Как выполняется расчет трубы на прочность и другие важные параметры

При установке бытовых трубо-проводов расчет не исполняют, так как для этого используют типовые трубы, прочности которых в полной мере достаточно, чтобы выдерживать водное давление, газа и др. А вот возводить промышленные магистрали без конкретного расчета во многих случаях страшно, так как это приведет к быстрой поломке системы и иным малоприятным последствиям.В этой статье мы будем рассматривать основы того, как делается расчет прочности трубы, а еще некоторых остальных показателей, которые важно знать, перед тем как выстроить конструкцию.

Заводской провод труб

Расчет прочности

Нужно заявить, что расчет прочности трубы необходим не только для того, чтобы магистраль была хорошей. Это тоже даст возможность избежать перерасхода средств, ведь ненужная крепость приводит к подорожанию строительства. Благодаря этому проектирование считается очень важным этапом строительства трубопровода, чем его монтаж.Итак, этот расчет предполагает обозначение нескольких ключевых показателей:

• Диаметр внутри трубы в зависимости от скорости потока транспортируемой жидкости;
• Диаметр внутри в зависимости от сопротивления в плане гидравлики;
• Толщина стенок.

Любой параметр устанавливается по конкретным формулам, с которыми мы познакомимся ниже.

Внутренний трубный диаметр

Расчет диаметра внутри

Определить хороший внутренний трубный диаметр при заданной скорости протекания жидкости в водопроводе и ее расходе можно собственными руками по формуле – D=4Q3600v?y м, где:

• Q — расход жидкости, меряется в мг/ч.
• v — скорость протекания жидкости в водопроводе, меряется в м/сек.
• y — удельный вес жидкости при заданных параметрах, меряется в кг/м3. Данное значение принимается по справочникам.

Скорость движения различных жидкостей и газов определенны расчетами, а еще подтверждены функциональными опытами. Благодаря этому, при расчетах воспользуйтесь такими данными:

Для воды и самых разных маловязких жидкостей (например как ацетон, спирт, слабые растворы щелочей и кислот, бензин и др.) 15 — 30 м/сек Для газов большого давления и перегретого пара 30-60 м/сек Для сочного пара и сжатого воздуха 20 — 40 м/сек

Из вышеприведенной формулы следует, что диаметр сечения трубопровода обуславливается от скорости протекания жидкости. Чем она больше, тем проходное сечение должно быть меньше, исходя из этого, ниже будут и расходы на строительство конструкции.

Заводской паропровод

Гидравлическое сопротевление

При движении жидкости или газа по трубопроводу в обязательном порядке появляется сопротевление в результате трения транспортируемого продукта о стены трубы и различные преграды в системе. Это сопротевление называют на гидравлике. Чем выше скорость протекания жидкости и ее плотность, тем больше гидравлическое сопротевление.Трубопроводный диаметр можно определить по заданной потере напора.Инструкция по исполнению данного расчета выглядит так – D=?L?p•y•v2g кгс/см2, где:

• ?p = P1-Р2 — заданная либо допускаемая потеря давления между начальной и конечной точкой трубопровода, меряется в кгс/см2.
• L — длина магистрали.
• ? — показатель сопротивления в плане гидравлики, может составлять 0,02—0,04.
• g — ускорение силы тяжести, которое равняется 9,81м/сек.

Разумеется, этот расчет дает возможность определить потерю давления в прямой трубе. Что касательно определения данного показателя арматуры и фасонных частей, то его находят по потере давления на прямом участке трубы подобающего диаметра и с равноценной длиной.Равноценной длиной называют прямой трубный участок, гидравлическое сопротевление которого равняется сопротивлению фасонной части при равных прочих условиях.

На фото — сварной отвод Ду=150

Например, сопротевление секционного сварного отвода Ду=150 будет равняться сопротивлению в прямой трубе длиной 29 м. Сопротевление проходного вентиля Ду=150 равняется сопротивлению в трубе длиной 50 м.

Ключевые показатели трубы

Толщина стены

Ключевым показателем трубы, который оказывает воздействие на крепость, считается толщина стены.Данный показатель обуславливается от определенных факторов:

• Внутреннего и наружного давления, оказываемого на трубу;
• Диаметра трубопровода;
• Материала, из которого реализована труба и его устойчивости к коррозии.

На большое количество трубо-проводов действует лишь внутреннее давление. Внешнему же давлению склонны к вакуумные магистрали из труб, а еще системы с рубашками, предназначающиеся для обогрева паром легко застывающих или кристаллизирующихся продуктов.Толщину стенок труб из стали, на которые действует внутреннее лишнее давление, формируют расчетом на крепость и добавкой толщины, которая отводится на изнашивание от ржавчины. Для этого применяется следующая формула – S= Sp-C,

• Sp — расчетная толщина, измеряемая в мм.
• С — прибавка на коррозию. В основном она составляет 2-5 мм (для среднеагрессивных сред).

Расчетную толщину стены можно получить по следующей формуле — Sp=pDн230?доп?+P мм, где:

• p —избыточное внутреннее давление в трубе, кгс/см2.
• Dн— внешний трубопроводный диаметр.
• ?доп — допустимое напряжение на разрыв, сгс/мм2. Этот показатель можно определить по справочникам, в зависимости от температуры транспортируемой жидкости и марки стали.
• ? — показатель прочности сварного шва. Если труба бесшовная, то показатель ?=1. Для шовных труб данный показатель может составлять 0,6—0,8, в зависимости от типа сварного шва и вида сварки.

