管道應力的公式分享

帶槽接頭在負載下能否充分發揮作用。不管管接頭類型如何,承受載荷的管道都表現出兩種形式的應力:縱向應力和環嚮應力。縱向應力是拉伸應力,傾向於軸向拉伸管道。縱向應力導致的斷裂會導致圓周斷裂。環嚮應力是“膨脹”,是徑向擴展,潛在的破壞模式是縱向分裂。確定應力的計算還表明,環嚮應力將是縱向應力的兩倍:

管道應力的公式分享

環嚮應力=(P x OD)/(2 x Tw)
縱向應力=(P x OD)/(4 x Tw),

P是管路壓力,OD是外徑,Tw是壁厚。這意味著過應力破壞最有可能沿著管道的長度發生,例如在焊縫中,而不是在管道的圓周上。

在其他條件相同的情況下,壁厚的減小會導致環嚮應力的增加。在開槽的接頭中,與凹槽接合的聯軸器殼體可防止直徑膨脹並加固管道。這表明開槽技術不會產生更大的環嚮應力,因此不會削弱管道。管道開槽過程產生的任何可能的管道硬度增加,抗拉強度降低或伸長率降低都不會影響接頭的抗壓能力,並且管道材料的變化可與任何其他冷成型製造操作相媲美。

切槽通過從外表面去除狹窄的周向材料條來減小壁厚。由於凹槽是狹窄的,並且通過凹槽兩側的管道的整個壁厚進行了增強,因此環嚮應力保持大致相同。凹槽還通過接合在凹槽中的連接鍵進行了加固,以防止其沿直徑方向擴展。但是,縱向應力與壁厚的減小成比例地增加。因此,如果保留原始壁厚的一半,則縱向應力將增加一倍或近似等於環嚮應力。

由於標準壁厚管道中的切槽深度僅去除了原始管道壁厚的三分之一,因此環嚮應力保持大於縱向應力。沿管的長度(而不是在凹槽處)將繼續發生任何過應力故障,這表明凹槽的面積並不比管的縱向筒弱。同樣,這意味著凹槽不會影響接頭強度。

溝槽式機械管接頭上的額定壓力是根據所涉及的所有組件確定的。沒有相應的接頭,開槽管就沒有額定值,而接頭額定值是管道材料和壁厚的函數。每個製造商發佈的管接頭額定值都是在包含溝槽的管道上計算或測試的,這意味著溝槽對管道強度的任何潛在影響都將納入聯軸器的性能等級中。


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