在弄清楚影響管道壓力等級的設計條件和影響因素之后，就可以進行壓力等級確定了。這里仍將壓力等級分成公稱壓力等級和壁厚等級兩部分分別介紹。
一、管道壓力等級確定的原則
管道壓力等級的確定應遵守以下三個原則：
1、彈性準則
在進行金屬材料強度分析時，可用的分析方法是很多的，如彈性分析法、極限分析法、安定分析法、疲勞分析法、非彈性分析法、試驗應力分析法等。但目前應用最多的仍是彈性分析方法，如我國的壓力容器規范GB150就是采用這種方法。安定分析法、非彈性分析法和試驗應力分析法等在現在的工程設計中也時有用到，只不過沒有普及而已，如JB4237《壓力容器分析設計方法》即是突破了彈性理論的范疇，使得設計更先進、更科學，但它受材料制造、檢驗、監察、安全評定手段等因素的制約尚不能在大范圍內應用。極限分析法和疲勞分析法則常分別用于高溫蠕變和交變應力情況下的材料強度分析。有關這方面的知識將在第六、第七章中介紹。
SH3059標準給出的管道壁厚計算公式是按彈性準則導出的，即將材料限制在彈性范圍內。這個準則同樣也反映在法蘭和閥門的溫度－壓力對應值的計算方法上。
2、等強度原則
管道中的組成件比較多，而且每個元件都有各自的應用標準。等強度原則就是指同一管道中各個元件具有對介質相同的適應性、相同的強度和相同的壽命（可拆的易損件如閥門填料、墊片除外），它主要體現在材料的配伍和應用標準的選用上。當然，這些元件也應按兩部分分開來說，就具有公稱壓力等級的管道元件來說，應力求選用同一應用標準或相近的應用標準，它們的溫度－壓力表也應該相同或相近。對于用壁厚等級表示的管道元件，應選用同一體系的應用標準，而應用標準中關于強度的定義就已經說明了它們遵循等強度的原則，而且這個等強度原則是通過管道壁厚等級號（通常稱為管子表號）來表示的。以前，有一些設計人員認為，同一個管道中一些管件如彎頭、三通、異徑管等由于存在應力集中的問題，其壁厚等級應比管子高一級。這種看法是不對的。
3、靠系列原則
前面已經講過，壓力管道的組成件都是標準化、系列化的。這樣做有以下幾個優點：
a、互換性好；
b、便于大規模工業化生產；
c、備材、保管、施工管理費用低。
事實上，在石油化工生產中，由于介質種類很多，操作參數也在很寬的范圍內變化，要實現對每個操作工況都取理想化的壓力等級是不現實的，也不一定是經濟的。例如，在一個石化裝置中，如果完全按理論計算選取管道的壁厚值，對于DN100的管子來說其壁厚就可能有4mm、4.5mm、5mm、5.5mm、6mm、6.5mm、7mm、8mm、8.5mm、9mm等十個系列之多，而且個別壁厚系列的數量可能很少。在這種情況下，管子制造商就不得不頻繁的調整其生產參數，大大增加了其生產成本。而管件制造商也不得不頻繁的調整其生產參數和模具，生產成本更高。同樣，由于管子、管件種類增加，采購，施工等管理費用也將增加。為此，各個國家、各個行業都推出了相應的應用標準，將常用的管子、管件、法蘭等組成件進行適當的歸類，使其形成標準系列。壓力管道設計人員在設計中應盡量選用標準的管道組成件。
二、公稱壓力等級的確定方法
在確定了管道的應用標準體系、材料、設計條件之后，同時考慮到相關的其它影響因素，確定管道的公稱壓力等級就是件很容易的事了，只要查相應的溫度－壓力表即可。一條管道中，如果同時含有兩個或兩上以上具有不同溫度－壓力表的不同標準，應逐一核對其溫度－壓力表，并使它們均得到滿足。
管道系統（以下簡稱管系）在熱態下工作時，各管道元件會因熱膨脹而發生變形和位移，當這個變形和位移受到阻礙時，會產生附加位移載荷。由于這個附加載荷與管系的空間走向和支架的設計有關，因此又叫管系力。管系力屬于管道機械研究的范疇，因此將在第六章中詳細介紹。當管道元件承受管系力后，應將它折算成當量設計壓力來校核管道所需要的公稱壓力，因為一般的法蘭標準給出的溫度－壓力等級對應值都是僅考慮內壓作用時的對應值。
當法蘭同時承受內壓和管系力作用時，其當量設計壓力可按下式計算：
………………………………………………（4－1）
式中：Pd ……法蘭的當量設計壓力，MPa；
