Wie werden die rohrfestigkeit und andere wichtige parameter

Bei der Installation von Haushaltspipelines wird die Berechnung nicht durchgeführt, da für diese Zwecke Standardrohre verwendet werden, deren Stärke ausreichend ist, um dem Druck von Wasser, Gas usw. standzuhalten. Der Bau industrieller Pipelines ohne eine spezifische Berechnung ist jedoch in den meisten Fällen gefährlich, da dies zu einem gefährlichen Prozess führen kann schneller Ausfall des Systems und andere unangenehme Folgen.

In diesem Artikel werden die Grundlagen der Berechnung der Festigkeit eines Rohrs sowie einige andere Parameter beschrieben, die Sie vor dem Erstellen einer Struktur kennen müssen.

Festigkeitsberechnung

Ich muss sagen, dass die Berechnung der Rohrfestigkeit nicht nur erforderlich ist, um die Zuverlässigkeit der Leitung zu gewährleisten. Dadurch werden auch Überausgaben vermieden, da eine zu hohe Festigkeit zu höheren Baukosten führt. Daher ist das Design der Pipeline nicht weniger wichtig als die Installation.

Bei dieser Berechnung werden also mehrere grundlegende Parameter definiert:

• Innendurchmesser des Rohrs abhängig von der Durchflussmenge der transportierten Flüssigkeit;
• Innendurchmesser abhängig vom hydraulischen Widerstand;
• Wandstärke.

Jeder Parameter wird durch bestimmte Formeln bestimmt, die wir im Folgenden untersuchen werden.

Berechnung des Innendurchmessers

Bestimmen Sie den optimalen Innendurchmesser des Rohrs bei einer bestimmten Fließgeschwindigkeit der Flüssigkeit in der Rohrleitung, und der Fluss kann mit den Händen nach folgender Formel durchgeführt werden: D = 4Q3600v Ym, wobei

• Q - Flüssigkeitsstrom, gemessen in mg / h.
• v - die Durchflussrate der Flüssigkeit in der Rohrleitung, gemessen in m / s.
• y ist das spezifische Gewicht der Flüssigkeit mit den angegebenen Parametern, gemessen in kg / m3. Dieser Wert wird in Nachschlagewerken übernommen.

Die Bewegungsgeschwindigkeit verschiedener Flüssigkeiten und Gase wird durch Berechnungen bestimmt und auch durch praktische Versuche bestätigt. Daher können Sie in den Berechnungen folgende Daten verwenden:

Aus der obigen Formel folgt, dass der Durchmesser des Rohrleitungsquerschnitts von der Strömungsrate des Fluids abhängt. Je höher sie ist, desto kleiner sollte die Strömungsfläche sein bzw. die Baukosten der Struktur sind ebenfalls niedriger.

Hydraulischer Widerstand

Wenn sich eine Flüssigkeit oder ein Gas durch eine Rohrleitung bewegt, entsteht zwangsläufig ein Widerstand infolge der Reibung des an den Rohrwänden transportierten Produkts und verschiedener Hindernisse im System. Dieser Widerstand wird als hydraulisch bezeichnet. Je höher der Volumenstrom und die Dichte der Flüssigkeit sind, desto höher ist der hydraulische Widerstand.

Der Durchmesser der Rohrleitung kann durch einen gegebenen Druckverlust bestimmt werden.

Die Anweisungen für die Durchführung dieser Berechnung lauten wie folgt: D =? L? P · y · v2g kgf / cm2, wobei:

• ?p = P1-P2 ist der angegebene oder zulässige Druckverlust zwischen dem Anfangs- und dem Endpunkt der Rohrleitung, gemessen in kgf / cm2.
• L ist die Länge des Rumpfes.
• ? - Der hydraulische Widerstandsbeiwert kann 0,02–0,04 betragen.
• g - Beschleunigung der Schwerkraft, die 9,81 m / s entspricht.

Natürlich können wir mit dieser Berechnung den Druckverlust in einer geraden Leitung ermitteln. Die Bestimmung dieses Indikators für Bewehrung und Formstücke erfolgt durch Druckverlust in einem geraden Rohrabschnitt des entsprechenden Durchmessers und mit äquivalenter Länge.

Äquivalente Länge wird als gerader Rohrabschnitt bezeichnet, dessen hydraulischer Widerstand dem Widerstand des Formteils unter gleichen anderen Bedingungen entspricht.

Zum Beispiel ist der Widerstand eines geschweißten Abschnitts DN = 150 gleich dem Widerstand in einer geraden Rohrlänge von 29 Metern und der Widerstand eines Durchflussventils DN = 150 ist gleich dem Widerstand in einer 50 Meter langen Rohrleitung.

