คุณอาจสงสัยว่าท่อและสายยางสามารถทนต่อแรงดันน้ำขนาดใหญ่ที่ไหลผ่านได้อย่างไร สิ่งเหล่านี้ส่วนใหญ่มาจากการทำความเข้าใจฟิสิกส์เบื้องหลังพวกเขา วิศวกรตรวจสอบมาตรฐานเหล่านี้โดยการทดสอบว่าท่อมีความแข็งแรงเพียงใด และแรงดันใช้งานสูงสุดที่อนุญาต (MAWP) เป็นเครื่องมือสำคัญในการกำหนดขีดจำกัดความปลอดภัยสำหรับสายยาง
แรงดันใช้งานสูงสุดที่อนุญาต (MAWP)
คุณสามารถคำนวณแรงดันใช้งานสูงสุดที่อนุญาต (MAWP), แรงดันสูงสุดสำหรับท่ออ่อน โดยใช้สูตร
P = \frac{2×S_y×F_d×F_e×F_t×t}{d_o}
สำหรับค่า MAWPพีเป็น psi ความแข็งแรงคราก (หรือความต้านทานแรงดึง) ของวัสดุสy, ปัจจัยการออกแบบFd, ปัจจัยร่วมตามยาวFอี, ปัจจัยลดอุณหภูมิFtและเส้นผ่านศูนย์กลางท่อภายในdo. ปัจจัยเหล่านี้คำนึงถึงคุณสมบัติของวัสดุด้วย และคุณจะต้องค้นหาวัสดุที่เกี่ยวข้องในกรณีเฉพาะที่คุณกำลังพิจารณา
ตัวอย่างเช่น ถ้าคุณรู้ว่าเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของภาชนะทรงกระบอกคือ 200 นิ้ว คุณจะสามารถหาวิธีใช้โลหะผสมเพื่อสร้างมันขึ้นมาได้ ใช้วัสดุเหล็กกล้าคาร์บอนที่มีความแข็งแรงของผลผลิต 64,000 psi ที่มีความหนา 1/2 นิ้ว ปัจจัยการออกแบบคือ 0.72 ปัจจัยร่วมตามยาวคือ 1.00 และปัจจัยการลดอุณหภูมิคือ 1.00 เมื่อใช้สูตร คุณสามารถคำนวณ MAWP ได้ดังนี้:
\begin{aligned} P &= \frac{2 ×64,000 \;\text{psi} × 0.72 × 1.00 × 1.00×0.5\;\text{in}}{200 \;\text{in}} \\ & = 230.4 \;\ข้อความ{psi} \สิ้นสุด{จัดตำแหน่ง}
มาตรฐาน MAWP
เนื่องจาก MAWP ถูกกำหนดโดยองค์การระหว่างประเทศเพื่อการมาตรฐาน ภาชนะรับความดันโดยทั่วไปมี พารามิเตอร์การออกแบบสำหรับคุณลักษณะต่างๆ เช่น ความหนาของผนังหรือรัศมีภายในของท่อ เรือ วิศวกรตรวจสอบอย่างใกล้ชิดเพื่อให้แน่ใจว่าการออกแบบของพวกเขาสามารถทนต่อแรงดัน อุณหภูมิ การกัดกร่อน และสิ่งอื่นใดที่อาจขัดขวางประสิทธิภาพการทำงานได้อย่างเหมาะสม การทดสอบที่ใช้น้ำแรงดันจะกำหนดแรงดันทดสอบที่หยุดนิ่งเพื่อให้แน่ใจว่าภาชนะสามารถทนต่อแรงที่เหมาะสมในการใช้งาน ผู้ผลิตอาจใช้การทดสอบอื่นๆ เช่นกัน
ตัวอย่างเช่น บริษัท Penflex ลดการคำนวณ MAWP ลง 20 เปอร์เซ็นต์เพื่อพิจารณาความร้อนที่เกี่ยวข้องซึ่งส่งผลต่อความแข็งแรงของผลผลิตของลวดถักเปียในระหว่างกระบวนการเชื่อม พวกเขายังคำนึงถึงปัจจัยการปรับที่ส่งผลต่อ MAWP ที่อุณหภูมิสูง
American Society of Mechanical Engineers ได้กำหนดมาตรฐานว่าเรือต้องมีขนาด 100 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว (100 psi) และต้องมีปริมาตรเพียงพอที่จะบรรจุของเหลวได้ 10,000 แกลลอน ตัวอย่างด้านบน 230.4 psi MAWP ตรงตามพิกัดแรงดัน 100 psi ที่ต้องการ
สูตรแรงดันการออกแบบทางเลือก
คุณยังสามารถทดสอบความทนทานของเรือโดยใช้สูตรของบาร์โลว์พี = 2เซนต์ / ดี, เพื่อความกดดันพีความเครียดที่อนุญาตสเป็น psi ความหนาของผนังtและเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกดีเพื่อทดสอบว่าแรงดันภายในของท่อรับแรงต้านกับความแข็งแรงของวัสดุได้อย่างไร เมื่อใช้สูตรนี้ให้แน่ใจว่าtและดีมีหน่วยเท่ากันเพื่อให้สมการทั้งสองข้างสมดุลกัน
คุณสามารถใช้สูตรของ Barlow ในการคำนวณแรงดันภายใน แรงดันระเบิดสูงสุด แรงดันใช้งานสูงสุดที่อนุญาต (MAOP) และแรงดันไฮโดรสแตติกของโรงสี คุณคำนวณแรงดันภายในโดยใช้กำลังครากสำหรับความเค้นที่อนุญาตสและคำนวณแรงดันที่เกิดขึ้น ในทำนองเดียวกัน คุณสามารถคำนวณแรงดันระเบิดสูงสุดโดยใช้กำลังครากสูงสุดสำหรับส.
ใช้ Specified Minimal Yield Strength (SMYS) สำหรับสหรือความแข็งแกร่งที่เกี่ยวข้องกับข้อกำหนดเฉพาะ เพื่อกำหนด MAOP แรงดันไฮโดรสแตติกของโรงสีใช้เศษส่วนของความแข็งแรงของผลผลิตที่ระบุ ซึ่งเป็นความเค้นที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนรูปพลาสติกในปริมาณที่กำหนด สำหรับส. ความแข็งแรงของผลผลิตที่ระบุนี้โดยทั่วไปคือ 60% ของความแข็งแรงของผลผลิตสูงสุด