在弄清楚影响管道压力等级的设计条件和影响因素之后，就可以进行压力等级确定了。这里仍将压力等级分成公称压力等级和壁厚等级两部分分别介绍。
一、管道压力等级确定的原则
管道压力等级的确定应遵守以下三个原则：
1、弹性准则
在进行金属材料强度分析时，可用的分析方法是很多的，如弹性分析法、极限分析法、安定分析法、疲劳分析法、非弹性分析法、试验应力分析法等。但目前应用最多的仍是弹性分析方法，如我国的压力容器规范GB150就是采用这种方法。安定分析法、非弹性分析法和试验应力分析法等在现在的工程设计中也时有用到，只不过没有普及而已，如JB4237《压力容器分析设计方法》即是突破了弹性理论的范畴，使得设计更先进、更科学，但它受材料制造、检验、监察、安全评定手段等因素的制约尚不能在大范围内应用。极限分析法和疲劳分析法则常分别用于高温蠕变和交变应力情况下的材料强度分析。有关这方面的知识将在第六、第七章中介绍。
SH3059标准给出的管道壁厚计算公式是按弹性准则导出的，即将材料限制在弹性范围内。这个准则同样也反映在法兰和阀门的温度－压力对应值的计算方法上。
2、等强度原则
管道中的组成件比较多，而且每个元件都有各自的应用标准。等强度原则就是指同一管道中各个元件具有对介质相同的适应性、相同的强度和相同的寿命（可拆的易损件如阀门填料、垫片除外），它主要体现在材料的配伍和应用标准的选用上。当然，这些元件也应按两部分分开来说，就具有公称压力等级的管道元件来说，应力求选用同一应用标准或相近的应用标准，它们的温度－压力表也应该相同或相近。对于用壁厚等级表示的管道元件，应选用同一体系的应用标准，而应用标准中关于强度的定义就已经说明了它们遵循等强度的原则，而且这个等强度原则是通过管道壁厚等级号（通常称为管子表号）来表示的。以前，有一些设计人员认为，同一个管道中一些管件如弯头、三通、异径管等由于存在应力集中的问题，其壁厚等级应比管子高一级。这种看法是不对的。
3、靠系列原则
前面已经讲过，压力管道的组成件都是标准化、系列化的。这样做有以下几个优点：
a、互换性好；
b、便于大规模工业化生产；
c、备材、保管、施工管理费用低。
事实上，在石油化工生产中，由于介质种类很多，操作参数也在很宽的范围内变化，要实现对每个操作工况都取理想化的压力等级是不现实的，也不一定是经济的。例如，在一个石化装置中，如果完全按理论计算选取管道的壁厚值，对于DN100的管子来说其壁厚就可能有4mm、4.5mm、5mm、5.5mm、6mm、6.5mm、7mm、8mm、8.5mm、9mm等十个系列之多，而且个别壁厚系列的数量可能很少。在这种情况下，管子制造商就不得不频繁的调整其生产参数，大大增加了其生产成本。而管件制造商也不得不频繁的调整其生产参数和模具，生产成本更高。同样，由于管子、管件种类增加，采购，施工等管理费用也将增加。为此，各个国家、各个行业都推出了相应的应用标准，将常用的管子、管件、法兰等组成件进行适当的归类，使其形成标准系列。压力管道设计人员在设计中应尽量选用标准的管道组成件。
二、公称压力等级的确定方法
在确定了管道的应用标准体系、材料、设计条件之后，同时考虑到相关的其它影响因素，确定管道的公称压力等级就是件很容易的事了，只要查相应的温度－压力表即可。一条管道中，如果同时含有两个或两上以上具有不同温度－压力表的不同标准，应逐一核对其温度－压力表，并使它们均得到满足。
管道系统（以下简称管系）在热态下工作时，各管道元件会因热膨胀而发生变形和位移，当这个变形和位移受到阻碍时，会产生附加位移载荷。由于这个附加载荷与管系的空间走向和支架的设计有关，因此又叫管系力。管系力属于管道机械研究的范畴，因此将在第六章中详细介绍。当管道元件承受管系力后，应将它折算成当量设计压力来校核管道所需要的公称压力，因为一般的法兰标准给出的温度－压力等级对应值都是仅考虑内压作用时的对应值。
当法兰同时承受内压和管系力作用时，其当量设计压力可按下式计算：
………………………………………………（4－1）
式中：Pd ……法兰的当量设计压力，MPa；
P……管道中的介质压力，MPa；
M……法兰连接承受的管系附加外力矩，N-mm。由第六章第二节介绍的方法确定；
F……法兰连接承受的管系附加轴向外力，N。计算时只考虑使管道受拉伸的轴向力，大小由第
六章第二节介绍的方法确定。当轴向力使管道受压缩时，取F=0；
DG——垫片压紧力作用中心圆，mm。
垫片压紧力作用中心园直径DG按下列原则确定：
a、对于活套法兰，DG应为法兰与翻边接触面的平均直径；
