Paano Kalkulado ang Pressure Rating para sa Manipis na Pader ng Nickel Alloy 825 Pipe

Paano Kalkulado ang Pressure Rating para sa Manipis na Pader ng Nickel Alloy 825 Pipe

Para sa mga project manager at inhinyero, ang pagpili ng tamang kapal ng pader ng tubo ay isang pangunahing gawain. Kapag gumagamit ng mga alloy na tumutol sa korosyon tulad ng Nickel Alloy 825 (UNS N08825) sa mga konfigurasyong manipis-na-pader—karaniwan para sa pagtitipid sa gastos at pagbawas ng timbang—ang tamang pagkalkula ng pressure rating ay hindi lamang isang kalkulasyon; ito ay isang mahalagang gawain sa pamamahala ng panganib.

Ang paggamit ng isang tubo na may hindi tamang rating ay maaaring magdulot ng mga sira, pagsabog, at pangkalahatang kabiguan ng sistema. Ang gabay na ito ay tutulungan ka sa pamamagitan ng mga pinagkakatiwalaang pormula sa inhinyerya at ng mga mahahalagang praktikal na konsiderasyon upang matukoy ang ligtas na presyon ng operasyon para sa iyong aplikasyon.

Ang Pangunahing Pormula: Barlow's Formula

Para sa mga manipis-na-pader na tubo (kung saan ang kapal ng pader ay mas maliit kaysa sa humigit-kumulang 1/10 ng radius), ang karaniwang pamantayan sa industriya ay Barlow's Formula . Ito ay simple at pangkalahatang kinikilala para sa paunang pagtatakda ng sukat at pagtataya ng pressure rating.

Ang pormula ay:

P = (2 * S * t) / D

Kung saan:

• P = Rating ng Panloob na Presyon (psi o MPa)

• S = Halaga ng Payagan na Stress para sa materyal (psi o MPa)

• t = Pinakamababang Kapal ng Pader (pulgada o mm)

• D = Panlabas na Diametro ng tubo (pulgada o mm)

Mahalagang Tala: Mahalaga ang paggamit ng Panlabas na Diametro (OD) sa pormulang Barlow, dahil ito ay idinisenyo para sa mga karaniwang dimensyon ng tubo at pinakatumpak gamit ang mga ito.

Gabay sa Pagkalkula Hakbang-kahakbang

Suriin natin kung paano ilalapat ang pormulang ito sa Nickel Alloy 825.

Hakbang 1: Tukuyin ang Payagan na Stress (S)

Ito ang pinakamahalagang variable at hindi isang solong numero. Ang payagan na stress para sa Nickel Alloy 825 ay nakasalalay sa temperatura ng iyong kapaligiran sa operasyon. Ang halagang ito ay tinutukoy ng ASME Boiler and Pressure Vessel Code (BPVC), Seksyon II, Bahagi D.

Kailangan mong hanapin ang tamang halaga ng 'S' batay sa iyong maximum na temperatura sa operasyon. Narito ang ilang halimbawa sa karaniwang temperatura:

• Sa 100°F (38°C): S ≈ 20,000 psi (138 MPa)

• Sa 500°F (260°C): S ≈ 18,700 psi (129 MPa)

• Sa 800°F (427°C): S ≈ 14,800 psi (102 MPa)

Gamitin palagi ang ASME BPVC para sa kinalalabasan nang tiyak at na-update para sa iyong tiyak na proyekto.

Hakbang 2: I-kumpirma ang mga Sukat ng Tubo (t at D)

Para sa mga manipis-na-pader na tubo, ang katiyakan ay napakahalaga. Kailangan mong malaman nang eksakto ang mga sumusunod:

• Pormal na Sukat ng Tubo (NPS) at Kedyular (halimbawa, NPS 6, Schedule 5S).

• Aktwal na Panlabas na Diameter (D): Halimbawa, ang isang tubo na NPS 6 ay may panlabas na diameter na 6.625 pulgada, anuman ang schedule nito.

• Pinakamababang Kapal ng Pader (t): Huwag gamitin ang nominal o average na kapal ng pader. Kailangan mong gamitin ang pinakamaliit pinakamababang kapal ng pader, na kumukuha ng impormasyon mula sa mga toleransya sa paggawa. Maaari itong makita sa mga pamantayan tulad ng ASME B36.19M (Mga Tubo na Gawa sa Stainless Steel at Nickel Alloy). Para sa isang manipis-na-pader na NPS 6 na Schedule 5S na tubo, ang nominal na kapal ay 0.109", ngunit ang pinakamababang kapal ay maaaring humigit-kumulang sa 0.095". Ang paggamit ng nominal na kapal sa iyong kalkulasyon ay nagdudulot ng mapanganib na sobrang pagtataya.

Hakbang 3: I-apply ang Pormula at Isama ang Factor ng Kaligtasan

Subukan natin ang isang tunay na halimbawa.

• Tuyok: NPS 6, Schedule 5S, Nickel Alloy 825

• Panlabas na Diameter (D): 6.625 pulgada

• Pinakamaliit na Kapal ng Pader (t): 0.095 pulgada

• Pinakamataas na Temperatura sa Paggamit: 500°F

• Payag na Stress (S): 18,700 psi

Pagkuha ng Resulta:
P = (2 × 18,700 psi × 0.095 pulgada) ÷ 6.625 pulgada
P = (3,553) ÷ 6.625
P ≈ 536 psi

Ang resultang ito (536 psi) ay ang teoretikal na pinakamataas na presyon ang maaaring tiisin ng tubo sa temperatura na iyon bago lumabag.

