Какое давление выдерживает металлическая труба
Содержание статьи
Какое давление выдерживают стальные трубы | Аякс-металл ✅
Ресурс стальной трубы по давлению определяет сферу применения металлопроката. Для водопровода этот показатель один, для газопроводной магистрали – другой. Значение максимального давления определяется несколькими критериями, которые в основном зависят от конструктивных параметров изделия. Влияет на показатель качество используемого сырья и способ его обработки. Какое максимальное давление выдерживают стальные бесшовные и водопроводные трубы и как определить этот параметр?
Максимальное давление для трубы стальной водопроводной
Сразу отметим, что стальные трубы изготавливаются типовыми по стандартам, предусмотренным нормативами ГОСТ. И для каждого изделия значение максимального давления определено очень точно, впрочем, как и другие расчётные параметры. Все эти данные сведены в таблицы, по которым можно легко определить не только запас прочности трубы, но и вес, теплопроводность и другие характеристики.
Применительно к водопроводным трубам из стали предельное давление определяется такими критериями, как:
- способ изготовления – сварная прямошовная, спиралешовная, гофрированная, бесшовная (холодное или горячее деформирование);
- наличие антикоррозионной обработки – оцинкованная, экструдированная, из чёрного металла (без нанесения антикоррозионного покрытия);
- толщина стенки – наиболее важный критерий, от которого напрямую зависит показатель предельного давления стальной трубы;
- качество стали;
- температура воды – тоже важный параметр, который напрямую влияет на ресурс по давлению водопроводной трубы.
В ГОСТ представлены таблицы максимального давления, которое выдерживают стальные водопроводные трубы, при температуре 20 градусов по шкале Цельсия. Чтобы определить расчётное значение на заданные параметры теплоносителя, необходимо применять стандартную формулу.
В типовой таблице для труб из нержавеющей стали приведены уже готовые значения максимального давления в зависимости от диаметра трубы и толщины её стенки. Так, изделие из металла марки Aisi 304-321 316 с содержанием никеля и молибдена с внутренним диаметром 20 мм и толщиной стенки 1,5 мм выдерживает до 131 кг/см2, что составляет 12,8 МПа или 126,8 атмосферы. При тех же физических параметрах для стали Aisi 304L-316L (содержит 2,5 % молибдена) максимальное давление ниже – 108 кг/см2 (10,6 МПа или 104,5 атмосферы).
Параметры водопроводной трубы влияют на показатели максимального давления следующим образом:
- чем больше диаметр сечения, тем ниже запас прочности по давлению;
- с увеличением толщины стенки показатель максимального давления возрастает.
То есть стальные трубы разного диаметра, но с одинаковым значением толщины стенки будут иметь разный запас прочности по давлению.
Какое давление выдерживает труба стальная бесшовная
Для устройства водопроводов и других магистралей широко используются бесшовные стальные трубы. Такая популярность обусловлена прежде всего высокими значениями давления, которое могут выдерживать эти изделия. Различают трубы горячекатаные и изготовленные способом холодной деформации.
Предельное давление стальной бесшовной трубы определяется по формуле:
P = (2 х S хT)/(DхSF), где P – давление жидкости; T – толщина стенки в дюймах; D – наружный диаметр трубы (дюйм); SF – коэффициент безопасности; S – запас прочности металла.
Значение зависит от следующих критериев:
- толщины стенки, которая может быть от 2,5 до 75 мм;
- наружного диаметра (20–550 мм);
- способа производства;
- марки металла, а точнее – от допускаемого напряжения в стали при проведении гидравлического испытания.
По условиям ГОСТ 8731-74, каждую трубу подвергают гидравлическим испытаниям при давлении до 20 МПа (более 200 атмосфер).
Потери давления в стальных трубах
При выборе изделия для определённых нужд необходимо учитывать такое явление, как потери давления в стальных трубах. Это значение определяется по формуле, учитывающей шероховатость внутренней поверхности металла, плотность и температуру транспортируемой жидкости, скорость её перемещения, длину участка трубопровода и размер его внутреннего сечения.
