX（15.3+4,1.1×17.48）=19.3mm。</p><p class="ql-block">可见此弯头的端部壁厚在15.3mm~19.3mm都是在允许范围内。</p><p class="ql-block">（1）当弯头为长半径时：</p><p class="ql-block">按照GB/T 12459附录B，弯头内弧侧最小壁厚：</p><p class="ql-block">Ti=Tn×k=17.48×1.1=19.23mm。</p><p class="ql-block">19.23mm<20.37mm。</p><p class="ql-block">说明弯头内弧侧最小壁厚Ti不满足要求。</p><p class="ql-block">按照GB/T 12459附录B，弯头外弧侧最小壁厚不小于Tn即为17.48mm。从上表计算知，实际上弯头外弧最小壁厚达15.19mm即可满足规范值。显然，按此规范的外弧壁厚显得很保守。</p><p class="ql-block">（2）当弯头为短半径时</p><p class="ql-block">按照GB/T 12459附录B，弯头内弧侧最小壁厚：</p><p class="ql-block">Ti=Tn×k=17.48×1.25=21.85mm。</p><p class="ql-block">21.85mm<24.01mm。即内弧不满足要求。</p><p class="ql-block">按照GB/T 12459附录B，弯头外弧侧最小壁厚不小于Tn即为17.48mm。</p><p class="ql-block">从上表计算知，实际上弯头外弧最小壁厚达14.64mm即可满足规范值。</p><p class="ql-block">显然，按此规范的外弧壁厚显得很保守。</p>