אתה עשוי לתהות כיצד צינורות וצינורות יכולים לעמוד בלחץ המים הרב שעובר דרכם. הרבה מזה מסתכם בהבנת הפיזיקה שמאחוריהם. מהנדסים בודקים תקנים אלה על ידי בדיקת מידת חזקה של צינורות, ולחץ העבודה המרבי המותר (MAWP) הוא כלי מרכזי בקביעת מגבלות בטוחות לצינור.
לחץ עבודה מקסימלי מותר (MAWP)
אתה יכול לחשב אתלחץ עבודה מקסימלי מותר (MAWP), הלחץ המרבי לצינור, באמצעות הנוסחה
P = \ frac {2 × S_y × F_d × F_e × F_t × t} {d_o}
עבור ערך MAWPפב psi, חוזק התשואה (או חוזק מתיחה) של החומרסy, גורם עיצוביFד, גורם מפרק אורכיFה, גורם פגיעה בטמפרטורהFtוקוטר הצינור הפנימידo. גורמים אלה לוקחים בחשבון את התכונות של החומרים עצמם, ותצטרך לחפש אותם אחר החומרים המעורבים במקרה הספציפי שאתה שוקל.
לדוגמה, אם ידעת שהקוטר הפנימי של כלי גלילי הוא 200 אינץ ', תוכל להבין כיצד להשתמש בסגסוגת מתכת כדי ליצור אותו. השתמש בחומר פלדת פחמן בעל חוזק תפוקה של 64,000 psi שעובי 1/2 אינץ '. גורם התכנון הוא 0.72, גורם המפרק האורכי הוא 1.00 וגורם הפחתת הטמפרטורה הוא 1.00. באמצעות הנוסחה, אתה יכול לחשב MAWP כ:
\ התחל {מיושר} P & = \ frac {2 × 64,000 \; \ טקסט {psi} × 0.72 × 1.00 × 1.00 × 0.5 \; \ טקסט {ב}} {200 \; \ טקסט {ב}} \\ & = 230.4 \; \ text {psi} \ end {align}
תקני MAWP
כפי ש- MAWP מוגדר על ידי הארגון הבינלאומי לתקינה, יש בדרך כלל כלי לחץ פרמטרים עיצוביים על מאפייניהם השונים כגון עובי דופן או רדיוס הפנים של הצינור כלים. מהנדסים בודקים אותם מקרוב כדי לוודא שהעיצוב שלהם יכול לעמוד בלחץ המתאים שלהם, בטמפרטורה, בקורוזיה ובכל מה שעשוי לעכב את ביצועיהם. בדיקות המשתמשות במים בלחץ קובעות את לחץ הבדיקה ההידרוסטטית כדי לוודא שהכלי יכול לעמוד בכוחות השימוש המתאימים. היצרנים עשויים להשתמש גם בבדיקות אחרות.
לדוגמא, חברת פנפלקס מפחיתה את חישובי ה- MAWP שלהם ב -20 אחוזים כדי להסביר את החום המעורב המשפיע על חוזק התשואה של חוטי הצמה שלהם במהלך תהליך הריתוך. הם אפילו לוקחים בחשבון גורמי התאמה המשפיעים על ה- MAWP בטמפרטורות גבוהות.
האגודה האמריקאית להנדסת מכונות קבעה סטנדרטים כך שספינות חייבות לעמוד ב -100 פאונד לאינץ 'מרובע (100 psi) ועליהן להיות בנפח מספיק כדי להכיל 10,000 גלונים של נוזל. הדוגמה לעיל של 230.4 psi MAWP עומדת בדירוג הלחץ הנדרש של 100 psi.
פורמולת לחץ חלופית לעיצוב
אתה יכול גם לבדוק את עמידות הספינה באמצעות הנוסחה של בארלו,P = 2רחוב / ד, ללחץפ, לחץ מותרסב psi, עובי דופןt, וקוטר חיצונידלבדוק כיצד הלחץ הפנימי של צינור עומד כנגד חוזק החומר. בעת שימוש בנוסחה זו, ודאtודיש אותן יחידות כך ששני צידי המשוואה יישארו מאוזנים.
ניתן להשתמש בנוסחה של בארלו כדי לחשב לחץ פנימי, לחץ התפוצצות אולטימטיבי, לחץ הפעלה מקסימלי (MAOP) ואת הלחץ ההידרוסטטי של מיל. אתה מחשב לחץ פנימי באמצעות חוזק תשואה למתח מותרסוחישוב הלחץ שנוצר. באופן דומה, ניתן לחשב את לחץ המתפרץ האולטימטיבי באמצעות חוזק התשואה המרבי עבורס.
השתמש בכוח התשואה המינימלי שצוין (SMYS) עבורס, או הכוח הקשור למפרט מסוים, לקביעת MAOP. הלחץ ההידרוסטטי של הטחנה משתמש בשבריר מכוח התשואה שצוין, הלחץ שבו נוצרת כמות מסוימת של דפורמציה פלסטית,ס. חוזק התשואה שצוין זה בדרך כלל 60% מכוח התשואה המרבי.