ASME B31.1 動力配管規範下 3≦ R/D ≦5 冷作彎管的設計、製造、檢驗分析報告 (Design, Fabrication, and Inspection Analysis Report for Cold Bends with 3≦ R/D ≦5 under the ASME B31.1 Power Piping Code)

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I. 總論與ASME B31.1動力配管規範適用性

 

A. 概述動力配管系統中彎管的重要性

ASME B31.1《動力配管規範》（Power Piping Code）專門用於涵蓋發電設施中，從事電力生產、蒸汽供應或相關公用事業的配管系統的設計、材料、製造、安裝、測試、檢驗、操作與維護 1。該規範的目標是確立設計與工程能力的要求，以確保系統的長期可靠性和安全性 2。

在動力配管系統中，彎管是至關重要的柔性元件，主要功能是引導流體路徑並吸收由於溫度變化引起的熱膨脹應力（Thermal Expansion Stress）3。彎管的設計和製造直接影響整個配管系統的應力分佈和疲勞壽命。

 

B. R/D 彎徑比 3≦R/D≦5 的工程意義與挑戰

彎徑比 R/D（彎曲中心線半徑 R 與管線公稱外徑 D 之比）是衡量彎管緊湊程度的關鍵參數。標準配管彎頭（Elbows）通常具有 R/D≒1.5，而長半徑彎管的 R/D 通常大於 5。本報告聚焦的 R/D 介於 3 至 5 的範圍，屬於中等到緊密半徑的冷作彎曲（Cold-Formed Bends）。

此範圍的冷作彎曲在工程上極具挑戰性。冷作彎管（Cold Bending）是在環境溫度或接近環境溫度下進行，無需外部加熱 4。由於 R/D 值相對較小，管壁在外半徑（Extrados）處承受的塑性拉伸應變和在內半徑（Intrados）處承受的塑性壓縮應變極大。塑性應變的集中導致多重風險：

  1. 幾何完整性喪失： 嚴重的壁厚減薄（Wall Thinning）和橫截面橢圓度（Ovality/Flattening）4。
  2. 材料性能劣化： 顯著的冷加工硬化（Work Hardening）和延展性（Ductility）下降 5。
  3. 長期可靠性風險： 產生高幅度的殘餘應力（Residual Stress），這對應力腐蝕裂紋（SCC）和疲勞失效具有決定性的影響 6。

成功的 R/D 3~5 冷彎製造，必須透過嚴格的製造程序規範（MPS）和精確的檢驗測試計畫（ITP）來控制這些變形和應力。

 

C. ASME B31.1 規範體系與彎管相關章節

ASME B31.1 規範涵蓋了動力配管的各個方面。對於彎管的具體要求，主要分散在以下章節：

  • 設計 (Chapter II): 規定了設計條件和標準 (Part 1, Para 101)，以及針對彎管的設計限制 (Para 104.2.1) 7。
  • 材料 (Chapter III): 規定了可接受的材料及其應力值 3。
  • 製造、裝配與安裝 (Chapter IV): 規定了彎管的成型方法 (Para 129.3.1, 129.3.3B) 3，以及對冷作彎管所需的熱處理要求。
  • 檢驗、測試與紀錄 (Chapter V): 規定了品質控制和無損檢測（NDE）要求.3

在設計實務中，特別需要注意 Para 104.2.1 規定的彎管必須滿足最小壁厚要求，以及 Para 129 中對製造品質的控制要求。

 

II. 設計要求：壁厚計算與應力校核

 

2A. 彎管最小壁厚確定 (Para 104.2.1)

ASME B31.1 規定，所有配管組件的設計壁厚都必須足夠，以承受設計壓力、溫度和所有預期的載荷 9。Para 104.2.1 明確要求管件彎曲後必須滿足 Para 104.1.2 中 Eq. (3) 所規定的最小所需壁厚 tm  3。

冷彎過程中，管壁厚度會發生變化。外半徑（Extrados）區域由於拉伸應變而發生壁厚減薄（Thinning），而內半徑（Intrados）區域則會增厚 10。設計師必須確保在最薄處（即外半徑），實際測量的壁厚 tactual 必須大於或等於 tm 加上所需的腐蝕/沖蝕餘量。

