Innehåll
- TL; DR (för lång; läste inte)
- Maximalt tillåtet arbetstryck (MAWP)
- MAWP-standarder
- Alternativ designformulär
Du kanske undrar hur rör och slangar tål det stora vattentrycket som rinner genom dem. Mycket av detta handlar om att förstå fysiken bakom dem. Ingenjörer kontrollerar dessa standarder genom att testa hur starka slangar är, och MAWP (Maximum Allowable Working Pressure) är ett viktigt verktyg för att sätta säkra gränser för en slang.
TL; DR (för lång; läste inte)
Beräkna det maximala tillåtna arbetstrycket (MAWP) med hjälp av P = 2 Sy Fd Fe Ft t / doför materialets sträckgräns (eller draghållfasthet) Sy, designfaktor Fd, längsgående ledfaktor Fe, temperaturledande faktor Ft och inre rördiameter do.
Maximalt tillåtet arbetstryck (MAWP)
Du kan beräkna Maximalt tillåtet arbetstryck (MAWP), maximalt tryck för en slang med formeln
P = frac {2 × S_y × F_d × F_e × F_t × t} {d_o}för MAWP-värde P i psi, sträckgräns (eller draghållfasthet) för materialet Sy, designfaktor Fd, längsgående ledfaktor Fe, temperaturledande faktor Ft och inre rördiameter do. Dessa faktorer tar hänsyn till egenskaperna i själva materialet, och du måste leta upp dem för material som är involverade i det specifika fallet du överväger.
Om du till exempel visste att den inre diametern på ett cylindriskt kärl var 200 tum kan du räkna ut hur du använder en metalllegering för att skapa den. Använd ett kolstålmaterial med en sträckgräns på 64 000 psi som har en tjocklek av 1/2 tum. Konstruktionsfaktorn är 0,72, den längsgående fogfaktorn är 1,00 och den temperaturledande faktorn är 1,00. Med formeln kan du beräkna en MAWP som:
börja {inriktad} P & = frac {2 × 64 000 ; {psi} × 0,72 × 1,00 × 1,00 × 0,5 ; {in}} {200 ; {in}} & = 230,4 ; {psi} slut {inpassad}MAWP-standarder
Eftersom MAWP definieras av International Organization for Standardization, har tryckkärl i allmänhet konstruktionsparametrar för deras olika egenskaper såsom väggtjocklek eller den inre radien hos slangkärl. Ingenjörer kontrollerar dem noggrant för att se till att deras konstruktioner kan motstå lämpligt tryck, temperatur, korrosion och vad som helst annat som kan hindra deras prestanda. Test som använder tryckvatten bestämmer det hydrostatiska testtrycket för att säkerställa att kärlen tål lämpliga krafter för dess användning. Tillverkare kan också använda andra tester.
Till exempel reducerar företaget Penflex sina MAWP-beräkningar med 20 procent för att redovisa den involverade värmen som påverkar avkastningsstyrkan för deras flättrådar under svetsprocessen. De tar till och med hänsyn till justeringsfaktorer som påverkar MAWP vid höga temperaturer.
American Society of Mechanical Engineers har fastställt standarder så att fartyg måste uppfylla 100 pund (100 psi) och måste ha en tillräcklig volym för att innehålla 10 000 gallon vätska. Exemplet ovan på 230,4 psi MAWP uppfyller det erforderliga tryckvärdet på 100 psi.
Alternativ designformulär
Du kan också testa ett fartygs hållbarhet med Barlows formel, P = 2_St_ / D, för tryck P, tillåten stress S i psi, väggtjocklek toch yttre diameter D för att testa hur det inre trycket i ett rör håller sig mot materialstyrkan. När du använder denna formel, se till t och D har samma enheter så att båda sidor av ekvationen förblir balanserad.
Du kan använda Barlows-formeln för att beräkna internt tryck, ultimat sprängtryck, maximalt tillåtet driftstryck (MAOP) och kvarnets hydrostatiska tryck. Du beräknar internt tryck med hjälp av strömstyrka för tillåten spänning S och beräkna det resulterande trycket. På samma sätt kan du beräkna det ultimata brasttrycket genom att använda den maximala sträckgränsen för S.
Använd den specificerade minsta avkastningsstyrkan (SMYS) för S, eller styrkan som är associerad med en viss specifikation, för att bestämma MAOP. Kvarnets hydrostatiska tryck använder en bråkdel av den specificerade sträckgränsen, spänningen vid vilken en specifik mängd plastisk deformation produceras, för S. Denna specificerade sträckgräns är i allmänhet 60% av den maximala sträckgränsen.