Трубы ПРОТЕКТОРФЛЕКС^® производятся методом экструзии из полимерной композиции повышенной термостойкости и имеют гладкую наружную и внутреннюю поверхности. Изготавливаются прямыми отрезками длиной 13 м (12 м) или в бухтах (для диаметров труб до 110 мм). Для избежания овальности трубы, диаметр изгиба трубы должен быть не менее двадцати наружных диаметров трубы.

Конструктивные характеристики стальных труб для природного газа · База знаний по энергетике

В газовых системах стальные трубы используются для подачи газа при более высоких давлениях и при более высоких внешних давлениях. Размер и тип трубы варьируются в зависимости от различных конструктивных соображений, таких как скорость потока, давление и факторы окружающей среды. Ключевые факторы при выборе стальных труб включают геометрию, прочность, ударную вязкость и свариваемость.

Геометрия: Геометрия трубы определяет диаметр трубы и толщину стенки. Диаметр влияет на объем газа, который может перекачивать труба, а толщина влияет на способность трубы выдерживать давление и воздействие окружающей среды. Передающие трубы большие и толстые, так как по ним проходит большое количество газа под высоким давлением. Распределительные и сервисные трубы меньше и тоньше, поскольку по ним проходит меньшее количество газа при более низком давлении.

Прочность: Прочность трубы относится к способности трубы сопротивляться деформации, которая может привести к разрушению, разрыву или поломке. Прочность стальной трубы определяется типом используемой стали, диаметром и толщиной стенки. Отношение между этими тремя факторами определяет максимально допустимое рабочее давление для трубы.

Тип трубы определяется двумя факторами: маркой стали и технологией изготовления. Технология изготовления описывает, имеет ли труба сварной шов, и если да, то каким способом этот шов сваривается.

Когда инженеры проектируют стальной газопровод, они определяют требуемый минимальный предел текучести трубы, часто называемый SMYS. Это уровень нагрузки, которую труба должна выдерживать без остаточной деформации. Производители указывают SMYS для каждого типа и марки труб, которые они продают. Тем самым они удостоверяют, что их труба может, как минимум, безопасно пройти сертифицированный SMYS. Минимальный предел текучести является фактором, определяющим MAOP трубы. Он также определяет допустимую внешнюю нагрузку. На SMYS для конкретной трубы влияет марка используемой стали и способ ее изготовления. Более прочные стали дороже, но могут обеспечить более высокую устойчивость к нагрузкам.

Вязкость: Вязкость — это мера сопротивления стали быстрому растрескиванию под нагрузкой. Как только труба начинает трескаться, внутреннее давление выталкивает края трещины наружу, вызывая рост трещины. При низких температурах трещины могут вырасти до сотен ярдов или даже больше мили. Труба может быть настолько повреждена, что разорвется. Но труба с достаточной прочностью может остановить трещину за несколько дюймов.

Свариваемость: Свариваемость описывает, насколько легко секции трубы могут быть сварены вместе. Это важно по двум причинам. Трубы, которые труднее сваривать, увеличивают вероятность некачественных сварных швов, что может привести к утечкам. А во-вторых, более сложные требования к сварке означают более высокие затраты на строительство. Конструкторы, выбирающие трубы, должны сбалансировать эти факторы со стоимостью различных вариантов стали.

В следующей таблице сравниваются стальные и пластиковые трубы: 

Основные характеристики материала, обеспечивающие прогиб трубы , в том числе видео ХПВХ во время теста на сплющивание.

Линейное расширение является неизбежным явлением, которое затрагивает все материалы трубопроводов, включая металлы и пластмассы. Если участок трубы ограничен с обоих концов, повышение температуры приведет к расширению материала, что приведет к сжимающему напряжению. Когда это монтажное усилие превышает допустимое напряжение материала, происходит повреждение трубопроводной системы.

Во время проектирования системы трубопроводов архитекторы и инженеры должны предусмотреть компенсационные петли, чтобы отклонить это напряжение сжатия. В каждом из трех типов необходим прямой угол.

Петли расширения, смещения расширения и изменения направления обеспечивают линейное направление движения трубы. Но какие характеристики материала позволяют ему прогибаться, не повреждая трубу?

Чтобы узнать, как учитывать тепловое расширение при проектировании трубопроводной системы, ознакомьтесь с нашей предыдущей публикацией на эту тему.

Какие две характеристики материала позволяют трубе прогибаться для компенсационных петель?

Каждая петля зависит от способности трубы прогибаться без повреждения. Есть две ключевые характеристики материала, которые делают это возможным.