ASME B31.1 提供了彎曲減薄容許度 B（Thinning Allowance）的近似估計（例如參考 B31.3 Table 102.4.5）3。對於 R/D 3~5 的緊密冷彎，由於塑性應變較大，實際減薄量可能達到行業慣例中的 12% 左右 12。設計工程師在確定初始直管的名義壁厚 (tn) 時，必須預先計入這個預期的最大減薄量，確保彎曲後仍然有足夠的餘裕滿足壓力設計要求 11。

 

2B. 考慮彎曲減薄的初始管材選擇

R/D 3~5 彎管所承受的高塑性應變意味著設計者需要仔細選擇初始管材。如果設計計算得到的 tm 很高，或者預期的減薄百分比接近上限，則必須選擇比名義壁厚 tm 更厚的管材，以在製造減薄後仍保持最小設計強度。

如果設計師僅基於最終所需的 tm 選擇名義壁厚，而沒有預留足夠的減薄餘裕，則製造商在完成彎曲後很可能發現外半徑處的壁厚低於規範要求。這種情況會導致彎管被拒收，或必須進行複雜的修復程序。因此，將初始管材厚度的選擇視為設計責任的一部分，並在材料採購規範中明確要求預留足夠的壁厚裕度，是確保 R/D 3~5 冷彎合格的關鍵步驟 3。

 

2C. 彎管的柔性與應力集中係數 (SIF) (Para 104.8)

彎管在應力分析中被視為高柔性組件，其設計必須校核由持續載荷（如重量、SL）、瞬時載荷（如地震、安全閥排放、SOL）以及熱膨脹應力（SE）產生的複合應力 3。

在 B31.1 規範中，彎管的柔性特性由柔性係數 k 和應力集中係數 SIF (i) 描述。這些係數用於修正計算熱膨脹應力時的公稱應力 13。對於 R/D 3~5 的彎管，其彎曲參數 h = t R / r2 通常較高（t 為壁厚，r 為管子平均半徑），從而導致 k 和 i 值較大。較高的 k 值意味著彎管具有更大的柔性，能更好地吸收熱位移；而較高的 i 值則表示局部應力集中程度更高。

標準 SIF 計算基於理想的圓形橫截面。然而，在 R/D 3~5 的冷彎過程中，不可避免地會產生橢圓度（Ovality），這是一種橫截面扁平化現象。行業慣例允許的橢圓度最高可達 8% 12。這種幾何變形會顯著改變管件的柔性特性和彎曲慣性矩。如果橢圓度接近其容許上限，使用基於公稱尺寸計算的標準 SIF 值可能低估實際應力，尤其是在彎曲平面外載荷作用下。因此，對於高應變的 R/D 3~5 彎管，若幾何變形較大，高級應力分析（如有限元分析，FEA）或採用修正後的 SIF 值，對於確保應力校核的準確性是必要的。

以下總結了 B31.1 框架下彎管最小壁厚與減薄容許度的設計考量：

Table II-1: 彎管最小壁厚與減薄容許度總結 (基於 B31.1)

參數 (Parameter) ASME B31.1 相關條文 R/D 3~5 彎管的設計考量
計算最小壁厚 tm Eq. (3) of Para 104.1.2 確保在彎曲最薄處 (外半徑 Extrados) 仍滿足設計壓力與溫度要求3
彎曲減薄容許度 B Table 102.4.5 (近似值) 11 確定彎曲前直管的最小名義壁厚 tn，必須預留足夠餘裕以抵抗 R/D 3~5 的高減薄率10
彎後實際最小壁厚 tactual Para 104.2.1 3 必須大於或等於 tm 加上必要的腐蝕/沖蝕餘量。必須在製造檢驗中確認10

 

 

III. 冷作彎管的製造工藝要求

 

3A. 冷彎方法的選擇與控制

冷彎是一種高效且成本較低的彎曲方法，適用於材料相對柔軟、直徑較小或壁厚相對較薄的管道 4。由於 R/D 3~5 屬於緊密半徑，製造過程中的工藝控制至關重要，通常需要使用內支撐工具（如芯棒 Mandrel）來最小化橢圓度和防止管道內壁褶皺 12。

與熱彎（Induction Bending）相比，冷彎的缺點是會增加材料的冷加工硬化。冷彎在外半徑處的塑性拉伸應變和內半徑處的壓縮應變，會導致晶格結構中的位錯密度增加，使得材料強度提高，但同時也損失了延展性 4。這種延展性的損失是評估彎管在運行中承受衝擊或瞬時過載能力時必須考慮的因素。

 

