Какво е максималното безопасно вътрешно налягане за нагревателна обвивка от неръждаема стомана 316, когато дебелината на стената е намалена под 1,2 милиметра при високо-температурни течни системи?
Остави съобщение
Когато преоборудват електрически потопяеми нагреватели в съществуващи контейнери под налягане, инженерите-технологи обикновено трябва да използват обвивка с по-малък диаметър от първоначално предвидения поради ограничения диаметър на дюзата или дължината на вмъкване. Или може да се избере по-тънка стена за желание за по-бърза топлинна реакция. Въпреки това, поведението при задържане на налягането се променя от пластично до склонно към разкъсване-, ако дебелината на стената на обвивка от неръждаема стомана 316 се намали под 1,2 mm, особено при високи температури, където границата на провлачане на материала намалява. Този документ представя количествени максимално допустими граници на работното налягане за тънко-стенни обвивки 316, като се използва формулата на Барлоу с висока-температурна промяна. Това ще позволи на инженерите да определят безопасни дебелини на стените за системи с течности под налягане, без прекалено-консерватизъм и ненужен риск.
Основи на задържането на налягането за тънко-стенни 316 ръкави
За цилиндрични съдове под налягане, където дебелината на стената е по-малка от една -десета от вътрешния радиус--, какъвто е случаят с почти всички обвивки на електрически нагреватели, напрежението по периферията или обръча се изчислява с помощта на формулата на Барлоу: σ=P × D / (2 × t), където σ е обръчното напрежение, P е вътрешното налягане, D е външен диаметър, а t е дебелината на стената. НАПРЕЖЕНИЕТО НА ОБРЪЧА е обратно пропорционално на дебелината на стената за даден външен диаметър и вътрешно налягане. Намаляването на дебелината на стената наполовина удвоява напрежението върху материала на обвивката. Следователно, максимално допустимото работно налягане варира директно в зависимост от дебелината на стената, за фиксирани стойности на други параметри. Границата на провлачане на неръждаема стомана 316 при стайна температура е около 290 MPa за закален материал и 520 MPa за студено изтеглени тръби, които обикновено се използват за нагревателни обвивки. Максималното позволено напрежение на обръча за студено изтеглено 316 е приблизително 170 MPa, като се използва коефициент на безопасност 3 за стандартна практика за ограничаване на налягането за съдове под налягане без код. Безопасната граница се получава чрез решаване на формулата на Барлоу за налягане при даден външен диаметър и дебелина на стената.
Количествени граници на налягането спрямо дебелината на стената и температурата
При повишена работна температура допустимото налягане значително намалява. При 200 градуса границата на провлачване на студено изтегления 316 намалява до около 380 MPa, а приемливото напрежение на обръча се намалява до 125 MPa. Границата на провлачване при 300 градуса е 320 MPa с допустимо напрежение от 105 MPa. При 400 градуса, най-високата граница за непрекъсната работа на обвивка 316, границата на провлачване пада до 280 MPa, което позволява само обръчно напрежение от 90 MPa. По-долу са максималните непрекъснати вътрешни налягания за стандартна обвивка 316 с 10 mm OD. Максималното налягане е около 40 бара при 200 градуса и дебелина на стената 1,6 mm. При същата температура допустимото налягане за дебелина на стената от 1,2 мм намалява до 30 бара. След това безопасното налягане се понижава до 25 бара при 1,0 mm дебелина на стената. При произведените обвивки минималната дебелина на стената е 0,8 мм, а безопасното налягане е само 20 бара. За системи при 300 градуса същата обвивка от 1,0 mm е ограничена до около 21 бара, а при 400 градуса само до 18 бара. Тези стойности се основават на тръби, които са прецизно кръгли, имат хомогенна дебелина на стената и не подлагат на други напрежения при огъване или прегъване. На практика обвивка с производствен толеранс от 0,1 mm трябва да има допълнителна граница на безопасност от 20%.
Матрица за избор на налягане за тънко{0}}стенни 316 обвивки
Препоръчителните максимални непрекъснати вътрешни налягания за нагревателни обвивки от неръждаема стомана 316 при различни дебелини на стените и работни температури са дадени в таблицата по-долу. Стойностите включват коефициент на безопасност 3:1 въз основа на параметрите на студено изтегления материал и предполагат типичен външен диаметър от 10 mm. За по-големи размери намалете налягането пропорционално на съотношението на размера.
Дебелина на стената на обвивката Максимално налягане при 100 градуса Максимално налягане при 200 градуса Максимално налягане при 300 градуса Максимално налягане при 400 градуса Препоръчителни примери за приложение
0,8 mm 28 бара 24 бара 20 бара 16 бара Контури за гореща вода с ниско-налягане, атмосферни резервоари с циркулационни помпи
1,0 mm 35 бара 30 бара 25 бара 20 бара Химически реактори с ниско-налягане, системи за гореща вода под налягане
1,2 мм 42 бара 36 бара 30 бара 24 бара Процесни нагреватели със средно налягане, парни нагреватели до 200 градуса
1,4 мм 49 бара 42 бара 35 бара 28 бара Химически инжекционни нагреватели под високо налягане
1,6 мм 56 бара 48 бара 40 бара 32 бара Автоклави с високо налягане, системи с прегрята вода
При приложения, при които работното налягане надвишава 70% от предоставените стойности, се препоръчва инженерите да проведат хидростатично изпитване на всеки нагревател или да изберат безшевни тръби с доказана хомогенност на дебелината на стената. Когато налягането се доближи до предвидената граница, вероятността от спукване в локализиран тънък участък е значително по-висока. Дебелината на стената, надвишаваща 50 бара, не се разчита сама, а се преминава към обвивка с по-малък диаметър или сплав с по-добра якост, като Incoloy 800H.
