Možná se divíte, jak potrubí a hadice odolávají velkému tlaku vody, který jimi protéká. Hodně z toho spočívá v porozumění fyzice za nimi. Inženýři kontrolují tyto normy testováním síly hadic a maximální povolený pracovní tlak (MAWP) je klíčovým nástrojem při stanovení bezpečných limitů pro hadici.
Maximální povolený pracovní tlak (MAWP)
Můžete vypočítatMaximální povolený pracovní tlak (MAWP), maximální tlak pro hadici pomocí vzorce
P = \ frac {2 × S_y × F_d × F_e × F_t × t} {d_o}
pro hodnotu MAWPPv psi, mez kluzu (nebo pevnost v tahu) materiáluSy, návrhový faktorFd, součinitel podélného kloubuFE, činitel snížení teplotyFta vnitřní průměr potrubídÓ. Tyto faktory zohledňují vlastnosti samotných materiálů a budete je muset vyhledat u materiálů použitých v konkrétním případě, který zvažujete.
Pokud jste například věděli, že vnitřní průměr válcové nádoby je 200 palců, můžete zjistit, jak k jejímu vytvoření použít kovovou slitinu. Použijte materiál z uhlíkové oceli s mezí kluzu 64 000 psi, který má tloušťku 1/2 palce. Návrhový faktor je 0,72, součinitel podélného kloubu je 1,00 a činitel snížení teploty je 1,00. Pomocí vzorce můžete vypočítat MAWP jako:
\ begin {aligned} P & = \ frac {2 × 64 000 \; \ text {psi} × 0,72 × 1,00 × 1,00 × 0,5 \; \ text {in}} {200 \; \ text {in}} \\ & = 230,4 \; \ text {psi} \ end {zarovnáno}
Standardy MAWP
Jelikož MAWP definuje Mezinárodní organizace pro normalizaci, tlakové nádoby obecně mají konstrukční parametry pro jejich různé vlastnosti, jako je tloušťka stěny nebo vnitřní poloměr hadice plavidla. Inženýři je důkladně kontrolují, aby se ujistili, že jejich konstrukce vydrží jejich vhodný tlak, teplotu, korozi a cokoli jiného, co může bránit jejich výkonu. Zkoušky, které používají tlakovou vodu, určují hydrostatický zkušební tlak, aby se zajistilo, že nádoby vydrží příslušné síly jeho použití. Výrobci mohou použít i jiné testy.
Například společnost Penflex snižuje své výpočty MAWP o 20 procent, aby zohlednila zahrnuté teplo, které ovlivňuje mez kluzu jejich opletených drátů během procesu svařování. Dokonce berou v úvahu faktory úpravy, které ovlivňují MAWP při vysokých teplotách.
Americká společnost strojních inženýrů stanovila standardy, že nádoby musí splňovat 100 liber na čtvereční palec (100 psi) a musí mít dostatečný objem, aby obsahovaly 10 000 galonů kapaliny. Výše uvedený příklad 230,4 psi MAWP splňuje požadovanou jmenovitou hodnotu tlaku 100 psi.
Alternativní návrhový vzorec tlaku
Můžete také otestovat trvanlivost nádoby pomocí Barlowova vzorce,P = 2Svatý / D, pro tlakP, povolený stresSv psi, tloušťka stěnyta vnější průměrDotestovat, jak vnitřní tlak v potrubí drží proti pevnosti materiálu. Při použití tohoto vzorce zajistětetaDmají stejné jednotky, takže obě strany rovnice zůstávají vyvážené.
Barlowův vzorec můžete použít k výpočtu vnitřního tlaku, konečného tlaku při roztržení, maximálního povoleného provozního tlaku (MAOP) a hydrostatického tlaku Mill. Vnitřní tlak vypočítáte pomocí meze kluzu pro povolené napětíSa výpočet výsledného tlaku. Podobně můžete vypočítat konečný tlak při roztržení pomocí maximální meze kluzu proS.
Použijte specifikovanou minimální výtěžnost (SMYS) proSnebo sílu spojenou s určitou specifikací k určení MAOP. Hydrostatický tlak mlýna používá zlomek specifikované meze kluzu, napětí, při kterém se vytváří určité množství plastické deformace, proS. Tato specifikovaná mez kluzu je obecně 60% maximální meze kluzu.