Hakbang 4: Itakda ang Ligtas na Presyon ng Paggana

Ang kinukwentang presyon ay hindi ang iyong ligtas na presyon ng paggana. Ang mga pamantayan sa inhinyeriya ay nangangailangan ng paggamit ng paktor ng kaligtasan sa disenyo . Para sa mga sistemang tubo batay sa ASME B31.3 (Mga Tubo para sa Proseso), ang pamantayan ay kadalasang naglalapat ng isang paktor sa mismong payagan na stress, ngunit para sa isang simpleng pagsusuri, kailangan mong tukuyin ang ligtas na presyon ng operasyon.

Ang karaniwang paraan ay hatin ang kinukwentang presyon ng isang paktor ng kaligtasan (halimbawa, 1.5 o 4:1, depende sa aplikasyon at sa mga pamantayan ng kumpanya).

• Paggamit ng 4:1 na Paktor ng Kaligtasan (karaniwan para sa presyon ng hidrauliko):
  Ligtas na Presyon ng Paggana = 536 psi ÷ 4 = 134 psi

• Isang mas mapag-ingat na pamamaraan (halimbawa, para sa mataas na bilang ng siklo o mapanganib na operasyon):
  Ligtas na Pansamantalang Presyon = 536 psi ÷ 1.5 = 357 psi

Ang pagpili ng panghuling safety factor ay dapat batay sa inyong kumpanyang mga pamantayan sa inhinyeriya, sa tiyak na code na sinusunod ninyo (halimbawa, ASME B31.3), at sa kahalagahan ng aplikasyon.

Mga Mahahalagang Konsiderasyon Bukod sa Pormula

Ang puro kalkulasyon ay hindi sapat. Ang isang kwalipikadong project manager ay dapat tumutugon sa mga kadahilanan sa tunay na buhay na ito:

1. Pahintulot sa Korosyon: Korosibo ba ang inyong fluid? Kung inaasahan ninyong may rate ng korosyon na 0.01 pulgada bawat taon para sa 10-taong disenyo ng buhay, kailangan ninyong idagdag ang 0.1 pulgada sa inyong minimum na kapal ng pader bago bago pa man kayo magsimula sa kalkulasyon. Maaaring hindi angkop ang isang manipis-na-pader na tubo kung kailangan ng malaking pahintulot sa korosyon.

2. Pag-thread at Pag-groove: Kung ikaw ay nagta-thread o nag-groove ng tubo para sa mga mekanikal na sambungan, ang kapal ng pader ay epektibong nababawasan sa pinakamahalagang punto. Ang iyong kalkulasyon ay dapat gumamit ng kapal sa ugat ng thread o groove, hindi sa nominal na kapal ng pader.

3. Mga Panlabas na Karga: Ang pormula ay isaalang-alang lamang ang panloob na presyon. Hindi nito isinasama ang mga bending stress, water hammer, vibration, timbang ng likido, o mga panlabas na karga. Ang mga kadahilanang ito ay maaaring mangailangan ng mas makapal na pader o karagdagang suporta.

4. Pag-uulit ng Temperatura at Presyon: Kung ang iyong sistema ay nag-uulit sa pagitan ng mataas at mababang temperatura/presyon, ang buhay sa fatigue ay naging isang suliranin. Ang simpleng static pressure rating ay hindi sapat, at kinakailangan ang mas detalyadong pagsusuri ng fatigue.

5. Kalidad at Sertipikasyon: Para sa isang mahalagang serbisyo na alloy tulad ng 825, tiyaking ang iyong tubo ay kasama ang sertipikadong Material Test Report (MTR 3.1) at naipatutupad ang Positive Material Identification (PMI) kapag natanggap upang mapatunayan ang komposisyon nito.

Kongklusyon: Iyong Plano ng Aksyon

1. Mangalap ng Datos: Kumpirmahin ang fluid, max temperatura ng operasyon, at max presyur ng operasyon.

2. Piliin ang Tubo: Pumili ng nominal na sukat at schedule.

3. Hanapin ang mga Halaga: Hanapin ang payag na stress (S) mula sa ASME BPVC para sa iyong temperatura at ang pinakamaliit kapal ng pader (t) mula sa standard ng tubo.

4. Kalkulahin: Ilapat ang Barlow's Formula (P = 2St/D) upang makuha ang teoretikal na burst pressure.

5. Mag-apply ng Safety Factor: Hatiin ito ng angkop na safety factor (halimbawa, 1.5 hanggang 4) upang itakda ang ligtas na working pressure.

6. I-verify: Siguraduhing ang presyur na ito para sa ligtas na pagpapatakbo ay malaki ang kinalaman sa iyong pinakamataas na presyur sa operasyon at na isinama mo na ang mga kadahilanan tulad ng pagsisira dahil sa kalawang, pag-uulit ng panlilipat, at iba pang mga kadahilanan na nagpapababa ng kapasidad.

Kung may duda ka, kumonsulta sa isang kwalipikadong inhinyero sa pressure vessel o piping. Ang gastos para sa propesyonal na pagsusuri ay napakaliit kumpara sa gastos ng isang kabiguan. Ang pamamaraang ito ay nagbibigay sa iyo ng kaalaman upang mapamahalaan nang epektibo ang proseso at magtanong ng tamang mga katanungan.