1. Модуль упругости при изгибе

Модуль упругости при изгибе материала трубопровода показывает, какое усилие может быть приложено к материалу, прежде чем он больше не сможет вернуться в исходное состояние. По сути, это отношение напряжения к напряжению.

Когда на материал действует напряжение, возникает определенное напряжение или деформация. По мере увеличения напряжения, действующего на материал, увеличивается и деформация. В какой-то момент напряжение становится слишком большим, повреждая материал.

Более жесткие материалы имеют более высокий модуль упругости. Независимо от того, насколько жесткий материал, модуль упругости будет уменьшаться при повышении температуры, то есть чем выше температура, тем легче будет прогибаться труба.

На диаграмме показан модуль упругости при изгибе Corzan ^® ХПВХ при различных температурах.

Модуль упругости является свойством материала и определяется с использованием стандартного метода испытаний на изгиб ASTM D790 для неармированных и армированных пластиков и электроизоляционных материалов

• Линейная часть этой кривой представляет собой область упругости, то есть диапазон, в котором материал сохраняет свои свойства после снятия нагрузки.
• Модуль упругости представляет собой наклон этой области.

2. Рабочее напряжение

Рабочее напряжение — это максимально допустимое напряжение, которому может подвергаться материал во время использования. При определенном уровне нагрузки материалы теряют структурную целостность. Все материалы демонстрируют разные уровни рабочего напряжения, и это значение зависит от геометрия материала и рабочая температура .

Геометрия материала — это окончательная форма, которую принимает соединение. Например, компаунд ХПВХ может быть изготовлен для изготовления трубопроводов сортамента 40 и сортамента 80, изготовлен по индивидуальному заказу для изготовления фитингов и изготовления воздуховодов или вкладышей. Каждая геометрия будет демонстрировать различное рабочее напряжение.

Подобно модулю упругости, рабочее напряжение также зависит от температуры применения . Максимально допустимое рабочее напряжение уменьшается с повышением температуры.

Как показано в таблице ниже, Corzan CPVC может выдерживать более высокие максимальные нагрузки при более низких температурах, чем при более высоких температурах.

На диаграмме показано рабочее напряжение Corzan CPVC при различной температуре.

Рабочее напряжение является определенной величиной для каждого материала и геометрии, а также стандартного метода испытаний ASTM D1598 на время до разрушения пластиковых труб при постоянном внутреннем давлении — это метод испытания и расчета кольцевого напряжения (или рабочего напряжения) продольного напряжения, возникающего от давления на трубу.

Не является частью формулы компенсационного контура, обсуждаемой ниже, но важным аспектом напряжения, которое трубопровод должен преодолеть для безопасного отклонения, является напряжение сжатия . Чтобы понять, как труба будет реагировать на напряжение во время сжатия, можно использовать испытание на сплющивание   . В соответствии с ASTM F441 труба должна сплющиваться до тех пор, пока расстояние не составит 40 % от исходного диаметра, без расщепления или растрескивания во время испытания на сплющивание. Corzan CPVC, как показано на видео ниже, выравнивается на 100% без побочных эффектов .

CORZAN

Распространение петли. Формула цикла расширения. Характеристики материала трубопровода, описанные выше, — модуль упругости и рабочее напряжение — составляют половину уравнения.

Вот как каждая переменная влияет на длину контура расширения:

• Модуль упругости при максимальной температуре (E):
  расширительная петля. Когда к трубам одинакового диаметра приложены равные силы, более жесткой трубе потребуется большая длина, чтобы отклониться на то же расстояние, что и более гибкой трубе.

• Рабочее напряжение при максимальной температуре (S): По мере увеличения рабочего напряжения необходимая длина петли уменьшается. Другими словами, чем большее напряжение может выдержать труба, тем на меньшую площадь необходимо распределить приложенную силу от прогиба.

• Изменение длины из-за изменения температуры (∆L): Это изменение длины рассчитывается по формуле теплового расширения, которая учитывает длину трубы, изменение температуры и коэффициент теплового расширения материала. расширение. С увеличением этого значения увеличивается и необходимая длина расширительного контура.

• Внешний диаметр трубы (D): По мере увеличения наружного диаметра трубы необходимая длина петли также увеличивается. Более широкая труба менее гибкая, и для ее отклонения требуется большая длина трубы.

Расчет длины контура, необходимой для вашей системы

Чтобы помочь инженерам в проектировании трубопроводных систем Corzan® из ХПВХ, мы разработали калькулятор расширения трубы. Если вы знаете диаметр трубы, максимальную и минимальную температуру, а также длину участка трубопровода, калькулятор предоставит необходимую длину контура для вашей системы.