Потеря напора (или давления) в трубе возникает под действием силы трения, когда мельчайшие частицы жидкости задерживаются шероховатостями, выступами на внутренней поверхности. Кроме того, на процесс влияет количество изгибов, поворотов магистрали, изменение диаметра либо геометрии сечения.
Например, новая труба из стали с относительно гладкой внутренней поверхностью создаёт меньшее сопротивление потоку, нежели старая с налётом ржавчины на стенках. Результаты расчётов показывают, что в первом случае потери давления в два раза меньше при малом диаметре прохода. С увеличением размера трубы разница становится менее заметной. Так, в магистралях с внутренним сечением свыше 800 мм показатели потерь в новой и старой трубе отличаются всего на 45 %.
При выборе трубы следует учитывать такую зависимость:
- если увеличить напор в три раза, то потери возрастут в 9 раз;
- если снизить напор в два раза, то потеря давления снизится ровно в 4 раза.
Расчёт допустимого давления в трубах круглого сечения
Допустимым называют такое давление, при котором не учитываются следующие параметры:
- гидростатическое давление жидкости;
- разовое увеличение значений давления при срабатывании предохранительного клапана или иных технических устройств в водопроводной системе.
В ГОСТах и других нормативных документах указывается условное рабочее давление, то есть значение при определённых условиях (например, при температуре 20 градусов). Для того чтобы определить допустимые значения, потребуется сложный гидравлический расчёт.
Для вычислений используют формулу из ГОСТ Р 55600-2013:
где At – коэффициент, учитывающий температуру жидкости (при 200 град. равен 1,0); δ20 – допустимое напряжение металла; С – суммарная прибавка, складывающаяся из допуска на износ и коррозию, из прибавки на технологические погрешности; t- толщина стенки рабочая; De – внутренний диаметр.
При выборе изделий для монтажа на конкретном объекте необходимо учитывать нормы рабочего давления стальной трубы при эксплуатации в разных системах:
- для частных домов этот параметр рассчитывается индивидуально;
- в городских квартирах предельное значение для холодной воды – до 6 бар, для горячей – до 4,5 бар;
В частных строениях при оборудовании дома паровым котлом отопления максимальное давление в стальных трубах может достигать 10 бар. Однако столь высокие значения приводят к удорожанию устанавливаемой системы подачи воды, к быстрому выходу из строя отдельных элементов системы. Поэтому рекомендуют не превышать значения давления в частных домах более 6,5 бар.
Таким образом, при проектировании водопроводной системы необходимо учитывать следующие факторы:
- какое давление держит стальная труба определённого сечения;
- каковы потери давления в трубах с учётом изгибов магистрали, изменений геометрии и других характеристик;
- не превышает ли расчётное давление допустимых параметров, учитывая условия эксплуатации.
Правильный подход к выбору материала для устройства водопровода заключается в проведении инженерного обследования объекта с выполнением последующего гидравлического расчёта и определения оптимальных значений трубы. Только так можно создать надёжную систему водоснабжения с хорошим запасом прочности и долговечности.
Источник
Какое давление может выдержать металлическая труба
Таблица предельной нагрузки давления для нержавеющих труб
Сравнительная таблица по максимальной нагрузке давления для нержавеющих электросварных труб
В таблице результаты тестирования нержавеющих труб следующих стандартов:
DIN 17457-11850; NFA 49147-4924-49249; ASTM A 249 — A 269 — A 270.
Диаметр
Толщина
AISI 304-321,316Ti кг/см 2
AISI 304L- 316L кг/см 2
Диаметр
Толщина
AISI 304-321,316Ti кг/см 2
AISI304L- 316L кг/см 2
Как выбирать трубы для трубопровода высокого давления
Давление в трубопроводной системе — характеристика неоднозначная. Сантехники, гидравлики и прочие специалисты, деятельность которых связана с разного рода жидкостными трубопроводами, оперируют следующими понятиями давления:
Рабочее. Это максимальная величина давления в трубах, фиксируемая при стандартных условиях функционирования системы.
Пробное. Так же, как и рабочее, определяется путем замеров давления воды в трубах, только осуществляется в процессе испытания системы.
Условное. Данный показатель применяется при производстве расчетов прочностных характеристик трубных систем, работающих при номинальном значении давления и температуре жидкости 20 градусов.
