Vous vous demandez peut-être comment les tuyaux et les tuyaux peuvent résister à la forte pression de l'eau qui les traverse. Cela se résume en grande partie à la compréhension de la physique qui les sous-tend. Les ingénieurs vérifient ces normes en testant la résistance des tuyaux, et la pression de service maximale admissible (MAWP) est un outil clé pour définir des limites de sécurité pour un tuyau.
Pression de service maximale admissible (MAWP)
Vous pouvez calculer lePression de service maximale admissible (MAWP), la pression maximale pour un tuyau, en utilisant la formule
P = \frac{2×S_y×F_d×F_e×F_t×t}{d_o}
pour la valeur MAWPPen psi, limite d'élasticité (ou résistance à la traction) du matériauSoui, facteur de conceptionFré, facteur de joint longitudinalFe, facteur de déclassement de températureFtet diamètre intérieur du tuyauréo. Ces facteurs prennent en compte les caractéristiques des matériaux eux-mêmes, et vous devrez les rechercher pour les matériaux impliqués dans le cas spécifique que vous envisagez.
Par exemple, si vous saviez que le diamètre intérieur d'un récipient cylindrique était de 200 pouces, vous pourriez trouver comment utiliser un alliage métallique pour le créer. Utilisez un matériau en acier au carbone avec une limite d'élasticité de 64 000 psi et une épaisseur de 1/2 pouce. Le facteur de conception est de 0,72, le facteur de joint longitudinal est de 1,00 et le facteur de déclassement de température est de 1,00. En utilisant la formule, vous pouvez calculer un MAWP comme :
\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{aligned}
Normes MAWP
Comme le MAWP est défini par l'Organisation internationale de normalisation, les récipients sous pression ont généralement paramètres de conception pour leurs diverses caractéristiques telles que l'épaisseur de paroi ou le rayon intérieur du tuyau navires. Les ingénieurs les vérifient de près pour s'assurer que leurs conceptions peuvent résister à la pression, à la température, à la corrosion et à tout ce qui peut nuire à leurs performances. Les tests utilisant de l'eau sous pression déterminent la pression d'essai hydrostatique pour s'assurer que les récipients peuvent résister aux forces appropriées de son utilisation. Les fabricants peuvent également utiliser d'autres tests.
Par exemple, la société Penflex réduit ses calculs MAWP de 20 % pour tenir compte de la chaleur impliquée qui affecte la limite d'élasticité de ses fils tressés pendant le processus de soudage. Ils prennent même en compte les facteurs d'ajustement qui affectent le MAWP à haute température.
L'American Society of Mechanical Engineers a établi des normes telles que les navires doivent respecter 100 livres par pouce carré (100 psi) et doivent avoir un volume suffisant pour contenir 10 000 gallons de liquide. L'exemple ci-dessus de 230,4 psi MAWP répond à la pression nominale de 100 psi requise.
Formule de pression de conception alternative
Vous pouvez également tester la durabilité d'un navire en utilisant la formule de Barlow,P = 2St / ré, pour la pressionP, contrainte admissibleSen psi, épaisseur de paroit, et diamètre extérieurrépour tester comment la pression interne d'un tuyau résiste à la résistance du matériau. Lorsque vous utilisez cette formule, assurez-voustetréont les mêmes unités de sorte que les deux côtés de l'équation restent équilibrés.
Vous pouvez utiliser la formule de Barlow pour calculer la pression interne, la pression d'éclatement ultime, la pression de fonctionnement maximale admissible (MAOP) et la pression hydrostatique du broyeur. Vous calculez la pression interne en utilisant la limite d'élasticité pour la contrainte admissibleSet le calcul de la pression résultante. De même, vous pouvez calculer la pression d'éclatement ultime en utilisant la limite d'élasticité maximale pourS.
Utilisez la limite d'élasticité minimale spécifiée (SMYS) pourS, ou la force associée à une certaine spécification, pour déterminer MAOP. La pression hydrostatique du broyeur utilise une fraction de la limite d'élasticité spécifiée, la contrainte à laquelle une quantité spécifique de déformation plastique est produite, pourS. Cette limite d'élasticité spécifiée est généralement de 60 % de la limite d'élasticité maximale.