U pogledu vazdušne službe za dublne čelične cijevi velikog promjera: debljina zida i pritisak pri kolapsu

Kada je cijevni sustav dizajniran za unutarnji pritisak, neuspjeh je dramatičan. Kada je dizajniran za vanjski pritisak ili potpuni vakuum, kvar je često tihi i nagli ruhanje - Što? U skladu s člankom 3. stavkom 1. točkom (a) ovog članka, "sistem za upravljanje vodom" znači sustav za upravljanje vodom koji je osmišljen za upravljanje vodom.

Za razliku od dizajna unutarnjeg pritiska, koji se oslanja na čvrstoću na vladanje, dizajn vakuuma uređen je elastična stabilnost - Što? Cijev mora biti otporna na skretanje pod atmosferskim pritiskom (približno 14,7 psi ili 0,1 MPa) koji djeluje izvana. Za velike cijevi s tankim zidovima, to je nelinearni problem koji mnogi standardni B31 kodovi pritiska konzervativno rješavaju, ali ne uvijek točno.

U ovom članku razmatramo ključne varijable za osiguravanje da vaša dupleksna cijev izdrži vakuumske uvjete bez katastrofalnog puktanja zida.

Fizika kolapsa: Ne vaš standardni proračun pritiska

Za unutarnji pritisak, Barlowova formula (P = 2St / D) nam govori napetost u zidovima cijevi. Za vanjski pritisak, način kvarova je drugačiji. Cijev se ponaša kao stub pod kompresijom, ali u cilindričnom obliku. U slučaju da je u skladu s člankom 6. stavkom 2. točkom (a) ovog pravilnika, u slučaju da je u skladu s člankom 6. stavkom 2. točkom (a) ovog pravilnika, u slučaju da je u skladu s člankom 6. točkom (b) ovog pravilnika, u slučaju da je u skladu s člankom 6. točkom (c)

$$P_c=\frac{2E}{(1-n^2)}{\left(\frac{t}{D_o}\right)}^3$$

Gdje:

• E = Modulus elastičnosti (Youngov modul)

• n = Poissonov omjer

• t = Deblina zida

• D_o = vanjski prečnik

Primjetite kritičnu varijabilnu: (t/D_o) 3 - Što? Ovo je kubna funkcija. Ako udvostručite prečnik, a zadržite stalnu debljinu zida, pritisak za kolaps će pasti za osam puta. Zato i... cijevi velikog promjera su eksponencijalno podložniji kolapsu vakuuma od male cijevi .

U pogledu dupleksnih vozila

Za dupleks (22% Cr) i super duplex (25% Cr), modul elastičnosti (E) je približno 200 GPa sličan austenitnim nehrđajućim čelikovima kao što je 316L. Međutim, veća čvrstoća dupleksa ne pomaže izravno u elastično -Skloni se.

Evo nijanse:

• Elastično zakrpanje: Ako je izračunati napon za kolaps manji od snage otpora, kvar se događa čisto elastično. Duplex ne nudi nikakvu prednost ovdje; modulus je isti kao i 316L.

• Smanjenje i smanjenje emisije: Ako je geometrija čvrsta (nizak odnos D/t), napona pri kolapsu može biti veća od točke izlaza. Ovdje, duplex veća snaga izlaza (65-70 ksi vs 35 ksi za 316L) pruža jasnu prednost, omogućava tanje zidove prije nego se plastika deformacija javlja .

Stoga je dupleks najkorisniji u vakuumskoj službi kada su D/t odnosi umjereni (obično < 40), što vam omogućuje da iskoristite njegovu čvrstoću da se odupirate kolapsu plastike.

Izazov s dvostrukom cijevom

U kriogenoj i LNG službi uobičajene su vakuumno izolirane cijevi s dvostrukim zidovima. Oni se sastoje od unutarnje cijevi (koja nosi kriogenu tekućinu) i vanjske cijevi (vakuumski kaput) .

Unutarnje cijevi "Stručni sustav" za upravljanje sustavom za upravljanje energijom Međutim, tijekom ispumpavanja ili ako unutarnja cijev curiti, prstenast prostor se isprazni. Unutarnje cijevi mora tada oduprijeti vanjski pritisak u isto vrijeme, na kriogenoj temperaturi.

Vanjska cijev u slučaju da je vozilo izravno izloženo vremenskom pritisku, mora se osigurati da je vozilo u stanju da se odbrani od udaraca.

U studiji iz 2024. godine o napadu na vakuumno izoliranu dvostranu cijev LNG-a analizirana je interakcija između unutarnjeg i vanjskog promjera cijevi i debljine zida. Istraživanje je dovelo do zaključka da optimalna kombinacija prečnika i debljine nije samo funkcija pojedinačne čvrstoće cijevi, već i interakcija između dvije cijevi u slučaju da je to moguće, potrebno je utvrditi da je to moguće. .

Dizajnski kodovi i njihova ograničenja

Većina cijevi s vakuumskim omotačima spada u područje primjene ASME B31.3 (Procesna cijevi) ili B31.5 (Refrigeracija cijevi) .

• U skladu s člankom 3. stavkom 1. daje pravila za ravnu cijev pod vanjskim pritiskom. U skladu s člankom 3. stavkom 1. točkom (a) ovog Pravilnika, za određivanje debljine zida, potrebno je utvrditi:

• U slučaju da je u skladu s člankom 6. stavkom 1. točkom (a) ovog članka, u skladu s člankom 6. stavkom 2. točkom (a) ovog članka, u skladu s člankom 6. stavkom 2. točkom (a) ovog članka, u skladu s člankom 6. stavkom 2. točkom (b) ovog članka, u skladu s člankom 6. Međutim, ovi grafikoni temelje se na svojstvima ugljikovog čelika i zahtijevaju prilagodbu za niži modul nehrđajućeg čelika na visokim temperaturama.