Wandstärke

Der Hauptparameter des Rohrs, der die Festigkeit beeinflusst, ist die Wandstärke.

Dieser Indikator hängt von mehreren Faktoren ab:

• Auf das Rohr ausgeübter innerer und äußerer Druck;
• Der Durchmesser der Pipeline;
• Das Material, aus dem das Rohr besteht, und seine Korrosionsbeständigkeit.

Die meisten Pipelines sind nur vom Innendruck betroffen. Vakuumrohrleitungen sowie ummantelte Systeme, die zur Dampfheizung von leicht aushärtenden oder auskristallisierenden Produkten bestimmt sind, unterliegen einem äußeren Druck.

Die Wandstärke von Stahlrohren, die durch den inneren Überdruck beeinflusst werden, wird durch Berechnung der Festigkeit und durch Hinzufügen der Dicke bestimmt, die dem Verschleiß durch Korrosion zugeordnet wird.

Verwenden Sie dazu die folgende Formel - S = Sp-C,

• Sp ist die berechnete Dicke, gemessen in mm.
• C - Zunahme der Korrosion. Sie beträgt in der Regel 2 bis 5 mm (für mittlere aggressive Medien).

Die berechnete Wandstärke kann durch die folgende Formel erhalten werden: Sp = pDн230? Zusätzliches? + P mm, wobei:

• p - überhöhter Innendruck in der Rohrleitung, kgf / cm2.
• D - Außendurchmesser der Rohrleitung.
• ?Dop - zulässige Bruchspannung, sgc / mm2. Dieser Indikator kann abhängig von der Temperatur des transportierten Fluids und der Stahlsorte anhand von Nachschlagewerken ermittelt werden.
• ? - der Festigkeitswert der Schweißnaht. Wenn das Rohr nahtlos ist, dann ist der Koeffizient? = 1. Bei geschweißten Rohren kann dieser Wert je nach Schweißart und Schweißart zwischen 0,6 und 0,8 liegen.

Beachten Sie! Bei der Installation der Rohrleitung sowie bei Reparaturen ist es nicht möglich, separate Teile aus ungeprüftem oder unbekanntem Material zu installieren, da dies zu einem Systemunfall führen kann.

Es muss gesagt werden, dass bei der Berechnung von Pipelines nicht nur die Dicke der Rohre, sondern auch das Material selbst berücksichtigt wird. Wenn zum Beispiel die Temperatur, bei der das System betrieben wird, weniger als 450 Grad Celsius beträgt, sollten Rohre aus Stahl der Güteklasse 20 verwendet werden.

Wenn die Temperatur des transportierten Produkts im System hoch ist, wählen Sie Stahl 12H1MF. Dies ermöglicht den Einsatz von Rohrleitungen mit dünneren Wänden. Dementsprechend hängen die Baukosten von der Dicke der Wände ab.

Stabilität der Pipeline

Ein wichtiger Parameter bei der Berechnung von Autobahnen neben der Festigkeit der Pipeline ist die Stabilität in Längsrichtung.

Diese Berechnung wird ausgehend von der Bedingung - S MNcr durchgeführt

• S ist die längsäquivalente axiale Kraft im Querschnitt des Systems.
• m ist der Koeffizient der Systembetriebsbedingungen. Dieser Wert steht in der Referenzliteratur.
• Ncr - kritische Längskraft, bei der die Rohrleitung ihre Längsstabilität verliert. Dieser Wert muss nach den geltenden Regeln der Strukturmechanik bestimmt werden, wobei die anfängliche Krümmung des Systems, das Vorhandensein von Ballast, der die Rohrleitung fixiert, und die Eigenschaften des Bodens zu berücksichtigen sind. In Nassbereichen ist auch die hydrostatische Wirkung von Wasser zu berücksichtigen.

Beachten Sie! Die Längsstabilität sollte für gekrümmte Abschnitte in der Ebene der Rumpfbiegung geprüft werden. Bei geraden Abschnitten sollte die Längsstabilität von unterirdischen Abschnitten in einer vertikalen Ebene überprüft werden, wobei der Radius der Anfangskurvatur mit 5000 m angenommen wird.

Die äquivalente Längs-Axialkraft sollte in Abhängigkeit von den konstruktiven Belastungen und Stößen unter Berücksichtigung der Quer- und Längsbewegungen der Hauptleitung bestimmt werden.

