Формулата на Barlow за дебелина на стена на тръба

Формулата на Barlow за дебелина на стена на тръба

Формулата на Barlow - Peter BarlowФормулата на Barlow за определяне на дебелината на стена на тръба при вътрешно налягане е представена в стандарт „API RP 574 – Inspection Practices For Piping System Components“. Документът дефинира препоръчителни практики за инспекция и обследване на тръби под налягане, разработени от Американския петролен институт.

В точка 11.1.2 е приведена формулата на Barlow – крайно опростен, но осигуряващ достоверни резултати метод за пресмятане на дебелината на въведени в експлоатация тръби под налягане. Формулата на Barlow е значително опростена и олекотена в сравнение със суфистицираните формули за проектиране на тръби. Например като тези съдържащи се в стандарта ASME B31.3 Process Piping.  Формулата обаче е подходяща за груби инженерни пресмятания и дава задоволително точни резултати. Тя не може, разбира се, да бъде използвана при проектиране и оразмеряване на тръбопроводи. Също резултатите от нея не бива да бъдат приемани безкритично като нещо, неподлежащо на съмнение.

Независимо от това обаче, формулата на Barlow има едно важно предимство. Тя въоръжава инженера-практик, работещ непосредствено на строителната площадка, с прост и надежден начин да определи бързо изчислителната дебелина на тръба. Необходимо е да познава материала и да са известни вътрешното налягане и диаметъра. При това се получават технически коректни и достатъчно прецизни резултати.

Формулата на Barlow има следния вид:

 t=PD/2SE

където:
Формулата на Barlowt – изчислителната дебелина на стената на тръбата. Към нея впоследствие трябва да бъдат добавени прибавките за корозия и (евентуално) при нарязване на резба. Добавят се и производствените толеранси (същият стандарт определя например отрицателен толеранс от -12,5% за дебелината на стената на безшевни тръби, отрицателен толеранс от -0,01“ за надлъжно заварени тръби и т.н.). Може да бъде изразено в милиметри или в инчове.
P – стойността на работното налягане. Изразено е в барове или паундове на квадратен инч (пресмятането става лесно, като за инженерни пресмятания можем да приемем, че 1 bar = 14,5 psi).
D – външния диаметър на тръбата. Изразен е в милиметри или инчове (пресмятането става лесно, като за инженерни пресмятания можем да приемем, че 1 инч = 25 мм).
S – допустимото напрежение за дадената стомана при дадената температура. Изразено е в МРа или Рsi.

Редица американски източници, напр. Секция II от американския код за водогрейни котли и съдове под налягане (Boiler Pressure and Vessel Code, Section II) съдържат таблици с всички материали. Това са чугуни, въглеродни стомани и нисколегирани стомани, неръждаеми стомани, никелови, алуминиеви, медни и титанови сплави и др. От тези материали в САЩ се изработват съдове под налягане. За всеки материал допустимото напрежение е посочено за различни температури.

Пресмятане дебелина на стена на тръба

За груби инженерни пресмятания можем да се придържаме към следното правило: При стайна температура допустимото напрежение на материала е по-малката от двете величини – ⅓ от якостта на опън Rm на материала или ⅔ границата на провлачване Re. Това правило не се отнася за аустенитните стомани. Тези стомани имат висока жилавост и при част от тях се приемат допустими напрежения, достигащи до 90% от Re.

E – качествения показател на заваръчният шев. безшевни тръбиПо дефиниция Е=1 за безшевни тръби. За заварените (правошевни или спиралошевни) варира от Е=0,6 за тръби, заварени с т.нар. ковашко-подфлюсово заварени тръбипресово заваряване, до Е=0,95 за подфлюсово заварени тръби по API 5L. Групата стандарти ASME B31, регулираща тръбопроводите под налягане, допуска за някои тръби Е да бъде повишено до Е=1. При условие, че са извършени и документирани допълнителни радиографски или ултразвукови изпитвания на заваръчния шев.

 

Използване на формулата на Barlow за дебелина на стената на тръба

Използването на формулата на Barlow е коректно, единствено ако са изпълнени следните две условия.
1. Трябва да е изпълнено условието t < D/6. Налягането не може да е толкова голямо, че да изисква дебелина на стената, равна или по-голяма от една шеста част от външния диаметър. Ако това е така, крайният резултат от пресмятането ще бъде некоректен.
2. За да даде формулата на Barlow коректен резултат, трябва да е изпълнено неравенството P/SE  ≤ 0,385.
При тръбопроводи, които работят при ниски налягания (от порядъка на няколко бара) и ниски температури, пресмятането по формулата на Barlow дава много ниски стойности на дебелината на стената. От порядъка на 1 ÷ 2 мм. С цел избягване на провисване, колапс в близост да опорите и др., документът API RP 574 дефинира понятието „минимална структурна дебелина на стената“. Като за различните външни диаметри са предписани минимално допустими стойности на дебелината на стенат.

При условие, че използването на формулата на Barlow доведе до стойност, по-ниска от минималната структурна дебелина на стената, автоматично трябва да бъде приета последната величина. Независимо, че пресмятането е дало по-нисък резултат. Например посочено е, че тръба NPS 1,5 (DN 40) не може да има дебелина на стената, по-ниска от 0,07“ (1,8 мм), за тръба NPS 4 (DN 100) тази стойност е 0,09“ (2,3 мм), за диаметри NPS 6 до NPS 18 (DN150 до DN450) стената не може да е по-тънка от 0,11“ (2,8 мм) и т.н.

Заключение

<

p style=“text-align: justify;“>В заключение, нека повторим още веднъж. Формулата на Barlow, поради своята простота и лесна приложимост, е добър инструмент за инженера-практик, работещ непосредствено на строителната площадка. Въпреки, че не може да бъде използвана при проектиране и оразмеряване на тръбопроводи под налягане, формулата на Barlow е разрешена за използване в официален документ на Американския петролен институт.  На тяхната консервативна преценка и добросъвестност можем напълно да се доверим.

Wera-бутикови инструментиРезачка за стиропор, полистирен с горещ тел до 150mm, 417240, EXTOL CRAFT

Post Author: E-Shop-BG