3B. 彎曲應變的計算與控制 (Cold Forming Strain Calculation)

ASME B31.1 (Para 129.3.4) 要求計算冷成型或冷彎曲引起的應變 15。對於 R/D 3~5 的冷彎，外半徑處的理論最大拉伸應變 ε 可近似為 D/(2R)。當 R/D=3 時，ε≒ 1/6 ≒16.7%；當 R/D=5 時， ε≒ 1/10 ≒ 10%。如此高的應變水平遠超一般加工要求，使得 R/D 3~5 成為評估是否需要彎後熱處理（PBHT）的關鍵參數。

應變計算結果是 PBHT 決策過程中的重要輸入，因為高應變與高殘餘應力直接相關。

 

3C. 彎後熱處理 (PBHT) 的強制性標準 (Para 129.3.3)

PBHT 的主要目的是緩解在冷彎過程中引入的有害殘餘拉伸應力，並恢復因冷加工損失的材料延展性 6。B31.1 對於冷彎後是否需要 PBHT 有明確的臨界尺寸要求，這些要求通常與材料 P-Number 和壁厚有關 16。

PBHT 決策標準：

  1. 碳鋼 (P-No. 1)： 冷彎管件的壁厚 t 達到 3/4 英寸（約 19 mm）及以上時，必須進行應力消除熱處理 16。
  2. 鐵素體合金鋼 (Ferritic Alloy Steel, 如 P-No. 3, 4, 5)： 公稱管徑（NPS）達到 4 英寸及以上，或壁厚 t 達到 1/2 英寸及以上時，必須進行應力消除或指定熱處理 16。這些材料對冷加工敏感，且常在高溫環境下運行，對殘餘應力特別警惕 17。
  3. 奧氏體不銹鋼 (Austenitic Stainless Steel, P-No. 8)： 這些材料通常可以在“as-bent”狀態下使用，除非設計規範特別要求進行熱處理（例如為了避免在特定腐蝕環境下的敏化或應力腐蝕裂紋，SCC） 16。
  4. 新材料規定： 較新版本的B31.1 (如 2024 版) 增加了 Para 129.3.6，對 P-No. 10H 材料的冷彎成型後的熱處理提出了具體要求 1。

PBHT 臨界厚度與 R/D 3~5 殘餘應力的深層考量：

B31.1 對 PBHT 的厚度閾值是為了防止厚壁材料在焊接或高應變彎曲後可能發生的脆性斷裂。然而，對於 R/D 3~5 冷彎，即使是壁厚低於規範閾值（例如 1/2 英寸）的碳鋼管，也會在外半徑處產生接近材料屈服強度的殘餘拉伸應力 6。在動力配管的腐蝕性介質中（如含氧高溫水或蒸汽），殘餘拉伸應力是誘發應力腐蝕裂紋（SCC）的三大要素之一 6。

這意味著，如果僅依賴 B31.1 的最低要求豁免 PBHT，則在服務條件嚴苛且 R/D 緊密的冷彎管件上，長期完整性可能面臨更高的 SCC 和疲勞風險。因此，設計必須評估服務環境的腐蝕潛力，並建議在設計規範中要求對所有高應變冷彎管（R/D 3~5）進行 PBHT，即使其尺寸未達到 B31.1 的臨界厚度。這是業主（Owner）根據 Para 100.1.3 對安全要求負責，並施加補充要求的體現 8。

以下是冷彎管件 PBHT 決策方針的總結：

Table III-1: 冷彎管件彎後熱處理 (PBHT) 決策方針 (基於 B31.1 框架)

 

材料 P-Number (ASME II) 冷彎臨界尺寸要求 (強制 PBHT) PBHT 類型或注意事項 R/D 3~5 的潛在完整性風險
P-No. 1 (碳鋼) 壁厚 ≧3/4 英寸 16 應力消除 (Stress Relieving) 16 低於臨界厚度但 R/D 緊密者，仍存在高殘餘應力導致 SCC/疲勞的風險。設計者應考慮超越規範要求。
P-No. 3, 4, 5 (低合金鋼) NPS ≧ 4 英寸 或 壁厚 ≧ 1/2 英寸 16 應力消除或指定熱處理16 對冷加工敏感，通常強制 PBHT 以恢復延展性和緩解應力。
P-No. 8 (奧氏體不銹鋼) 無強制尺寸要求 除非設計規範要求，否則可 “as-bent” 16 若用於 SCC 敏感環境，設計者應考慮 PBHT 以避免敏化或應力開裂。