Расчетное. Это избыточное максимальное значение, которое способны испытывать элементы трубных систем. Определяется с помощью формулы давления жидкости.
Как подбирать оптимальные трубы
Существует два вида трубных систем — высокого и низкого давления. Трубы низкого давления используются для организации канализационных схем, ливневок и прочих трубных самотечных систем. Для этих целей сегодня выгоднее использовать полимерные материалы — элементы трубопроводов, выполненные из поливинилхлорида, полипропилена и прочих синтетических веществ.
Трубы высокого давления предназначены для организации водопроводов и прочих трубных систем, испытывающих значительные внутренние нагрузки. Используются такие трубопроводы на различных производственных и гражданских объектах. Существуют и полимерные изделия, способные выдерживать значительное давление, однако на сегодня равных нержавеющим трубам по прочности и другим потребительским характеристикам аналогов не существует, по крайней мере, используемых массово.
Чтобы трубопровод высокого давления функционировал эффективно, отсутствовала турбулентность жидкости, сопровождаемая характерным шумом, необходимо правильно рассчитывать диаметр нержавеющей трубы. Для этого надо применять формулу расчетного давления. Только правильно рассчитав трубную систему, можно получить надежную, долговечную и работоспособную трубную систему, обеспечивающую эффективную подачу воды либо другой жидкости по разветвленной схеме с одновременным включением нескольких потребителей.
Источник
Какое давление выдерживает электросварная труба
Электросварные трубы с прямым и спиральным швом обходятся дешевле, чем бесшовные, что связано с особенностями технологии производства. Но такое различие становится причиной изменения некоторых свойств, в частности, способность сварных труб выдерживать определенное давление. Так как основным назначением круглого проката выступает транспортировка газообразных и жидких сред, на одно из первых мест выводится вопрос, какое давление сможет выдержать электросварная труба.
Виды электросварных труб
Сегодня можно недорого купить электросварные круглые трубы различного диаметра и назначения. В зависимости от показателей различают такие виды проката:
- группа «А» с механическими нормированными свойствами, для производства используются кипящие, полуспокойные и спокойные марки стали (соответствует ГОСТу 380-94);
- группа «Б» с нормированием химического состава, для производства используются низколегированные, кипящие, полуспокойные и спокойные марки стали (в соответствии с ГОСТами 380-94, 14637-89, 9045-93);
- группа «В» с нормированием состава, механических свойств, для производства применяются низколегированные, спокойные и полуспокойные, кипящие марки стали (ГОСТы 9045-93, 14637-89 и другие);
- группа «Д» с нормирование гидравлического испытательного давления.
В зависимости от назначения выделяют прямошовные трубы общего использования с диаметром 10-630 мм, со спиральным швов и диаметром 159-2520 мм, водо-, газопроводные трубы с диаметром 6-150 мм, для магистральных трубопроводов 114-1420 мм.
Гидравлические испытания
Круглые сварные трубы обязательно подвергаются гидравлическим испытаниям, подтверждающим, какое давление может выдержать прокат. Методы такого контроля относятся к неразрушающим, основная цель испытаний – проверка герметичности при воздействии на изделия давления определенного уровня.
Величины давления и порядок испытаний соответствуют ГОСТу 3845-75, нормы которого регламентируют порядок проверок, используемое оборудование, аппаратуру для измерений, методику расчетов для труб разного диаметра и назначения. В соответствии с установленными нормативами при испытаниях используются такие показатели давления:
- для групп «А» и «В» с диаметром 103 мм испытания проводятся под давлением до 6 МПа, для диаметра от 103 мм – 3 МПа;
- для групп «А» и «В» с другими значениями диаметра давление при испытаниях не должно превышать 20 МПа;
- в соответствии с требованиями ГОСТа 8696-74 расчетное давление для электросварных труб других групп составляет до 3,5 МПа;
- для легких сварных труб расчетное давление составляет 2,4 МПа (соответствует ГОСТу 3262-75), для усиленного проката – до 3,1 МПа, для изделий по требованиям заказчика – до 4,9 МПа;
- для сварных круглых труб с диаметром не больше 273 мм расчетное давление составляет 12 МПа;
- для труб холодного водоснабжения, отопительных систем давление составляет 5-9 атм;
- для технологических магистралей уровень расчетного давления составляет 1,6-6,3 МПа.
