Როგორ ავირიდოთ მილების ზიანი გაფართოებლების გამოყენების დროს?

Როგორ ახდენს თბოგაფართოება გავლენას მილების მთლიანობაზე ექსპანდერის გამოყენების დროს

Საერთო მილების მასალებში (ფოლადი, სპილენძი, PVC) წრფივი თბოგაფართოების ფიზიკა

Მილების მასალები ყველა ტენდენციას აჩვენებენ გაფართოებისკენ ტემპერატურის მატების დროს და შეკუმშვისკენ მისი გადამდების დროს, რაც აღწერილია ძირითადი განტოლებით ΔL = αLΔT (რაც ძირითადად ნიშნავს სიგრძის ცვლილებას, რომელიც ტოლია გაფართოების კოეფიციენტის გამრავლებული საწყის სიგრძეზე და ტემპერატურის ცვლილებაზე). თუმცა, სხვადასხვა მასალა საკმაოდ განსხვავებულად იქცევა. ფოლადი მილი თითო ინჩზე მილის სიგრძეში გაფართოებას ახდენს დაახლოებით 0,0000065 ინჩით ყოველ გრადუს ფარენჰეიტზე. სპილენძი ამ მაჩვენებლით ძალიან არ ჩამორჩება — დაახლოებით 0,0000090 ინჩით თითო ინჩზე ყოველ გრადუს ფარენჰეიტზე. მაგრამ შეხედეთ PVC-ს: იგი ამ მაჩვენებელს აწევს დაახლოებით 0,00003 ინჩამდე თითო ინჩზე ყოველ გრადუს ფარენჰეიტზე, რაც მის გაჭიმვადობას ხდის თითქმის ხუთჯერ მეტად ფოლადზე. ამ განსხვავების მასშტაბის გასაგებად წარმოიდგინეთ 100 ფუტიანი ფოლადი მილი, რომელიც გაითბობა 150 გრადუსით ფარენჰეიტში. იგი ფაქტობრივად გაიზრდება დაახლოებით 1,2 ინჩით. იგივე სიგრძის PVC მილი მსგავსი პირობებში გაფართოებას ახდენს 5,4 ინჩზე მეტად. ეს განსხვავებები სერიოზულ ძაბვის წერტილებს ქმნის იმ ადგილებში, სადაც სხვადასხვა მასალა ერთმანეთს ეხება. ეს განსაკუთრებით პრობლემური ხდება გაფართოებლების გამოყენების დროს, რადგან ადგილობრივი ტემპერატურის მატება ამ მოძრაობებს კიდევე უფრო მეტად აძლიერებს. შედეგად წარმოქმნილი ძალები ზოგჯერ 20 000 ფუნტზე მეტ მნიშვნელობას აღწევს, რაც მილების სისტემების დიზაინში მონაწილე ინჟინრებისთვის საერთოდ არ არის უმნიშვნელო საკითხი.

Რატომ იწვევს კონტროლის გარეშე გაფართოება დაძაბულობას, მიმართულების დარღვევას და შეერთებების დაშლას გაფართოებლების ზონების მიდამოში

Როდესაც თერმული მოძრაობა შეზღუდულია, მილები ძლიერ ძალას ახდენენ ანკერებზე, ფლანცებზე და შეერთებებზე. გაფართოებლების მიდამოში — სადაც ციკლური გათბობა და გაცივება კონცენტრირებს მექანიკურ და თერმულ ტვირთებს — სამი დაშლის ტიპი იჩენს თავს:

• Დატვირთვის კონცენტრაცია მიმოხაზულობებსა და შეერთებებში, რომლებიც აღემატებიან მასალის მოცემული სიმტკიცის ზღვარს
• Კუთხის გადახრა ფლანცების დახრა, რაც იწვევს გასკეტების აფეთქებას
• Ბელის შეერთების გამოყოფა დაჭერით მიმაგრების სისტემებში, რაც იწვევს გაჟონვას