 

IV. 品質檢驗與合規驗收標準

 

4A. 檢驗範圍與方法概述

B31.1 規範要求製造商或裝配商必須建立並維護品質控制系統，以確保所有規範要求，包括設計、製造和檢驗均得到滿足 3。對於 R/D 3~5 冷作彎管而言，檢驗的重點在於確認其幾何尺寸和材料完整性是否符合設計和製造標準。

 

4B. 彎曲幾何缺陷的驗收標準 (Para 129.1)

高應變的 R/D 3~5 冷彎管，其幾何完整性是檢驗的核心。

  1. 壁厚減薄 (Wall Thinning) 驗收：
    • 要求： 彎管的外半徑處是壁厚最薄的點，檢驗時必須使用超聲波測厚儀（UT）進行實際測量，並確認 tactual≧tm（最小所需壁厚）的要求 3。
    • 容許度： 雖然B31.1 並未在核心條文中提供通用的最大減薄百分比，但行業公認的慣例，如參考 B31.3，通常將最大容許減薄量限制在初始名義厚度的 12% 12。對於 R/D 3~5 這種高減薄風險的彎管，必須嚴格控制。
  2. 橢圓度/扁平化 (Ovality/Flattening) 驗收：
    • 要求： Para 129.1 要求必須限制扁平化和褶皺（Buckling），具體限制可能由設計指定 7。
    • 容許度： 橢圓度的量測是通過比較橫截面的最大直徑 (Dmax) 和最小直徑 (Dmin)。行業標準通常要求橢圓度百分比不超過 8% 12。嚴重的橢圓度會降低彎管的承受壓力的能力，並在彎曲載荷作用下增加局部應力，因此必須在彎管中心線半徑處進行準確量測 20。
  3. 表面缺陷： 必須透過視覺檢查（VT）確保彎管內外徑表面沒有褶皺、凹陷或任何肉眼可見的裂紋 7。

 

4C. 銲縫和母材的無損檢測 (NDE) 應用

B31.1 的檢驗要求（Para 136）主要集中於對焊縫的無損檢測。然而，由於 R/D 3~5 冷彎會在外半徑處產生高塑性拉伸應變，此區域成為潛在的微裂紋（Micro-crack）源頭，這些微裂紋可能在冷作過程中產生。

專家級檢驗策略：

對於 R/D 3~5 冷彎管，特別是那些豁免 PBHT 的高應變組件，品質控制流程應要求對外半徑區域的母材進行補充性的表面無損檢測。磁粉檢測（MT）或液體滲透檢測（PT）是發現表面微小缺陷的有效方法。即使是無縫管，這一步驟也是必要的，以確認冷作未引入表面缺陷。驗收標準應遵循 Para 136.4.3(B) 對於相關指示（Relevant Indications）的接受要求 3。這些表面缺陷在運行中的循環載荷或腐蝕環境下，可能成為疲勞裂紋或 SCC 的啟動點。

Table IV-1: 冷彎管件幾何變形驗收標準 (ASME B31.1 框架下的行業慣例)

 

變形類型 (Deformation Type) ASME B31.1 條文要求 行業普遍容許度 (R/D 3~5 參考) 檢驗方法
壁厚減薄 (Wall Thinning) 彎後 tactual≧ tm (Para 104.2.1) 3 通常不超過 12% 12 超聲波測厚 (UT) 於外半徑 (Extrados) 10
橢圓度 (Ovality/Flattening) 限制扁平化和褶皺 (Para 129.1) 7 通常不超過 8% (依設計規範) 12 尺寸量測，計算橫截面最大與最小直徑之差 10
表面缺陷 (Cracks/Wrinkles) 不得出現褶皺、裂紋等 7 零容忍 (必須修復或拒收) 視覺檢查 (VT), 磁粉/滲透檢測 (MT/PT) 3

 

V. 深度分析：冷作變形與殘餘應力研究

 

5A. 冷加工硬化對材料性能的影響

R/D 3~5 冷彎引入的高塑性應變導致管材發生冷加工硬化（Strain Hardening）。從微觀層面來看，塑性變形增加了金屬晶格中的位錯密度，這有效地阻止了位錯的進一步運動，從而提高了材料的屈服強度（Yield Strength）和抗拉強度（Tensile Strength）5。

