Hver er hámarks öruggur innri þrýstingur fyrir 316 hitaslíður úr ryðfríu stáli þegar veggþykktin er lækkuð niður fyrir 1,2 millimetra í háhita vökvakerfum?

Þegar rafhitarar eru endurbyggðir í núverandi þrýstihylki, verða verkfræðingar venjulega að nota hlíf með minni þvermál en upphaflega var ætlað vegna takmarkaðs þvermál stúts eða innsetningarlengd. Eða þynnri vegg gæti verið valinn fyrir löngun um hraðari hitauppstreymi. Hins vegar breytist hegðun þrýstingslokunar úr sveigjanlegri til að rofna-ef veggþykkt 316 ryðfríu stálshúðar minnkar niður fyrir 1,2 mm, sérstaklega við háan hita þar sem flæðistyrkur efnisins minnkar. Þessi grein sýnir magnbundin leyfileg hámarks vinnuþrýstingsmörk fyrir þunnt-veggað 316 slíður, með því að nota Barlow formúluna með háum-hitastigslækkun. Þetta gerir verkfræðingum kleift að tilgreina örugga veggþykkt fyrir vökvakerfi undir þrýstingi, án þess að-of mikil íhaldssemi og óþarfa áhættu.

Grundvallaratriði þrýstingsþéttingar fyrir þunnar-316 ermar með veggjum
Fyrir sívalur þrýstihylki, þar sem veggþykktin er minni en einn-tíundi af innri radíus--sem er raunin fyrir næstum öll rafmagnshitaslíður - er ummáls- eða rammaspennan reiknuð út með því að nota Barlow formúluna: σ=P × D / (2 × t er þrýstingurinn, σ t er þrýstingurinn), ytra þvermál, og t er veggþykktin. HOOP STRESS er öfugt við veggþykktina fyrir tiltekið ytra þvermál og innri þrýsting. Með því að minnka veggþykktina um helming tvöfaldast álagið á slíðurefnið. Þess vegna breytist leyfilegur hámarksvinnuþrýstingur beint eftir veggþykktinni, fyrir föst gildi annarra breytu. Afrakstursstyrkur 316 ryðfríu stáli við stofuhita er um það bil 290 MPa fyrir glógað efni og 520 MPa fyrir kalddregin slöngur, sem venjulega eru notuð fyrir hitaslíður. Hámarks leyfð hringspenna fyrir kalddregið 316 er um það bil 170 MPa, þar sem öryggisstuðullinn 3 er notaður fyrir stöðluðu þrýstingsinnihaldi fyrir ókyntuð þrýstihylki án kóða. Öryggismörkin eru fengin með því að leysa formúlu Barlow fyrir þrýsting, gefið ytra þvermál og veggþykkt.

Magntakmörk á þrýstingi á móti veggþykkt og hitastigi
Við aukið vinnsluhitastig minnkar leyfilegur þrýstingur verulega. Við 200 gráður minnkar flæðistyrkur kulda-dreginnar 316 í um það bil 380 MPa og ásættanleg spennuspenna minnkar í 125 MPa. Flutningsstyrkur við 300 gráður er 320 MPa með leyfilegt álag upp á 105 MPa. Við 400 gráður, hæstu mörkin fyrir samfellda notkun á 316 slíðri, lækkar flæðistyrkurinn í 280 MPa, sem leyfir aðeins 90 MPa hringspennu. Eftirfarandi eru hámarks samfelldur innri þrýstingur fyrir venjulegt 316 slíður með 10 mm OD. Hámarksþrýstingur er um 40 bör við 200 gráður og veggþykkt 1,6 mm. Við sama hitastig minnkar leyfilegur þrýstingur fyrir veggþykkt 1,2 mm í 30 bör. Öruggur þrýstingur lækkar síðan í 25 bör við 1,0 mm veggþykkt. Með framleiddum slíðrum er lágmarksveggþykktin 0,8 mm og öruggur þrýstingur er aðeins 20 bör. Fyrir kerfi við 300 gráður er sama 1,0 mm slíðurinn takmörkuð við um 21 bör og við 400 gráðu aðeins 18 bör. Þessi gildi eru byggð á slöngum sem eru nákvæmlega kringlótt, hafa einsleita veggþykkt og eru laus við aðra beygju- eða sveigjuálag. Í reynd ætti slíður með framleiðsluvikmörk upp á 0,1 mm að hafa 20% viðbótaröryggismörk.

Valmynd af þrýstingi fyrir þunnt-veggað 316 slíður
Ráðlagður hámarks samfelldur innri þrýstingur fyrir 316 hitaslíður úr ryðfríu stáli við mismunandi veggþykkt og hitastig við notkun er gefið upp í töflunni hér að neðan. Gildin innihalda öryggisstuðul 3:1 miðað við kalddregin efnisbreytur og gera ráð fyrir dæmigerðu ytra þvermáli 10 mm. Fyrir stærri stærðir skaltu draga úr þrýstingi í hlutfalli við stærðarhlutfallið.

Slíðurveggþykkt Hámarksþrýstingur @ 100 gráður Hámarksþrýstingur @ 200 gráður Hámarksþrýstingur @ 300 gráður Hámarksþrýstingur @ 400 gráður Ráðlögð notkunardæmi
0,8 mm 28 bar 24 bar 20 bar 16 bar lágþrýstiheitavatnslykkjur, loftþrýstitankar með hringrásardælum
1,0 mm 35 bar 30 bar 25 bar 20 bar Lágþrýstiefnakljúfar-, heitavatnskerfi undir þrýstingi
1,2 mm 42 bar 36 bar 30 bar 24 bar Meðalþrýstiferlishitarar, gufuforhitarar allt að 200 gráður
1,4 mm 49 bar 42 bar 35 bar 28 bar Háþrýstiefnasprautuhitarar
1,6 mm 56 bar 48 bar 40 bar 32 bar Háþrýsti autoclaves, ofhitað vatnskerfi
Í forritum þar sem vinnuþrýstingur fer yfir 70% af uppgefnu gildunum, er mælt með því að verkfræðingar geri vatnsstöðuprófanir á hverjum hitara eða velji óaðfinnanlegar slöngur með sannað einsleitni í veggþykkt. Þegar þrýstingurinn nálgast þau mörk sem spáð var, eru líkurnar á sprengingu á staðbundnum þunnum hluta verulega meiri. Ekki er treyst á veggþykkt sem fer yfir 50 bör eingöngu, heldur færð hún yfir í slíður með minni þvermál eða málmblöndu með betri styrk eins og Incoloy 800H.