قد تتساءل كيف يمكن للأنابيب والخراطيم أن تتحمل الضغط الكبير للمياه التي تمر من خلالها. يعود الكثير من هذا إلى فهم الفيزياء التي تقف وراءهم. يتحقق المهندسون من هذه المعايير من خلال اختبار مدى قوة الخراطيم ، وضغط العمل الأقصى المسموح به (MAWP) هو أداة رئيسية في وضع حدود آمنة للخرطوم.
الحد الأقصى لضغط العمل المسموح به (MAWP)
يمكنك حسابالحد الأقصى لضغط العمل المسموح به (MAWP)، أقصى ضغط للخرطوم ، باستخدام الصيغة
P = \ frac {2 × S_y × F_d × F_e × F_t × t} {d_o}
لقيمة MAWPصفي psi ، قوة الخضوع (أو قوة الشد) للمادةسذعامل التصميمFدعامل المفصل الطوليFه، عامل خفض درجة الحرارةFروقطر الأنبوب الداخليدا. تأخذ هذه العوامل في الاعتبار ميزات المواد نفسها ، وستحتاج إلى البحث عنها بحثًا عن المواد المتضمنة في الحالة المحددة التي تفكر فيها.
على سبيل المثال ، إذا كنت تعلم أن القطر الداخلي لوعاء أسطواني يبلغ 200 بوصة ، فيمكنك معرفة كيفية استخدام سبيكة معدنية في إنشائه. استخدم مادة من الصلب الكربوني بقوة خضوع تبلغ 64000 رطل لكل بوصة مربعة بسماكة 1/2 بوصة. عامل التصميم 0.72 ، وعامل المفصل الطولي 1.00 ، وعامل خفض درجة الحرارة 1.00. باستخدام الصيغة ، يمكنك حساب MAWP على النحو التالي:
\ start {align} P & = \ frac {2 × 64000 \؛ \ text {psi} × 0.72 × 1.00 × 1.00 × 0.5 \؛ \ text {in}} {200 \؛ \ text {in}} \\ & = 230.4 \؛ \ نص {psi} \ نهاية {محاذاة}
معايير MAWP
كما تم تعريف MAWP من قبل المنظمة الدولية للتوحيد القياسي ، فإن أوعية الضغط لديها بشكل عام معلمات التصميم لخصائصها المختلفة مثل سمك الجدار أو نصف القطر الداخلي للخرطوم أوعية. يقوم المهندسون بفحصها عن كثب للتأكد من أن تصميماتها يمكنها تحمل الضغط ودرجة الحرارة والتآكل المناسبين وأي شيء آخر قد يعيق أدائها. تحدد الاختبارات التي تستخدم الماء المضغوط ضغط الاختبار الهيدروستاتيكي للتأكد من أن الأوعية يمكنها تحمل القوى المناسبة لاستخدامها. قد يستخدم المصنعون اختبارات أخرى أيضًا.
على سبيل المثال ، تقلل شركة Penflex حساباتها الخاصة بـ MAWP بنسبة 20 في المائة لحساب الحرارة المتضمنة التي تؤثر على قوة الخضوع لأسلاك الضفيرة أثناء عملية اللحام. حتى أنهم يأخذون في الاعتبار عوامل الضبط التي تؤثر على MAWP في درجات حرارة عالية.
وضعت الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين معايير مثل أن السفن يجب أن تلبي 100 رطل لكل بوصة مربعة (100 رطل لكل بوصة مربعة) ويجب أن تحتوي على حجم كافٍ لاحتواء 10000 جالون من السائل. المثال أعلاه 230.4 psi MAWP يلبي تصنيف الضغط المطلوب 100 psi.
صيغة ضغط التصميم البديل
يمكنك أيضًا اختبار متانة السفينة باستخدام صيغة Barlow ،ف = 2شارع / د، للضغطص، الإجهاد المسموح بهسفي psi ، سمك الجدارر، والقطر الخارجيدلاختبار كيف يصمد الضغط الداخلي للأنبوب ضد قوة المادة. عند استخدام هذه الصيغة ، تأكدرودلها نفس الوحدات بحيث يظل طرفي المعادلة متوازنين.
يمكنك استخدام معادلة بارلو لحساب الضغط الداخلي ، وضغط الانفجار النهائي ، وضغط التشغيل الأقصى المسموح به (MAOP) والضغط الهيدروستاتيكي للمطحنة. يمكنك حساب الضغط الداخلي باستخدام قوة الخضوع للإجهاد المسموح بهسوحساب الضغط الناتج. وبالمثل ، يمكنك حساب ضغط الانفجار النهائي باستخدام قوة الخضوع القصوى لـس.
استخدم قوة العائد الدنيا المحددة (SMYS) لـس، أو القوة المرتبطة بمواصفات معينة ، لتحديد MAOP. يستخدم الضغط الهيدروستاتيكي للمطحنة جزءًا من قوة الخضوع المحددة ، والضغط الذي ينتج عنده مقدار معين من تشوه البلاستيك ، من أجلس. تكون مقاومة الخضوع المحددة بشكل عام 60٪ من أقصى مقاومة للخضوع.