然而，這種強度的增加是以犧牲材料的延展性為代價的 4。延展性的降低使得管件對局部應變集中更加敏感，並可能影響其在極端瞬時載荷（如水錘衝擊或地震）下的極限承載能力。對於需要進行疲勞或破壞力學評估的關鍵動力配管，設計者必須納入冷作效應，以確保材料特性符合規範要求。

 

5B. 殘餘應力的產生機制與分佈

殘餘應力是指當組件脫離所有外部載荷後，仍保留在材料內部的自平衡應力 5。殘餘應力與外部施加的應力是疊加關係，對組件的整體服務性能具有決定性影響 6。

在R/D  3~5 冷彎過程中，殘餘應力的產生是塑性變形和彈性回彈（Springback）相互作用的結果 18。

  1. 彎曲階段： 外半徑處發生塑性拉伸，內半徑處發生塑性壓縮。
  2. 卸載階段（彈性回彈）： 當外部彎曲載荷移除後，彎管會發生彈性回彈。彈性回彈會試圖恢復形狀，但在發生塑性的區域，這種恢復是不完全的。
  3. 殘餘應力分佈： 這種不完全恢復在外半徑處產生高幅度的殘餘拉伸應力，其峰值通常接近甚至達到材料的屈服強度 6。在內半徑處則產生殘餘壓縮應力（通常被認為是有益的）6。

對於 R/D 3~5 的緊密彎曲，殘餘應力的高度集中使其成為配管完整性評估的關鍵參數。

 

5C. 數值模擬與實驗驗證方法

對於 R/D 3~5 這種具有顯著非線性行為的冷彎過程，傳統的 B31.1 彈性應力分析可能不足以精確預測真實的應力狀態。有限元分析（FEA）成為模擬冷彎過程中的塑性應變、彈性回彈和最終殘餘應力分佈的強大工具 18。FEA 模型可以準確描繪出外半徑表面高殘餘拉伸應力區域的範圍和幅度。

為了驗證數值模型的準確性，需要結合實驗測量技術。常用的殘餘應力測量方法包括 X 射線繞射法（XRD）和鑽孔釋放法等 6。這些技術能夠提供彎管表面和次表層的實際應力數據，從而確保 FEA 結果的可靠性。

 

5D. R/D 3~5 彎管中的殘餘拉應力對壽命評估的直接影響

殘餘應力與運行中產生的應用應力是直接疊加的關係 6。在 R/D 3~5 冷彎管的外半徑區域，存在由高殘餘拉伸應力 (SR) 和運行應力（壓力 SIP、持續載荷 SSL、熱膨脹 SE）組成的複合應力場 3。

由於 SR 可以達到材料的屈服極限，這使得彎管外半徑在正常運行條件下承受的總局部應力遠高於使用公稱應力計算的結果。這種高應力狀態，特別是高平均拉伸應力，對兩種關鍵的失效模式具有決定性的影響：疲勞破壞和應力腐蝕裂紋。設計工程師在進行高階疲勞評估時，必須將 SR納入考量，這代表了超越 B31.1 標準彈性分析的分析要求。

 

VI. 完整性管理與風險緩解策略

 

6A. 殘餘應力與疲勞破壞的相互作用

動力配管系統，尤其是發電廠的配管，經常承受由於啟動、關機和負載變化引起的熱循環載荷，這可能導致低周疲勞 19。

高殘餘拉伸應力會增加平均應力（Mean Stress）水平。根據疲勞理論（如 Goodman 關係），平均拉伸應力的增加會顯著縮短材料的疲勞壽命。對於 R/D 3~5 冷彎管，其外半徑處的高殘餘拉應力，加上運行中的循環熱應力，將導致疲勞利用率（Fatigue Usage Factor）快速積累 21。歷史經驗表明，幾何不連續區域（如彎管或變形處）是高疲勞利用率的典型位置。

 

6B. 殘餘應力對應力腐蝕裂紋 (SCC) 的潛在影響

應力腐蝕裂紋（SCC）是一種在特定腐蝕環境和足夠高的拉伸應力同時作用下發生的失效機制 6。在動力配管中，如高溫水或蒸汽系統，如果水化學控制不當，可能存在微量的氯化物或硫酸鹽等腐蝕性污染物。