Die Berechnung erfolgt nach folgender Formel:

S = 100 [(0,5 - & alpha;) & Delta; Kc + & epsi;

• ? - linearer Ausdehnungskoeffizient des Rohrmaterials;
• E - variabler Parameter der Elastizität;
• ?t ist der Temperaturauslegungsunterschied;
• ?kc - ringförmige Spannungen aus dem inneren Auslegungsdruck;
• F ist die Querschnittsfläche der Rohrleitung.

Beachten Sie! Bei der Bestimmung der Stabilität von oberirdischen Autobahnen müssen die Ankerstützen, Bogensysteme, Ankerträger und andere Konstruktionselemente für die Möglichkeit der Scherung und Neigung berechnet werden.

Festigkeitsklassen von Stahlrohren

Nachdem alle erforderlichen Berechnungen zur Festigkeit der Rohrleitung durchgeführt wurden, war es einfacher, geeignete Rohre auszuwählen, und es wurden die Festigkeitsklassen der Rohre eingeführt. In diesem Fall wird die Festigkeit der Produkte anhand der Zugfestigkeit des Metalls geschätzt.

Die Festigkeitsgruppe der Rohre wird durch den Buchstaben "K" und den Standardwert in kgf / mm2 von 34 bis 65 angegeben. Zum Beispiel Gasleitungen in den mittleren Riemenbereichen, wobei die durchschnittliche Umgebungstemperatur von etwa 0 Grad Celsius und ein Systembetriebsdruck von 5,4 MPa berücksichtigt werden sind aus Rohren der Festigkeitsklasse K52 gefertigt.

Unter den Bedingungen des hohen Nordens, wo die Durchschnittstemperatur bei -20 Grad Celsius liegt und der Betriebsdruck im System auf 7,4 MPa geschätzt wird, werden Gasleitungen aus Rohren der Festigkeitsklasse K55-K60 hergestellt.

Berechnung der Rohrmasse

In den meisten Fällen kann es bei der Berechnung des Systems erforderlich sein, die Masse der Rohre zu bewerten, beispielsweise um sie mit der Tragfähigkeit der Stützen zu korrelieren oder einfach die Transportkosten vorherzusagen.

Dazu ist es jedoch nicht erforderlich, mit einem mathematischen Verfahren zu berechnen, wie viel ein bestimmter Abschnitt eines Rohrs wiegt, da die Referenzinformationen das genaue Gewicht eines laufenden Zählers verschiedener Rohrtypen enthalten.

Es genügt die folgenden Informationen zu kennen:

• Rohrmaterial;
• Außendurchmesser;
• Wandstärke usw.

Nachdem das Gewicht eines laufenden Zählers bekannt ist, sollte dieser Wert mit der Anzahl der laufenden Meter multipliziert werden.

Fläche

Bei der Installation verschiedener Autobahnen müssen diese möglicherweise isoliert, wasserdicht gemacht, lackiert usw. werden. Dazu müssen Sie den Bereich der Rohrleitung bestimmen, anhand dessen Sie die Materialmenge berechnen können. Um diese Berechnung durchzuführen, ist es erforderlich, den Umfang des äußeren Abschnitts mit der Rohrlänge zu multiplizieren.

Die Formel zur Bestimmung des Kreises lautet wie folgt: L =? D. Die Länge des Rohrsegments wird mit H bezeichnet.

In diesem Fall sieht der Außenumfang des Rohrs wie folgt aus: St =? DH m2, wobei:

• St ist die Oberfläche des Rohrs, die in Quadratmetern gemessen wird.
• ? - Die Anzahl von "pi", die immer gleich 3,14 ist;
• D ist der Außendurchmesser;
• H - gibt wie oben erwähnt die Länge des Rohrs in Metern an.

Zum Beispiel gibt es ein Rohr mit einer Länge von 5 Metern und einem Durchmesser von 30 cm und einer Fläche von St =?

Basierend auf den obigen Formeln ist es auch möglich, das Volumen der Rohrleitung und die Fläche ihrer Innenwände zu berechnen. Dazu muss lediglich der Wert des Außendurchmessers in den Berechnungen um den Wert des Innendurchmessers geändert werden. Alle diese Parameter können bei der Installation einer inländischen Rohrleitung erforderlich sein.

Fazit

Wir haben uns die Grundlagen angesehen, wie Pipelines nach Festigkeit und Stabilität berechnet werden. Bei der Installation von industriellen Autobahnen wird natürlich ein viel komplizierterer Entwurf ausgeführt, der eine Reihe weiterer Maßnahmen erfordert, so dass diese Arbeit ausschließlich von Fachleuten ausgeführt wird. Beim Aufbau eines Haushaltssystems können jedoch alle erforderlichen Werte unabhängig voneinander gelernt werden.

In dem Video in diesem Artikel erhalten Sie weitere Informationen zu diesem Thema.