Za dupleks pri kriogenih temperatura, modul zapravo povećava -Ne, samo malo. To je povoljno stanje, ali standardni grafikoni UG-28 možda to ne odražavaju točno. Analiza konačnih elemenata (FEA) često je potrebna za kritične linije velikog promjera kako bi se izbjegao pretjerani konzervatizam koji bi zahtijevao prekomjerne debljine zidova.

Debljina zida: odlučujući faktor

Prilikom određivanja debljine zida za dupleksnu cijev velikog promjera pod vakuumom, standardni šabloni cijevi (Sch 10S, Sch 40S) često nisu adekvatni za prečnike veće od 12" NPS.

Uzmimo za primjer 24" (DN 600) dupleksnu cijev:

• Sch 10S (približno U slučaju da je u pitanju gume, gume su u skladu s uvjetima iz članka 6. Ovo će se srušiti pod potpunim vakuumom gotovo odmah bez oštrivanja prstenova.

• Sch 40S (približno U slučaju da je u pitanju gume, gume su u skladu s uvjetima iz članka 3. stavka 1. točke (a) Uredbe (EZ) br. Ovo je marginalno. Dopušten vanjski tlak po ASME-u može biti nešto iznad ili ispod 15 psi, ovisno o dužini i izvanokruglosti.

• Stroj za proizvodnju električne energije u slučaju da se ne može osigurati da se ne može ugurati, potrebno je osigurati da se ne može ugurati.

Rješenje često nije deblji zid, već za čvrstenje prstenova -Ne, ne, ne. Smanjenjem dužine cijevi (L) možete koristiti tanju dupleksnu cijev s tanjim zidom i ipak se oduprijeti urušavanju. To je ključno ekonomsko pitanje, jer je teška cijev velikog promjera dupleksna cijev skupa i ima duga vremena isporuke .

Ovaliteta: skrivena varijabla

Postoji jedan faktor koji teoretski izračuni često propuštaju, ali koji je iskustvo na terenu pokazalo ključno: Svaka vrsta vodene plinove može se koristiti za proizvodnju električne energije.  .

U skladu s člankom 8. stavkom UG-80 ASME-a, ovaliteta se ograničava, ali u dubleks cijevi velikog promjera tankog zida tolerancije proizvodnje i rukovanje mogu dovesti do značajne ovaliteta. Ovalna cijev pod vanjskim pritiskom ima drastično smanjen pritisak kolapsa u usporedbi s savršenim cilindrom.

Cijev djeluje kao luk; kad počne deformirati, brzo gubi krutost. Za usluge pod vakuumom specifikacija nabave mora uključivati strogu toleranciju za ovalnost, često strožu od one koju dopušta standard ASTM A790. .

Praktične preporuke

U slučaju strojeva s velikim prečnikom, za upotrebu u plini, za upotrebu u plini ili za upotrebu u plini, za upotrebu u plini ili za upotrebu u plini, za upotrebu u plini ili za upotrebu u plini, za upotrebu u plini ili za upotrebu u plini ili za upotrebu u plini

1. Računaj, ne nagađaj: Ne pretpostavljajte da će standardna cijev za raspored nositi vakuum. U slučaju da je to potrebno, ispitivanje se provodi u skladu s člankom 6. stavkom 3. 1 (UG-28) ili provesti linearno savijanje FEA.

2. Razmotrimo stiffenere: Za prečnike veće od 16" (DN 400), prstenovi za oštračenje često su ekonomičniji nego skakanje na masivno debeli zid.

3. U slučaju da je to potrebno, navesti granicu ovalnosti: U narudžbu za kupnju za tvornicu cijevi, uključite napomenu: "Cijuka je namijenjena za servisiranje vakuuma. Ovaliteta mora biti održana na najviše 1% nakon proizvodnje i rukovanja".

4. Uticaj na razinu materijala: Za umjereni odnos D/t, dupleks (2205) ili super duplex (2507) omogućuje tanje zidove od 316L zbog njegove sposobnosti da se odupre neelastičnom (plastičnom) savijanju. Za vrlo visoke D/t odnosove (čisto elastično savijanje), dupleks ne nudi nikakvu prednost u odnosu na 304/316 .

5. Svajanje: "Specifična oprema" za proizvodnju električne energije ili električne energije U slučaju da se radi o proizvodnji električne energije, u skladu s člankom 6. stavkom 2. točkom (a) ovog članka, za proizvodnju električne energije u skladu s člankom 6. stavkom 2. točkom (a) ovog članka, potrebno je utvrditi: Uverite se da računi za kolaps koriste minimalno u slučaju da se cijevi ne koriste za proizvodnju električne energije, potrebno je utvrditi faktor smanjenja snage zavarivanja. .

Zaključak

Služba vakuuma je zahtjevna primjena koja testira geometrijsku stabilnost dupleksnih cijevi velikog promjera. Dok dupleks nudi odličnu čvrstoću i otpornost na koroziju, pritisak pri kolapsu određuje krutost cilindra (modulus i geometrija), a ne samo čvrstoća materijala.

Za uspješan dizajn, usredotočite se na D/t omjer , kontrola ovalnost u skladu s tim, u slučaju da se projekt završi u obliku podvojene zidine, potrebno je uzeti u obzir i cijeli sustav, uključujući i to je li oštrijevanje prstenova ili prijelaz na dvostranu konfiguraciju bolje služi ekonomici projekta. Poštujući zakon kocke od prečnika do debljine, možete osigurati da vaša dupleksna cijev ostane okrugla i funkcionalna pod neumoljivim pritiskom atmosfere.