R/D 3~5 冷彎管外半徑處的高殘餘拉伸應力為 SCC 提供了強大的驅動力 6。對於奧氏體不銹鋼等對 SCC 敏感的材料，即使設計應力滿足 B31.1 要求，局部的高殘餘拉應力仍然可能導致裂紋啟動。在核電廠的蒸汽發生器 U 型彎管中，類似的成形應力已被證實是導致 SCC 的主要原因之一 19。因此，在設計規範中，如果R/D 3~5 彎管用於 SCC 敏感環境，必須採取措施緩解殘餘應力。

 

6C. 應力緩解技術的選擇：熱處理 vs. 機械處理

  1. 熱處理 (Thermal Stress Relief)： 彎後熱處理（PBHT）是緩解冷彎殘餘應力的最直接且最有效的方法。將組件加熱到特定溫度範圍（應力消除溫度）並維持一段時間，可以使材料發生蠕變，從而將殘餘應力降至可接受的水平 16。對於 R/D 3~5 這種高應變的冷彎管，工程師應優先考慮 PBHT，超越B31.1 所規定的最小厚度限制，以優化長期運行可靠性。
  2. 機械應力緩解 (Mechanical Stress Relief)： 雖然在1 應用中不常見，但如噴丸處理（Shot Peening）或自限制拉伸（Self-limiting Tension）等機械方法，可引入有益的表面壓縮應力，從而抵消有害的殘餘拉伸應力，有效提高抗 SCC 和疲勞性能 6。

 

6D. 運行與維護建議：冷彎區域的檢查重點

針對 R/D 3~5 冷彎管的潛在風險，完整的資產完整性管理計畫應包括以下建議：

  1. 實施基於風險的檢驗 (RBI)： 對於豁免 PBHT 的 R/D 3~5 冷彎管，應被標記為高風險組件，納入 RBI 計畫，並增加其檢驗頻率 22。
  2. 針對性 NDE 應用： 運行中的 NDE 應重點監測外半徑（Extrados）區域：
    • 壁厚： 定期測量壁厚，監測潛在的流體加速腐蝕或沖蝕減薄 3。
    • 表面缺陷： 定期使用 MT/PT 或渦流檢測（ECT）來發現疲勞或 SCC 引起的表面裂紋 22。
  3. 預防性維護： 確保水化學控制嚴格，以最小化 SCC 的環境因素。

經驗證實，製造階段的幾何控制（如橢圓度 ≦ 8%, 減薄 ≦12%）和運行階段的殘餘應力管理（PBHT）必須協同作用，才能確保 R/D 3~5 彎管在動力配管的嚴苛環境下長期安全運行 23。

 

VII. 結論與建議

 

ASME B31.1 規範為動力配管中的 R/D 3~5 冷作彎管提供了基本的設計、製造和檢驗框架，要求所有彎管必須在彎曲後滿足最小所需壁厚 tm 3，並控制幾何變形如橢圓度 12。

然而，由於 R/D 3~5 屬於緊密半徑冷彎，其製造過程會在彎管外半徑引入高達屈服強度的殘餘拉伸應力。該應力與運行載荷疊加，極大提高了組件在低周疲勞和應力腐蝕裂紋（SCC）環境下的失效風險 6。

因此，本報告得出以下建議：

  1. 超越最小規範要求的設計裕度： 為了應對R/D 3~5 的高減薄風險，設計工程師應在設計階段選取較厚的初始管材，預留足夠的壁厚裕度，以確保在達到行業容許的最大減薄量（例如 12%）和橢圓度（例如 8%）後，彎管仍遠超1 的 tm 要求。
  2. 強制執行 PBHT： 建議業主和設計師在設計規範中，針對所有 R/D 3~5 冷作彎管，特別是那些運行於高溫、高循環或已知 SCC 環境的配管，強制要求執行彎後熱處理（PBHT），即使其壁厚低於B31.1 Para 129.3.3 所規定的最低臨界厚度。這是從僅僅合規走向卓越工程完整性管理的關鍵一步 8。
  3. 加強製造與檢驗流程： 製造商必須制定詳細的製造程序規範（MPS）和檢驗測試計畫（ITP）23，並在檢驗中納入對外半徑區域的表面無損檢測（MT/PT），以主動發現冷作過程中的微裂紋缺陷，確保材料的表面完整性 3。
  4. 採用進階分析工具： 對於關鍵系統中的 R/D 3~5 冷彎管，應利用有限元分析（FEA）來精確預測塑性應變和殘餘應力分佈，並將這些殘餘應力納入疲勞和斷裂力學評估中，以提供更為保守且可靠的壽命預測。