Ремонт трубопровода

Необходимо обратить свое внимание!
При установке трубопровода, а также на случай его ремонта, нельзя ставить некоторые случайные детали, сделанные из непроверенного или малоизвестного материала, так как это приведет к аварии в системе.Нужно заявить, что при расчитывании трубо-проводов уделяют внимание не только толщине труб, но и самому материалу. Например, если температура, при которой будет использоваться система, составляет менее 450 градусов по шкале Цельсия, то применяют трубы, сделанные из стали марки 20.

Стальные трубы 12Х1МФ

Если температура транспортируемого продукта в системе будет высокой, то подбирают сталь 12Х1МФ. Это дает возможность применять провод труб с более тонкими стенками. Исходя из этого, от толщины стенок в большинстве случаев обуславливается и стоимость конструкции.

Стойкость трубопровода

При расчитывании магистралей кроме прочности трубопровода важным параметром считается его стойкость в продольном направлении.Этот расчет исполняют из условия — S?mNкр, где

• S — продольное эквивалентное осевое усилие в сечении системы.
• m — показатель рабочих условий системы. Данное значение находится в справочниках.
• Nкр – критическое продольное усилие, при котором провод труб теряет продольную стойкость. Данное значение нужно определять благодаря существующим правилам строительной механики, с учитыванием изначального искревления системы, наличия балласта, который укрепляет провод труб, и параметров грунта. На обводненных участках следует также предусматривать гидростатическое влияние воды.

Изгиб магистрали

Необходимо обратить свое внимание!
Продольную стойкость нужно выверять для криволинейных участков в поверхности изгиба магистрали.
На прямолинейных участках продольную стойкость подземных участков необходимо выверять в плоскости расположенной вертикально, радиус начальной кривизны при этом принимается равным 5000 м.Продольное эквивалентное осевое усилие следует определять в зависимости от расчетных нагрузок и влияний с учитыванием поперечных и продольных перемещений магистрали.Делается расчет по следующей формуле -S=100 [(0,5- ?)?кц+?E?t]F

• ? — показатель линейного увеличения материала трубы;
• E — переменный параметр упругости;
• ?t — температурный расчетный перепад;
• ?кц — кольцевые напряжения от внутреннего расчетного давления;
• F – площадь поперечного сечения трубопроводной магистрали.

Необходимо обратить свое внимание!
При подсчете стойкости надземных магистралей, нужно сделать расчет анкерных опор, арочных систем, анкерных висячих опор и других компонентов конструкции на возможность сдвига и опрокидывания.

Трубы прочности К55

Прочностные классы труб из стали

Чтобы после исполнения всех нужных расчетов прочности трубопровода легче было выбрать подходящие трубы, были введены прочностные классы труб. В таком случае крепость изделий ценится сопротивлением металла при растяжении.Группа прочности труб отмечается буквой «К» и нормативным значением в кгс/мм2 от 34 до 65. Например, газопроводы в районах средней полосы, с учитыванием усреднённой температуры воздуха около 0 градусов по шкале Цельсия и рабочего давления в системе в 5,4 МПа, исполняют из труб прочностного класса K52.В условиях Крайнего Севера, где температура в среднем составляет -20 градусов по шкале Цельсия и рабочее системное давление предполагается в 7,4Мпа, исполняют газопроводы из труб прочностного класса К55-К60.

Монтаж трубы газопровода прочностного класса К60

Расчет массы трубы

Во многих случаях при расчитывании системы может понадобится значение массы труб, например, чтобы соотнести его с несущей способностью опор или же просто спрогнозировать затраты на перевозку.

Опоры трубопровода выбираются в согласии с массой труб

Правда, для этого Отсутствует необходимость вычислять математическим способом, сколько весит определенный отрезок той или другой трубы, так как справочная информация имеет точный вес погонажного метра очень разных видов труб.Нужно только знать такую информацию:

• Материал трубы;
• Наружный диаметр;
• Толщину стенок и др.

Как только вес одного погонажного метра будет известен, это значение нужно помножить на кол-во погонных метров.

Схема определения территории верхней плоскости трубы

Площадь поверхности с внешней стороны

При установке различных магистралей может понадобится их утепление, гидрозащита, покраска и др. Для этого нужно определить площадь трубопровода, что даст возможность сосчитать кол-во материала. Чтобы сделать этот расчет, нужно длину окружности наружного сечения помножить на длину трубы.Формула определения окружности выглядит так — L=?D. Длину патрубка обозначим как H.В этом варианте площадь наружной окружности трубы будет смотреться так — St=?DH м2, где:

• St — поверхностную площадь трубы, которая меряется в квадратных метрах.
• ? — Количество «пи», которое постоянно равняется 3,14;
• D — наружный диаметр;
• H — как мы уже говорили выше, означает длину трубы в метрах.

Например, есть труба длиной 5 метров и диаметров 30 см. Ее поверхностную площадь равняется St=?DH=3,14*0,3*5=4,71 метров квадратных.На основе приведенных выше формул еще можно сделать объемного расчет трубопровода и площадь внутренних его стенок. Для этого необходимо лишь поменять в расчетах величину внешнего диаметра на величину внутреннего. Эти все параметры могут понадобиться при установке бытового трубопровода.

Вывод

Мы посмотрели основы того, как делается расчет трубо-проводов на крепость и стойкость. Разумеется, при установке индустриальных магистралей делается намного намного сложнее проектирование, которое предполагает ряд прочих действий, благодаря этому эту работу исполняют только лишь специалисты. Но, при устройстве бытовых системы, все нужные значения узнать можно и собственными силами.Из видео в данной публикации можно получить добавочную информацию по этой теме.