b、对于其它型式的法兰，当垫片基本密封宽度bo≤6.4mm时，DG等于垫片与法兰接触密封面的平均直径；当垫片基本密封宽度bo>6.4mm时，DG等于垫片与法兰接触密封面的外径减去垫片有效密封宽度b的2倍。
垫片的基本密封宽度一般情况下并不等于垫片与法兰密封面的接触宽度，这是因为螺拴力使法兰对垫片的压紧力并不是均匀的，而且垫片外缘较紧，而内缘较松，甚至介质可能会渗透到垫片与法兰接触面某一宽度，使实际接触面减少。
一般情况下，垫片的基本密封宽度bo按表4-8选用：
表4-8 垫片的基本密封宽度bo许用表
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序号
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法兰与垫片压紧面形状简图
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基本密封宽度bo，mm
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1
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N/2
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2
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（W+N）/4
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3
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N/4
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4
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W/8
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注：其它压紧面形状可查GB150规范。
垫片的有效密封宽度b可按下列原则确定：
a、当bo≤6.4mm时，取b= bo；
b、当bo >6.4mm时，取b=2.53
。
三、壁厚等级的确定方法
1、直管壁厚计算公式
第六章第一节给出了管子壁厚的计算公式。对压力管道来说，大多数都属于薄壁管子，故当S<D/6时或P/st£0.385¶，受内压直管理论壁厚计算公式可按式4－2计算：
+C1 +C2 ……………………………………（4－2）
式中：P……设计压力，MPa；
D……管子外径，mm；
S……管子的理论计算壁厚、mm；
σt……设计温度下材料的许用应力，MPa；
Φ……焊缝系数。对无缝钢管，F=1；
C1……腐蚀余量，mm；
C2……管子壁厚负偏差，mm。
上述各参数值的选取按本章第一节和第二节给出的原则进行。
注¶：关于厚壁管的定义在GB150《钢制压力容器》的1998年版中已进行了调整，因相应的管道设计规范（如SH3059
）尚未调整，因此这里仍沿用旧的定义。调整后的定义参见GB150－1998。
当S³D/6或P/st>0.385时，直管壁厚应按第六章第一节中给出的厚壁管道计算公式确定。
对于外压直管的壁厚，应根据（GB150-1998）《钢制压力容器》规定的方法确定。
2、壁厚等级的确定
将上式的计算值先按四舍五入的原则进行园整，然后查相应的应用标准，与计算值最接近且稍高的对应壁厚就是该管道的公称壁厚。对应有管子表号时，就用管子表号表示，无对应管子表号时，就用壁厚值表示。管子表号或壁厚值所表示的参数就是该管道的公称壁厚等级。
对于不宜靠用标准中公称壁厚的管道，例如管道应力不允许有太大壁厚的管道元件，大批量同规格的管道元件，由昂贵材料制造的管道元件等，其壁厚等级应按计算值就近园整取值。
管道上其它组成件（如弯头、三通、异径管、封头等），也以上述确定的数字或代号表示其公称壁厚等级，并由此确定它们与管子是等强度的。
值得一提的是，钢管壁厚等级的表示方法在不同的标准中各不相同，但目前国内外常用的表示方法主要有三种：其一是以管子表号表示；其二是以管子重量表示；其三是直接以钢管壁厚值表示。详见第二章所述。
思考题：
1、管道压力等级确定的原则是什么？
2、试述什么是管道强度设计的弹性准则？
3、受内压直管的厚壁计算公式是什么？其适用条件如何？
4、当法兰受管系力作用时，其公称压力等级应如何确定？