Компания «СтальИнтех» предлагает купить круглые электросварные трубы в ассортименте. Мы сотрудничаем с производственными, промышленными объектами и строительными компаниями, реализуем прокат оптом и в розницу. Клиентам предоставляются такие преимущества:
- широкий ассортимент металлопроката;
- услуги по металлообработке;
- контроль и гарантия качества;
- оперативная доставка продукции по Москве и в другие города РФ;
- доступные цены.
Купить электросварные трубы или получить дополнительную информацию о доставке, методах оплаты или услугах можно по телефону +7(495)989-1820.
Источник
Расчет нагрузки на профильную трубу
Выбирая профильный прокат, клиент должен осознать, что точные вычисления возможных нагрузок, в зависимости от линейных и иных параметров стояков – очень важны. Любая создаваемая конструкция рассчитана на конкретный вес.
Категорически запрещается размещать на ней соединения, предметы, масса которых, с учетом воздействия погодных факторов, будет больше допустимой.
Применение профилей
Чтобы знать, для чего нужен расчет нагрузки на профильную трубу, посмотрим, где она используется.
Стояки с профильным сечением нашли свое применение в различных сферах жизнедеятельности человека.
- монтируются навесы на балконах, верандах, возле частных домов;
- собираются лестницы, подиумы, сцены.
На аналогичных конструкциях размещают барные стойки, телевизионные подставки, поручни, аквариумы. Без них нельзя обойтись в строительстве.
Особую популярность детали приобрели при сооружении объектов в сельском хозяйстве. Они незаменимы при возведении ангаров для хранения зерна, складов, гаражей, иных зданий.
Этот список можно продолжать, но главное, что нужно запомнить:
чтобы конструкции были безопасными, надежными, служили долго необходимо провести расчет вертикальной нагрузки на профильную трубу. Если этого не сделать, то система может не выдержать веса, что приведет к нежелательным последствиям.
Рассчитывать нагрузку обязательно?
Популярность профильных труб объясняется низкой стоимостью, небольшой массой, высокой прочностью при изгибе. Выбирая прокат с прямоугольным или квадратным сечением, большинство заказчиков понимают важность расчета нагрузки на профильную трубу. Учитывается соответствие линейных размеров профилей к возможной силе механического воздействия на деталь.
Что будет, если не учесть возможного воздействия тяжести на конструкцию? О таком думать даже нельзя, поскольку при воздействии максимально допустимого веса возможны 2 варианта:
- безвозвратный изгиб трубы, поскольку она потеряет свою упругость;
- разрушение целой конструкции, что чревато негативными последствиями.
Не всегда требуется расчет
Если вы решили использовать профильную трубу для сооружения калитки, ограждения, перил, то расчет на изгиб проводить не обязательно, поскольку нагрузка на такие системы – минимальная.
Что нужно учитывать при расчетах
Приступая к монтажу постройки, необходимо ее начертить. Благодаря такому проекту каркаса, можно проводить определенные расчеты. Для этого нужно проставить точные размеры на чертеже, после чего провести вычисления, учитывая суммарное напряжение. Если все сделать точно, то сооружение будет надежным и безопасным.
Для точности и быстроты расчета нагрузки на профильную трубу можно воспользоваться калькулятором или программой SketchUP. (Скачать торрентом — Официальная русская версия! Разрядность: 64bit, Язык интерфейса: Русский, Таблетка: Присутствует)
Расчет будет правильным при соблюдении таких 3-ех условий:
- Если в системе будут опоры и верхняя рама, в которых будут возникать механические (не электрические!) напряжения, то усилия будут распределяться между несколькими стояками, в зависимости от их соединения между собой.
- Достаточно большая высота системы способна уменьшить несущую способность отдельных опор. Связано это с появлением крутящего момента в стояках.
- Чтобы получить надежную металлоконструкцию большой высоты, нужно добавить дополнительные опоры. Благодаря ребрам жесткости, которыми будут связаны между собой стояки, механическое напряжение сможет распределиться более равномерно.
