S-ar putea să vă întrebați cum țevile și furtunurile pot rezista presiunii mari a apei care trece prin ele. O mare parte din aceasta se rezumă la înțelegerea fizicii din spatele lor. Inginerii verifică aceste standarde testând cât de puternice sunt furtunurile, iar presiunea maximă de lucru admisibilă (MAWP) este un instrument cheie în stabilirea limitelor de siguranță pentru un furtun.
Presiunea de lucru maximă admisibilă (MAWP)
Puteți calculaPresiunea de lucru maximă admisibilă (MAWP), presiunea maximă pentru un furtun, utilizând formula
P = \ frac {2 × S_y × F_d × F_e × F_t × t} {d_o}
pentru valoarea MAWPPîn psi, rezistența la curgere (sau rezistența la tracțiune) a materialuluiSy, factor de proiectareFd, factor de articulație longitudinalăFe, factorul de reducere a temperaturiiFtși diametrul interior al țeviido. Acești factori iau în considerare caracteristicile materialelor în sine și va trebui să le căutați pentru materialele implicate în cazul specific pe care îl luați în considerare.
De exemplu, dacă știați că diametrul interior al unui vas cilindric este de 200 inci, ați putea afla cum să utilizați un aliaj metalic pentru a-l crea. Utilizați un material din oțel carbon cu o rezistență la randament de 64.000 psi care are o grosime de 1/2 inch. Factorul de proiectare este de 0,72, factorul de îmbinare longitudinală este de 1,00 și factorul de reducere a temperaturii este de 1,00. Folosind formula, puteți calcula un MAWP ca:
\ begin {align} P & = \ frac {2 × 64,000 \; \ text {psi} × 0,72 × 1,00 × 1,00 × 0,5 \; \ text {în}} {200 \; \ text {în}} \\ & = 230,4 \; \ text {psi} \ end {align}
Standarde MAWP
Deoarece MAWP este definit de Organizația Internațională pentru Standardizare, recipientele sub presiune au în general parametrii de proiectare pentru diferitele lor caracteristici, cum ar fi grosimea peretelui sau raza interioară a furtunului nave. Inginerii le verifică îndeaproape pentru a se asigura că proiectele lor pot rezista la presiunea, temperatura, coroziunea și orice altceva care le poate împiedica performanța. Testele care utilizează apă sub presiune determină presiunea hidrostatică a testului pentru a se asigura că vasele pot rezista forțelor adecvate de utilizare a acestuia. Producătorii pot utiliza și alte teste.
De exemplu, compania Penflex își reduce calculele MAWP cu 20 la sută pentru a ține cont de căldura implicată care afectează puterea de curgere a firelor de împletit în timpul procesului de sudare. Ei iau în considerare chiar și factorii de ajustare care afectează MAWP la temperaturi ridicate.
Societatea Americană a Inginerilor Mecanici a stabilit standarde astfel încât navele să îndeplinească 100 de lire pe inch pătrat (100 psi) și să aibă un volum suficient pentru a conține 10.000 de litri de lichid. Exemplul de mai sus de 230,4 psi MAWP îndeplinește presiunea necesară de 100 psi.
Formula alternativă de presiune de proiectare
De asemenea, puteți testa durabilitatea unei nave folosind formula lui Barlow,P = 2Sf / D, pentru presiuneP, stres admisibilSîn psi, grosimea pereteluit, și diametrul exteriorDpentru a testa modul în care presiunea internă a unei țevi rezistă la rezistența materialului. Când utilizați această formulă, asigurați-vătșiDau aceleași unități, astfel încât ambele părți ale ecuației să rămână echilibrate.
Puteți utiliza formula Barlow pentru a calcula presiunea internă, presiunea finală de rupere, presiunea maximă de funcționare admisibilă (MAOP) și presiunea hidrostatică Mill. Calculați presiunea internă utilizând rezistența la randament pentru stresul admisibilSși calcularea presiunii rezultate. În mod similar, puteți calcula presiunea de spargere finală utilizând puterea maximă de curgere pentruS.
Utilizați Forța de randament minimă specificată (SMYS) pentruS, sau puterea asociată cu o anumită specificație, pentru a determina MAOP. Presiunea hidrostatică a morii folosește o fracțiune din rezistența specificată la randament, tensiunea la care se produce o cantitate specifică de deformare plastică, pentruS. Această rezistență la randament specificată este în general 60% din rezistența maximă la randament.