Kui suur on roostevabast terasest 316 küttekeha maksimaalne ohutu siserõhk, kui seina paksust vähendatakse alla 1,2 millimeetri kõrge temperatuuriga vedelikusüsteemides?

Elektriliste sukelsoojendite ümberpaigaldamisel olemasolevatesse surveanumatesse peavad protsessiinsenerid düüsi piiratud läbimõõdu või sisestuspikkuse tõttu tavaliselt kasutama algselt kavandatust väiksema läbimõõduga kesta. Või võib kiirema soojusreaktsiooni saavutamiseks valida õhema seina. Kui 316 roostevabast terasest ümbrise seinapaksus väheneb alla 1,2 mm, muutub rõhu piiramise käitumine plastilisest -rebenemisohtlikuks, eriti kõrgetel temperatuuridel, kus materjali voolavuspiir väheneb. Selles artiklis esitatakse õhukeseseinaliste 316 ümbriste kvantitatiivsed maksimaalse lubatud töörõhu piirid, kasutades Barlow valemit kõrgel temperatuuril{8}. See võimaldab inseneridel määrata surve all olevate vedelike süsteemide jaoks ohutud seinapaksused ilma liigse-konservatiivsuse ja tarbetu riskita.

Õhukeste{0}}seinaga 316 varrukate rõhu piiramise põhialused
Silindriliste surveanumate puhul, mille seina paksus on väiksem kui üks -kümnendik siseraadiusest--mis kehtib peaaegu kõigi elektriküttekehade puhul – ümbermõõdu või rõnga pinge arvutatakse Barlow valemi abil: σ=P × D / (2 × t) on siserõhk, P on siserõhk, P on hoop, P . välisläbimõõt ja t on seina paksus. HOOP STRESS on pöördvõrdeline seina paksusega antud välisläbimõõdu ja siserõhu korral. Seina paksuse poole võrra vähendamine kahekordistab ümbrise materjali pinget. Seetõttu varieerub maksimaalne lubatud töörõhk teiste parameetrite fikseeritud väärtuste korral otseselt seina paksusest. Roostevaba terase 316 voolavuspiir toatemperatuuril on lõõmutatud materjali puhul umbes 290 MPa ja külmtõmmatud torude puhul 520 MPa, mida tavaliselt kasutatakse küttekehade jaoks. Maksimaalne lubatud rõngaspinge külmtõmmatud 316 jaoks on ligikaudu 170 MPa, kasutades ohutustegurit 3 rõhu piiramise jaoks, mis on standardpraktikas mittekoodiga põletamata surveanumatele. Ohutu piir saadakse Barlow' rõhu valemi lahendamisel, arvestades välisläbimõõtu ja seina paksust.

Rõhu kvantitatiivsed piirangud vs seina paksus ja temperatuur
Kõrgendatud töötemperatuuri korral väheneb lubatud rõhk oluliselt. 200 kraadi juures väheneb külmtõmmatud 316 voolavuspiir umbes 380 MPa-ni ja vastuvõetav rõngaspinge väheneb 125 MPa-ni. Voolutugevus 300 kraadi juures on 320 MPa lubatud pingega 105 MPa. 400 kraadi juures, mis on 316 kesta pideva töö kõrgeim piir, langeb voolavuspiir 280 MPa-ni, võimaldades ainult rõnga pinget 90 MPa. Järgmised on maksimaalsed pidevad sisemised rõhud standardse 316 ümbrise jaoks, mille läbimõõt on 10 mm. Maksimaalne rõhk on 200 kraadi juures umbes 40 baari ja seina paksus 1,6 mm. Samal temperatuuril langeb 1,2 mm seinapaksusega lubatud rõhk 30 baarini. Ohutu rõhk langeb seejärel 1,0 mm seinapaksuse juures 25 baarini. Toodetud kestade puhul on seina minimaalne paksus 0,8 mm ja ohutu rõhk vaid 20 baari. Süsteemide puhul 300 kraadi juures on sama 1,0 mm kest piiratud umbes 21 baariga ja 400 kraadi juures vaid 18 baariga. Need väärtused põhinevad torudel, mis on täpselt ümmargused, ühtlase seinapaksusega ja mis ei sisalda muid painde- ega löögipingeid. Praktikas peaks 0,1 mm tootmistolerantsiga ümbrisel olema täiendav ohutusvaru 20%.

Rõhu valikumaatriks õhukeseseinaliste 316 ümbriste jaoks
Soovitatavad maksimaalsed pidevad sisemised rõhud 316 roostevabast terasest küttekehale erinevate seinapaksuste ja töötemperatuuride korral on toodud allolevas tabelis. Väärtused sisaldavad külmtõmmatud materjali parameetritel põhinevat ohutustegurit 3:1 ja eeldavad, et tüüpiline välisläbimõõt on 10 mm. Suuremate suuruste korral vähendage rõhku proportsionaalselt suuruse suhtega.

Katte seina paksus max rõhk @ 100 kraadi maksimaalne rõhk @ 200 kraadi maksimaalne rõhk @ 300 kraadi maksimaalne rõhk @ 400 kraadi Soovitatavad rakendusnäited
0,8 mm 28 baari 24 baari 20 baari 16 baari Madalrõhuga kuumaveekontuurid, tsirkulatsioonipumpadega atmosfääripaagid
1,0 mm 35 baari 30 baari 25 baari 20 baari Madalrõhuga keemilised reaktorid, surve all olevad kuumaveesüsteemid
1,2 mm 42 baari 36 baari 30 baari 24 baari Keskmise rõhuga protsessisoojendid, aurueelsoojendid kuni 200 kraadi
1,4 mm 49 baari 42 baari 35 baari 28 baari kõrgsurve keemilise sissepritsega küttekehad
1,6 mm 56 baari 48 baari 40 baari 32 baari Kõrgsurve autoklaavid, ülekuumendatud veesüsteemid
Rakendustes, kus töörõhk ületab 70% etteantud väärtustest, on soovitatav, et insenerid viiksid läbi iga kütteseadme hüdrostaatilise testi või valiksid õmblusteta torud, mille seinapaksus on tõestatud homogeensusega. Kuna rõhk läheneb prognoositud piirile, on lokaliseeritud õhukese lõigu purunemise tõenäosus oluliselt suurem. Seina paksus, mis ületab 50 baari, ei sõltu üksi, vaid viiakse üle väiksema läbimõõduga ümbrisele või parema tugevusega sulamile, nagu Incoloy 800H.