Какая информация еще важна
Выполняя непосредственные вычисления, необходимо владеть информацией о:
1. Типах возможных нагрузок.
Они могут быть:
- стабильными, при которых учитывается вес деталей конструкции, масса грунта, давление кровли и т.п.;
- долговременными, которые будут действовать на протяжении большого периода, но могут измениться в любой момент: масса котла, лестничного марша, стен из кирпича;
- кратковременными, действующие на протяжении малого промежутка (атмосферные осадки, масса посетителей, транспортных средств);
- особыми, что вызываются непредвиденными обстоятельствами: ливнями, землетрясениями, извержениями вулканов, взрывами и пр…
3. Суммарном напряжении строения.
4. Прочностных характеристиках стали.
Какие методы используют для расчета нагрузок
Для расчета нагрузки на профильную трубу пользуются:
- таблицами;
- математическими формулами;
- специальным онлайн калькулятором.
Применяем таблицы
При применении первого метода нужно сопоставление физических характеристик трубы, которая будет применяться для сооружения системы, с табличными данными. Для этого берут значения величин из таблиц 1 или 2, в зависимости от типа профиля.
Таблица 1. Нагрузки для стояков квадратного сечения
| Сечение, мм | Максимально возможная масса, кг | |||
| Длина пролета, м | ||||
| 1 | 2 | 4 | 6 | |
| 40х40х2 | 709 | 173 | 35 | 5 |
| 50х50х2 | 1165 | 286 | 61 | 14 |
| 60х60х3 | 2393 | 589 | 129 | 35 |
| 80х80х3 | 4492 | 1110 | 252 | 82 |
| 100х100х4 | 9217 | 2283 | 529 | 185 |
| 140х140х4 | 19062 | 4736 | 1125 | 429 |
Таблица 2. Нагрузки для стояков прямоугольного сечения
(для вычислений используют длинную сторону)
| Сечение, мм | Максимально возможная масса, кг | |||
| Длина пролета, м | ||||
| 1 | 3 | 4 | 6 | |
| 50х25х2 | 684 | 69 | 34 | 6 |
| 60х40х3 | 1255 | 130 | 66 | 17 |
| 80х40х3 | 2672 | 281 | 146 | 43 |
| 80х60х3 | 3583 | 380 | 199 | 62 |
| 100х50х4 | 5489 | 585 | 309 | 101 |
| 120х80х3 | 7854 | 846 | 455 | 164 |
Эти таблицы имеют данные о максимально допустимых массах. При таком воздействии на профиль труба не разрушится, а лишь согнется.
Но стоит увеличить массу хотя бы на 0,5 кг, система может полностью деформироваться, что приведет к разрушению.
В связи с этим, на практике выбирается деталь прямоугольного или квадратного сечения, запас прочности которой был бы большим от минимального хотя бы в 2 раза.
Преимущества табличного метода
Табличный метод отличается высокой точностью. Для его применения нужно обладать информацией о видах опор, способах фиксации на них профилей, типах нагрузок.
Кроме этого, для полных расчетов нагрузок необходимо иметь данные о:
- моментах инерции профильной прямоугольной или квадратной трубы, значение которых можно взять из таблиц, начиная от сечений 15х15х1 5 и оканчивая 100х100х4 и выше;
- длине пролетов;
- величине тяжести на каждый стояк;
- коэффициентах модулей упругости (взять из СНиП).
Масса 1 м.п. профиля 15х15х1,5 составляет 0,606 кг. Исходя из этого, можно провести соответствующие вычисления.
После этого переходим к специальным формулам, то есть, к математическому методу. В соотношениях показано, как связаны между собой данные физические величины, как найти неизвестную величину, имея 2 или больше известных параметра и пр.
А может лучше калькулятором?
Быстрее всего можно провести расчеты с применением калькулятора. Особенность такой программы состоит в том, что необходимо ввести нужные параметры, характеристики изделий, линейные размеры, иные свойства будущей конструкции. В конце онлайн калькулятор выдаст расчет нагрузки профильной трубы для заданных параметров.
Что в первую очередь рассчитывают при помощи формул
Вычисляют многие параметры.
