无缝钢管的“刚性”在工程里通常用抗弯刚度 E·I或单位长度挠度来衡量,而不是单一材料参数,天津大无缝钢管销售集团有限公司把常用、且可直接套用的计算逻辑做了精心总结。
核心公式
截面惯性矩(圆环)
I = π·(D⁴-d⁴)/64 [cm⁴]
D:外径 cm;d = D-2t 内径 cm;t 壁厚 cm。
抗弯刚度
E·I = 2.1×10⁵ MPa × I [N·cm²]
(20#、Q235、Q345B 在常温下弹性模量均取 2.1×10⁵ MPa,温度>100 ℃时再乘折减系数 kT)
简支梁最大挠度(均布荷载 q)
fmax = 5·q·L⁴/(384·E·I) [cm]
q 单位:N/cm;L 跨度 cm。
刚度控制的最大跨距(允许挠度 f0 = L/250 或 0.002L)
Lmax = ³√(384·E·I·f0 / 5·q) [cm]
实际支吊架间距取强度 Lmax1 与刚度 Lmax2 的较小值。
完整算例(φ325×8 无缝钢管,保温 50 mm,常温)
基本参数
D = 32.5 cm t = 0.8 cm d = 30.9 cm;
I = π·(32.5⁴-30.9⁴)/64 = 10 016 cm⁴;
q = 1402.9 N/m = 14.03 N/cm(含管重+保温重+介质重)。
刚度跨距(取 f0 = L/250)
Lmax2 = ³√(384×2.1×10⁵×10 016×0.004 / 5×14.03)
= 27.4 m。
强度跨距(许用应力 112 MPa,W = 616 cm³)
Lmax1 = 13.1 m。
结果
控制值 13.1 m,与规范表格完全吻合。
壁厚对刚度的灵敏度
外径 108 mm 时,t 从 3 mm 提到 6 mm,I 提高 4 倍,E·I 同步提高 400 %,重量只增加 94 %——壁厚每 +1 mm,刚度增幅 ≈ 70 %~100 %,性价比明显优于加大外径。
温度修正
当设计温度 T>100 ℃,弹性模量折减系数 kT 可近似取
kT = 1 – (T – 100)×0.000 25
150 ℃ 时 E 折减约 1.25 %,300 ℃ 时约 5 %。

常用规格速查表(E = 2.1×10⁵ MPa,I 已算好)
| 规格 | I/cm⁴ | E·I/(kN·cm²) | 理论重量/kg·m⁻¹ |
|---|---|---|---|
| φ76×4 | 260 | 5.46×10⁵ | 6.8 |
| φ108×6 | 1 005 | 2.11×10⁶ | 15.1 |
| φ159×6 | 3 526 | 7.40×10⁶ | 22.6 |
| φ219×8 | 10 525 | 2.21×10⁷ | 41.6 |
| φ325×8 | 10 016 | 2.10×10⁷ | 62.5 |
| φ426×10 | 28 580 | 6.00×10⁷ | 102.6 |
总结
壁厚每加 1 mm,刚度翻倍,重量只涨三成——用刚度换安全,比盲目加大管径更省钱。
天津大无缝钢管集团现货充足,壁厚从 3 mm 到 25 mm,一键算出 E·I,支吊架间距直接锁定。
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