P……管道中的介質壓力，MPa；
M……法蘭連接承受的管系附加外力矩，N-mm。由第六章第二節介紹的方法確定；
F……法蘭連接承受的管系附加軸向外力，N。計算時只考慮使管道受拉伸的軸向力，大小由第
六章第二節介紹的方法確定。當軸向力使管道受壓縮時，取F=0；
DG——墊片壓緊力作用中心圓，mm。
墊片壓緊力作用中心園直徑DG按下列原則確定：
a、對于活套法蘭，DG應為法蘭與翻邊接觸面的平均直徑；
b、對于其它型式的法蘭，當墊片基本密封寬度bo≤6.4mm時，DG等于墊片與法蘭接觸密封面的平均直徑；當墊片基本密封寬度bo>6.4mm時，DG等于墊片與法蘭接觸密封面的外徑減去墊片有效密封寬度b的2倍。
墊片的基本密封寬度一般情況下并不等于墊片與法蘭密封面的接觸寬度，這是因為螺拴力使法蘭對墊片的壓緊力并不是均勻的，而且墊片外緣較緊，而內緣較松，甚至介質可能會滲透到墊片與法蘭接觸面某一寬度，使實際接觸面減少。
一般情況下，墊片的基本密封寬度bo按表4-8選用：
表4-8 墊片的基本密封寬度bo許用表
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序號
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法蘭與墊片壓緊面形狀簡圖
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基本密封寬度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：其它壓緊面形狀可查GB150規范。
墊片的有效密封寬度b可按下列原則確定：
a、當bo≤6.4mm時，取b= bo；
b、當bo >6.4mm時，取b=2.53
。
三、壁厚等級的確定方法
1、直管壁厚計算公式
第六章第一節給出了管子壁厚的計算公式。對壓力管道來說，大多數都屬于薄壁管子，故當S<D/6時或P/st£0.385¶，受內壓直管理論壁厚計算公式可按式4－2計算：
+C1 +C2 ……………………………………（4－2）
式中：P……設計壓力，MPa；
D……管子外徑，mm；
S……管子的理論計算壁厚、mm；
σt……設計溫度下材料的許用應力，MPa；
Φ……焊縫系數。對無縫鋼管，F=1；
C1……腐蝕余量，mm；
C2……管子壁厚負偏差，mm。
上述各參數值的選取按本章第一節和第二節給出的原則進行。
注¶：關于厚壁管的定義在GB150《鋼制壓力容器》的1998年版中已進行了調整，因相應的管道設計規范（如SH3059
）尚未調整，因此這里仍沿用舊的定義。調整后的定義參見GB150－1998。
當S³D/6或P/st>0.385時，直管壁厚應按第六章第一節中給出的厚壁管道計算公式確定。
對于外壓直管的壁厚，應根據（GB150-1998）《鋼制壓力容器》規定的方法確定。
2、壁厚等級的確定
將上式的計算值先按四舍五入的原則進行園整，然后查相應的應用標準，與計算值最接近且稍高的對應壁厚就是該管道的公稱壁厚。對應有管子表號時，就用管子表號表示，無對應管子表號時，就用壁厚值表示。管子表號或壁厚值所表示的參數就是該管道的公稱壁厚等級。
對于不宜靠用標準中公稱壁厚的管道，例如管道應力不允許有太大壁厚的管道元件，大批量同規格的管道元件，由昂貴材料制造的管道元件等，其壁厚等級應按計算值就近園整取值。
管道上其它組成件（如彎頭、三通、異徑管、封頭等），也以上述確定的數字或代號表示其公稱壁厚等級，并由此確定它們與管子是等強度的。
值得一提的是，鋼管壁厚等級的表示方法在不同的標準中各不相同，但目前國內外常用的表示方法主要有三種：其一是以管子表號表示；其二是以管子重量表示；其三是直接以鋼管壁厚值表示。詳見第二章所述。
思考題：
1、管道壓力等級確定的原則是什么？
2、試述什么是管道強度設計的彈性準則？
3、受內壓直管的厚壁計算公式是什么？其適用條件如何？
4、當法蘭受管系力作用時，其公稱壓力等級應如何確定？