Чаще других ищут:
- Допустимый уровень напряжения при изгибах. Используется формула
Р= M/W,
где Р – возможное напряжение при изгибе,
М – значение изгибающего момента силы,
W – механическое сопротивление. - Требуемое сечение стояка:
F = N/R,
где F – необходимая площадь сечения (см²),
N – действующая масса (кг),
R – значение сопротивления металла при деформациях, соответственно пределу текучести (кг/см²).
Значения физических величин можно отыскать в специальных таблицах.
Нагрузка на трубы круглого сечения
Применение
Круглые трубы можно встретить в любом месте. Опоры, стойки, колонны, емкости – это далеко не полный перечень использования обечаек (обечайка – металлический лист цилиндрической формы без торцов).
Кольцевой трубный профиль можно встретить при прокладке водо-, нефте-, газопроводов как в быту, так ив промышленных масштабах. Они – отличный материал для столбиков ограждений, ворот, калиток.
Благодаря наличию замкнутого контура, круглая труба обладает существенным преимуществом в сравнении со швеллерами, уголками аналогичных линейных параметров.
Многие думают, что для того, чтобы определить прочность стояка, вдоль оси при нагрузке сжимающего характера, нужно иметь данные о величине нагрузки и площади сечения.
В результате деления первого параметра на второй, получил искомую прочность. После сравнения полученного параметра с допускаемым значением, взятого с таблицы, делают вывод о том, можно ли такую нагрузку давать на конкретный стояк, или нельзя.
Если число будет меньше допускаемого, то все хорошо. Но тут есть одно но: вычисления справедливые для растягивания, а не для сжатия.
Пользуемся калькулятором
Для варианта со сжатием круглой стойки, можно провести необходимые расчеты с использованием онлайн калькулятора.
Сначала необходимо ознакомиться с дополнительными понятиями. Сюда относят:
- Потерю общей устойчивости.
Проверка потери нужна для избегания огромных потерь иного типа. - Потерю местной устойчивости.
Речь идет о более раннем «заканчивании» жесткости стенок стояка при действии нагрузки на обечайку. Иначе говоря, труба начинает заламываться вовнутрь, а сечение круглого вида превращается в профиль неправильной криволинейной формы, что ведет к потере устойчивости.
Использование Excel
Существует специальная программа в Excel комплексной проверки расчета стояков относительно устойчивости и прочности. Основу данной программы составляют данные ГОСТа 14249 89. С ее помощью можно вычислить максимальную нагрузку на круглую трубу, а также усилия общего характера на обечайку круглого сечения.
В интернете можно часто встретить такие вопросы: «Какую нагрузку выдерживает круглая труба длиной 3, 4, 6 метров? Как это вычислить с помощью онлайн калькулятора? Можно ли это сделать самостоятельно?»
На эти и другие вопросы постараемся дать подробный ответ. Лучшим объяснением будет практический расчет величины вертикальной нагрузки на круглую трубу. Для примера, возьмем вертикальный круглый стояк диаметром 57 мм длиной 3 метра (чаще всего используется для обустройства навесов, гаражей, иных сооружений) и вычислим, какую нагрузку труба сможет выдержать.
Какие данные нужны
Алгоритм работы с программой состоит в следующем:
- Сначала нужно открыть ГОСТ 14249 89, из которого необходимо выписать первых 5 исходных значений. Для быстрого отыскания параметров воспользоваться примечаниями к каждой ячейке.
- Заполнить ячейки D8, D9, D10, вписывая в них линейные параметры стояков.
- В ячейки от D11 до D15 внести возможные нагрузки.
Что получилось в результате
Нужно не только уметь пользоваться программой, но также уметь объяснить полученные результаты.
Необходимо сопоставить отношение действующей нагрузки к допускаемой: при получении числа, большего за единицу, труба – перегруженная. В противном случае – заданный вес стояк выдержит, при условии, что расчет нагрузки на трубу круглого сечения проведен правильно.
Вывод
Обобщив вышесказанное, мимолетом напрашивается мысль: во избежание малейших просчетов, которые чреваты серьезными последствиями, не старайтесь проводить вычисления самостоятельно, если вы не специалист. В таком случае все пользователи сооружений останутся живы-здоровы, а конструкция будет приносить только радость.
Источник
Источник