 

參考文獻

  1. ASME B31.1-2024: Power Piping [New] [Changes] – The ANSI Blog, https://blog.ansi.org/ansi/asme-b31-1-2024-power-piping-changes/
  2. ASME B31.1 – Future Energy Steel, https://energy-steel.com/wp-content/uploads/2025/03/ASME-B31.1.pdf
  3. ANSI/ASME B31.1, “Power Piping” American National Standard Institute, Table A-4 Through Table 1. – NRC, https://www.nrc.gov/docs/ML0314/ML031470601.pdf
  4. comparing cold bending and hot bending in pipe bending – lined pipe, clad pipes, induction bends, Pipe Fittings – Piping System Solutions, https://www.ltdpipeline.com/cold-bending-and-hot-bending-pipe/
  5. Numerical studies of residual stress in cold formed steel sigma sections – University of Birmingham, https://etheses.bham.ac.uk/6354/1/Wang15PhD.pdf
  6. Residual Stress in Pipelines | Lambda Technologies, https://www.lambdatechs.com/wp-content/uploads/Residual-Stress-in-Pipelines.pdf
  7. Chapter SPS 341 EXCERPTS FROM: POWER PIPING CODE ANSI …, https://docs.legis.wisconsin.gov/document/administrativecode/ch.%20SPS%20341%20Appendix%20D.pdf
  8. ANSI/ASME B31.1, “Power Piping” American National Standard Institute, Contents Through Table A-3., https://www.nrc.gov/docs/ML0314/ML031470592.pdf
  9. ASME B31.1 Pipe Wall Thickness Calculati | PDF – Scribd, https://www.scribd.com/document/412341884/ASME-B31-1-Pipe-Wall-Thickness-Calculati
  10. ASME B31.1 Power Piping Bend – Pipeng Toolbox, http://pipeng.com/index.php/ts/itdmotdiam006l/
  11. ASME B31.1 Power Piping Design Factor – Pipeng Toolbox, http://pipeng.com/index.php/ts/itdmotdiam006j/
  12. Pipe and Round Tube Bending – Bend It Inc, https://benditinc.com/pipe-and-round-tube-bending/
  13. Stress Intensification Factors and Flexibility Factors for Unreinforced Branch Connections – EPRI, https://restservice.epri.com/publicdownload/TR-110996/0/Product
  14. Stress Intensification Factors and Stress Indices Details – CAESAR II – Help, https://docs.hexagonppm.com/r/en-US/CAESAR-II-Users-Guide/Version-13/335227
  15. ASME B31.1-2016 – Standards Michigan, https://standardsmichigan.com/wp-content/uploads/2018/01/Proposed-Revision-of-B31.X-Power-Piping-Public-Review-Draft-2346.pdf
  16. 46 CFR § 56.80-15 – Heat treatment of bends and formed components., https://www.law.cornell.edu/cfr/text/46/56.80-15
  17. PWHT Recommendation Temperature | PDF – Scribd, https://www.scribd.com/document/665818153/PWHT-Recommendation-Temperature
  18. Experimental and Numerical Analysis of the Residual Stresses in Seamed Pipe in Dependence on Welding and Metal Forming – PMC, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10053922/
  19. A Review of Stress Corrosion Cracking/Fatigue Modeling for Light Water Reactor Cooling System Components – Department of Energy, https://www.energy.gov/ne/articles/review-stress-corrosion-crackingfatigue-modeling-light-water-reactor-cooling-system
  20. (PDF) Failure pressure prediction of high-strength steel pipe bend considering pipe and corrosion geometry – ResearchGate, https://www.researchgate.net/publication/379266202_Failure_pressure_prediction_of_high-strength_steel_pipe_bend_considering_pipe_and_corrosion_geometry
  21. “Comparison of Piping Designed to ANSI B31.1 & ASME Section III,Class 1.” – NRC, https://www.nrc.gov/docs/ML2006/ML20062J455.pdf
  22. 8 “Stress Corrosion Cracking of Carbon and Low Alloy Steels,” – Nuclear Regulatory Commission, https://www.nrc.gov/docs/ML0707/ML070710260.pdf
  23. The Key to Successful Bending Practices – Engineering Services LP, https://engineeringserviceslp.com/wp-content/uploads/2020/11/PAPER-BENDING.pdf
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