2023 წლის პონეომის ინსტიტუტის ახალი კვლევის მიხედვით, სამრეწველო საწარმოებში მიმდინარე მილსადენების დაზიანების დაახლოებით ორი მესამედი ფაქტობრივად გამოწვეულია თერმული ძაბვის პრობლემების ცუდი მართვით. როდესაც მილები განიცდიან გაცხელებისა და გაგრილების მეტჯერად ციკლებს, ეს იწვევს სწრაფვას დაღლილობის განვითარებაში. პრობლემა უფრო მეტად იძაბნება იმ ადგილებში, სადაც მილები ან ძალიან მკაცრად არის დამაგრებული, ან არ არის საკმარისად მხარდაჭერილი. მაგალითად, როდესაც თავისუფალი კედლის მქონე მილებზე ძალიან მეტი შეკუმშვის ძალა მოქმედებს, ისინი ხ tendency აქვთ გამოხრილებისკენ. მეორე მხრივ, გაჭიმვის ძალები შეიძლება გამოიწვიონ ჩა cracks გავრცელება ფრაგმენტულ მასალებში, როგორიცაა PVC. თუ მილსადენი არ არის საკმარისად მხარდაჭერილი, ეს ძაბვები არ რჩება მხოლოდ ადგილობრივად. ისინი გადაეცემიან სხვა აღჭურვილობის კომპონენტებზე, როგორიცაა კლაპანები, პუმპები და სხვადასხვა საზომი მოწყობილობა. ეს ქმნის სერიოზულ რისკს იმ ინჟინრების მიერ აღნიშნული კატასტროფული ფლანცების დაზიანების შესახებ. საერთოდ სტანდარტული რეიტინგის სისტემებიც შეიძლება სრულად დაინგრონ შედარებით დაბალ წნევაზე — დაახლოებით 740 psi-ზე — როდესაც ამ კონტროლის გარეშე ძალებს დროთა განმავლობაში ექვემდებარებიან.

Გაფართოებლის სწორი შერჩევა და დაყენების საუკეთესო პრაქტიკები

Გაფართოებლის ტიპისა და ძალის პროფილის შესატყოვნებლად მიწოდება მილის მასალასა და კედლის სისქეს

Შესარჩევად შესაფერის ექსპანდერის არჩევანი ძირითადად მოიცავს იმ ძალის შეტანის შესაბამობას, რომელსაც ექსპანდერი ახდენს, და იმ მექანიკურ შესაძლებლობას, რომელსაც მილი შეძლებს გამოყენებას. ფოლადის მილებს მეტი რეზისტენტობა აქვთ როგორც წაგრძელების ძალის მიმართ, ასევე სხვა მასალების — როგორიცაა სპილენძი ან PVC — მიმართ, ამიტომ ისინი შეძლებენ მეტი რადიალური გაფართოების ძალის მიღებას. მაგრამ არ უნდა დავივიწყოთ კედლის სისქეც, რადგან ეს ასევე ძალიან მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ამ მთლიან პროცესში. იმ თავისუფალი კედლის ჰავა-კონდიციონირების სისტემების ან მსუბუქი საინდუსტრიო მილების შემთხვევაში ჩვენ საერთოდ უნდა შევამციროთ გაფართოების კოეფიციენტი, რათა არ წარმოიქმნას პრობლემები, როგორიცაა მილის დაკუმშვა ან ელიფსური ფორმის მიღება. რაც შეეხება მასალებს, PVC მასალა ძალიან მყარდება, როდესაც ტემპერატურა 40 ფარენჰეიტის (დაახლოებით 4 ცელსიუსი) ქვევით ეკლება. PVC-ს 800 psi-ზე მეტი წნევის პნევმატიკური ექსპანდერებით გამოყენება ფაქტობრივად ამცირებს მასალაში ჩამოყალიბებული ხარვეზების გავრცელების ალბათობას. სპილენძი კი სხვაგვარად იქცევა, რადგან ის უფრო პლასტიკურია და მექანიკური ექსპანდერების გამოყენების დროს შეძლებს უფრო დიდი გადაადგილებას დაზიანების გარეშე. ნებისმიერი პროექტის შესრულების დროს უნდა შეამოწმოთ რამდენიმე ფაქტორი ერთდროულად: გამოყენებული მილის მასალის კონკრეტული ხარისხი, მისი კედლის სისქის დეტალები და წარმოებლის მიერ რეკომენდებული ტორქის მახასიათებლები. ეს განსაკუთრებით მნიშვნელოვანი ხდება შეერთებული შეერთებების მიდამოში, სადაც შეერთების დროს დარჩენილი დაძაბულობა შეიძლება მილების წნევის ქვეშ უფრო ადვილად დეფორმირებას გამოიწვიოს.

