Всяка стоманена тръба се разширява, когато се нагрее. 100--метрова линия от въглеродна стомана, издигната от 20 C на 150 C, расте приблизително 156 милиметра - и ако този растеж няма къде да отиде, тръбата ще се огъне, фланците ще бъдат претоварени или дюзите на оборудването ще бъдат изтеглени от позиция. Топлинното разширение е тихата причина тръбопроводните системи да имат контури, компенсатори и тръбни опори и е едно от малкото изчисления, които купувачът на тръбопроводи може и трябва да направи на хартия, преди да поръча.
Продуктови форми
Бар и прът
Плоча и лист
Намотка и лента
Тръби и тръби
Монтаж: фланец, тройник, коляно, редуктор и др.
Коване: пръстен, вал, кръг, блок и др.
Формулата за разширяване
Линейното топлинно разширение на тръбата се изчислява като:
Разширение (mm)=L x алфа x делта-T
където L е първоначалната дължина в метри, алфа е коефициентът на топлинно разширение на материала (мм на метър за градус C), а делта-T е температурната промяна в градуси C. Коефициентът е свойството на материала, което варира в зависимост от степента: аустенитните неръждаеми стомани се разширяват с около 50% повече от въглеродната стомана, поради което неръждаемата линия се нуждае от повече възможности за разширение от въглеродната линия при същата температура.
Типични коефициенти на разширение
| Материал | Средна алфа 20-100 C (x10-6 / C) | Разширение на 100 m на 100 C |
| Въглеродна стомана | ~11.7 | ~117 мм |
| Тип 304 / 316 неръждаема | ~16.5 - 17.3 | ~165 - 173 мм |
| Дуплекс 2205 | ~13.5 | ~135 mm |
| Инконел 625 | ~12.8 | ~128 мм |
Стойността на аустенитната неръждаема стомана е тази, която трябва да запомните: приблизително 17 x 10-6 на градус C, срещу около 12 за въглеродна стомана. Ето защо 100-метрова неръждаема линия при 100-градусово издигане расте с около 50 mm повече от въглеродна линия със същата дължина - разлика, достатъчно голяма, за да има значение в дизайна на разширителния контур.
Работен пример: технологична линия от неръждаема стомана
Вземете линия 316L, дълга 60 метра, инсталирана при 20 C и работеща при 120 C. Температурната промяна е 100 C. Използване на алфа=16.5 x 10-6 / C:
Разширение=60 m x 16,5 x 10-6 / C x 100 C=0.099 m=99 mm.
Тези 99 mm трябва да се поемат от тръбопроводната подредба - примка, маншон или естествена чупка. Ако линията беше здраво закотвена в двата края, топлинното натоварване би създало напрежения, които при твърда линия 316L могат да надвишат границата на провлачване. Номерът на разширението е отправната точка за всяко решение в оформлението.
Защо аустенитната неръждаема стомана расте повече
Челно{0}}центрираната кубична (FCC) решетка на аустенитната неръждаема стомана е по-отворена от тялото-центрираната кубична (BCC) решетка на въглеродната стомана и атомите се раздалечават още повече с повишаване на температурата. Това е металургична константа - не можете да я промените чрез термична обработка.
Това означава, че всяка линия от неръждаема-сплав или никелова сплав с голям делта-T се нуждае от пропорционално повече място за движение. Коефициентът също се променя леко с температурата; за прецизна работа инженерите използват средния коефициент за действителния работен диапазон от информационния лист за материала, а не стойността на стайната-температура.
Какви са опциите за дизайн
- Разширителни бримки: класическата U-образна извивка на линията, оразмерена така, че естествената гъвкавост да абсорбира растежа.
- Компенсатори (силфони): гъвкави метални силфони, монтирани там, където пространството е твърде малко за примка.
- Тръбни завои и маршрутизиране: използване на естествената гъвкавост на завоите в оформлението за абсорбиране на движение.
- Анкери и водачи: точките на закрепване фиксират линията на определени места, така че разширението се насочва към точките на огъване, а не към дюзите на оборудването.
- Предварително напрежение/студена пружина: монтиране на влакното, леко скъсено, така че да е предварително натоварено срещу бъдещото разширение.
Грешките, които се появяват на сайта
- Третирането на неръждаема линия като въглеродна линия: използването на коефициента на разширение от въглеродна стомана в изчислението под-оразмерява контура с около 50 mm на 100 m на 100 C.
- Анкериране на двата края на гореща линия без точка на огъване, след което наблюдаване на изтичането на фланците при първото загряване-.
- Използвайки делта-T въз основа на работната температура минус околната среда, но забравяйки, че линията е инсталирана през зимата - действителното покачване може да бъде по-голямо.
- Поставяне на компенсатор в една линия с лоши водачи, така че силфонът вижда срязване вместо чисто аксиално движение.
Как да използвате номера при поръчка
Когато поръчате тръба за гореща услуга, изчислението на разширението не променя самата тръба - степента и стената се определят от налягането и корозията -, но определя оформлението, опорите и хардуера за разширение.
Купувач, който познава делта-T и алфа, може да оразмери контура или да поръча правилния компенсатор с правилния аксиален ход в една стъпка, вместо да открие на място, че силфонът има половината от хода, от който се нуждае линията. Посочете работните и монтажните температури при запитване и доставчикът ще потвърди коефициента на материала от стандартния лист с данни.