Გადაჭარბებული გაფართოების თავიდან აცილება: უსაფრთხო განტოლების ზღვრების გამოთვლა ASME B31.1/B31.9-ის მიხედვით

Გადაჭარბებული გაფართოება ჯერ კიდევა წნევის ქვეშ მყოფი სისტემებში შეერთებების დაშლის მთავარი მიზეზია. ASME B31.1 (ენერგეტიკული მილები) და B31.9 (შენობების სამსახურების მილები) განსაზღვრავენ მაქსიმალურად დასაშვებ გაფართოებას მასალის, ტემპერატურისა და გეომეტრიის მიხედვით. გაფართოებლების ამ ზღვრებზე კალიბრაცია უზრუნველყოფს დეფორმაციის შენარჩუნებას ელასტიურ დიაპაზონში და თავიდან აცილებს მუდმივ დეფორმაციას ან მიკროტრესინებს:

Პოსტ-გაფართოების ვერიფიკაცია საჭიროებს: ლაზერული პროფილომეტრია უნდა დაადასტუროს, რომ შიგა დიამეტრი (ID) რჩება ნომინალური მნიშვნელობის ±0,5 % ფარგლებში. ამ ზღვარს გასცდომები ციკლური თერმული ტვირთების ქვეშ დაკარგვის რისკს ამაღლებს.

Გაფართოებლების გარშემო მილების დასაცავად მხარდაჭერისა და ანკერების სტრატეგიები

Გაფართოებლებით გამოწვეული მოძრაობის შესაწყვეტად ანკერების, მიმართვის მოწყობილობების და სრიალის მხარდაჭერების სტრატეგიული განლაგება

Კარგი მხარდაჭერის სისტემები ფაქტობლივ აკონტროლებენ თერმულ მოძრაობას გაფართოებლების გამოყენების მთელი პროცესის განმავლობაში, არ არის მხოლოდ პასიური შეზღუდვები, არამედ აქტიურად ანაწილებენ ძალებს მთელ სისტემაზე. ანკერები იტანენ წნევის ძალის მოქმედებას და აჩერებენ ნებისმიერი აქსიალური მოძრაობას ამ ფიქსირებულ წერტილებში. მიმართველები შეზღუდავენ გვერდით მოძრაობას, მაგრამ ჯერ კიდევ აძლევენ შესაძლებლობას წინ და უკან მოძრაობის განხორციელებისთვის. სრიალის მხარდაჭერები განკუთვნილია მოსალოდნელი გადაადგილების მოსახსნელად მათი დაბალი ხახუნის ზედაპირებით, რომლებიც ჩვეულებრივ მოთავსებულია შეერთებებისა და გაფართოების არეებისგან 4–10 მილის დიამეტრის მანძილზე. ეს სამი კომპონენტი ერთად კარგად მუშაობს იმ ძირითადი პრობლემების გადასაჭრელად, რომლებსაც ინჟინრები სამშენებლო მოედანზე ხშირად ხედავენ: დაკავშირების წერტილებში ძაბვის გაზრდა, შეერთებების გამორეგულირება და მილების წნევის ქვეშ გვერდით დახრა.

Საჭიროებს მონტაჟის სწორად განსაკუთრებას თერმული გაფართოების კოეფიციენტების შესწავლას და მთლიანი სისტემის განლაგების ანალიზს, ხოლო არ უნდა მიმართდეს მოშორებული შეფასებები სივრცის განსაკუთრებასთან დაკავშირებით. ძირითადი მხარდაჭერები განკუთვნილია კომპონენტების საკუთარი წონის გამო მოხდენილი ჩამოკიდების შეჩერებისთვის და ყველაფრის სწორად განლაგების უზრუნველყოფისთვის. მეორადი მხარდაჭერები კი შეასრულებენ საკუთარ როლს ვიბრაციების შემცირებაში და ამ განსაკუთრებით არასასურველი რეზონანსული სიხშირეების კონტროლში. მიმაგრების საშუალებებში გამოყენებული იზოლაციური შევსებებიც მნიშვნელოვან ფუნქციას ასრულებენ: ისინი არ აძლევენ მეტალის ნაკეთობებს პირდაპირ ერთმანეთს შეეხონ, რაც საშუალებას აძლევს მათ თავისუფლად მოძრაობას ღერძის გასწვრივ, ამავე დროს კონტროლის ქვეშ მოათავსებს გაფართოების შედეგად წარმოქმნილ ძალებს. იმ სტაციონარულ წერტილებში, სადაც აბსოლუტურად არ უნდა მოხდეს მოძრაობა (მაგალითად, პუმპის შესასვლელებში ან სარქვლების ფლანცებში), გამოიყენება არ რეგულირებადი მხარდაჭერები, რომლებიც ყველაფერს მკაცრად აფიქსირებენ. თუმცა, ზოგჯერ საჭიროებს საველე რეგულირებას, ამიტომ წარმოებლები ქმნიან ისეთ ვერსიებს, რომლებიც შეიძლება მორგებულ იქნას საველე პირობებში საერთო სამუშაო შედეგზე უარყოფითი გავლენის გარეშე. საინდუსტრიო გამოცდილობა აჩვენებს, რომ როდესაც ყველა ამ ელემენტი სწორად ერთად მუშაობს, მექანიკური და თერმული ძაბვები განაწილდება მთლიან სისტემაზე. ამ საინჟინრო მიდგომას დამტკიცებული აქვს მოწყობილობის სიცოცხლის ხანგრძლივობის მნიშვნელოვანი გაზრდა, ხოლო მომსახურების ჩანაწერები აჩვენებს დროთა განმავლობაში დაახლოებით 70%-იანი გაუმჯობესების მიღწევას.

Ხშირად დასმული კითხვები

Რა მნიშვნელობა აქვს თბოგაფართოებას სადგურების სისტემებში?

Თბოგაფართოებას სადგურების სისტემებში მნიშვნელოვანი როლი ეკისრება, რადგან ტემპერატურის ცვლილების შედეგად სადგურები შეიძლება მნიშვნელოვნად გაფართოდეს ან შეიკუმშოს, რაც იწვევს ძაბვის წერტილებს, გამოხაზვის დარღვევას და შესაძლო სტრუქტურულ დაშლას.

Რატომ არის PVC უფრო მგრძნობარე თბოგაფართოების მიმართ, ვიდრე ფოლადი?

PVC-ს თბოგაფართოების კოეფიციენტი ფოლადზე მაღალია, რის გამოც იგი იგივე ტემპერატურის ცვლილების შემთხვევაში თითქმის ხუთჯერ მეტად გაფართოდება. ეს შეიძლება გამოიწვიოს მკვეთრად გამოხატული გაფართოების ეფექტები PVC-ში, განსაკუთრებით მაღალტემპერატურიან პირობებში.

Რა მეთოდები არსებობს სადგურებში თბოგაფართოების ეფექტების შესამსუბუქებლად?

Გაფართოების მოწყობილობების სწორი არჩევანი, გაფართოების მოწყობილობის ტიპის შერჩევა სადგურის მასალასა და კედლის სისქეს შესატყოლებლად, ასევე მხარდაჭერისა და ანკერების სისტემების სტრატეგიული განლაგება — ეს არის თბოგაფართოების ეფექტების მართვისა და შესამსუბუქებლად მნიშვნელოვანი მეთოდები.

Როგორ შეიძლება თავიდან ავიცილოთ ზედმეტი გაფართოება წნევის ქვეშ მყოფ სისტემებში?

ASME B31.1/B31.9 სტანდარტების მოთხოვნების დაცვით და გაფართოებლების კალიბრაციით განსაზღვრული მასალისა და ტემპერატურის ზღვარზე, შეიძლება თავიდან ავირიდოთ ჭარბი გაფართოება, რაც უზრუნველყოფს დეფორმაციის მოხდენას ელასტიურ დიაპაზონში.