Beth Yw'r Pwysedd Allanol Uchaf a Ganiateir (Cyfradd Cwymp) Ar Gyfer Tiwb Gwresogi Titaniwm Tenau- Waliog Wedi'i Fod Yn Rhannol Mewn Llestr Adwaith Dwfn?
Gadewch neges
Mewn llongau adwaith dwfn, fel y rhai a ddefnyddir mewn hydrometallurgy, synthesis cemegol, neu brosesu hydrothermol, gall tiwb gwresogi titaniwm gael ei foddi'n rhannol mewn hylif tra bod y rhan uchaf yn agored i nwy dan bwysau. Daw'r pwysau allanol sy'n gweithredu ar y tiwb o ben hylif hydrostatig (islaw'r lefel hylif) ynghyd ag unrhyw bwysau nwy uwchben yr arwyneb hylif. Mae tiwbiau titaniwm â waliau tenau yn dueddol o gwympo o dan bwysau allanol-methiant sydyn, trychinebus lle mae trawsdoriad y tiwb yn anffurfio o fod yn grwn i'r hirgrwn neu'n wastad. Mae'r pwysau allanol uchaf a ganiateir (graddfa cwymp) yn dibynnu ar ddiamedr y tiwb, trwch wal, priodweddau deunydd, a'r hyd rhwng cynhalwyr. Ar gyfer tiwbiau rhannol danddwr, mae'r cyflwr achos gwaethaf-yn nodweddiadol yn digwydd ar y lefel hylif lle mae'r graddiant gwasgedd ar ei uchaf.
Mecanwaith Cwymp Dan Bwysau Allanol
Pan fydd pwysau allanol yn fwy na'r pwysau mewnol, mae wal y tiwb yn profi straen cylchyn cywasgol. Ar gyfer tiwb cwbl gylchol, mae cwymp elastig yn digwydd pan fydd y gwasgedd allanol yn cyrraedd gwerth critigol (P_c) a ddisgrifir gan y fformiwla glasurol ar gyfer tiwbiau â waliau tenau: P_c=(2E / (1-ν²)) × (t/D)³, lle mae E yn fodwlws Young (105 GPa ar gyfer gradd 2, cymhareb trwch wal titaniwm 03 ν), ν trwch wal titaniwm 105 ν (105 GPa yw trwch wal Pois 2). a D yw diamedr allanol y tiwb. Mae'r cwymp elastig hwn yn gildroadwy-gostyngiad pwysau yn adfer siâp crwn-hyd nes yr eir y tu hwnt i'r cryfder cnwd. Mae cwymp plastig yn digwydd pan fydd y straen cywasgol yn fwy na chryfder cynnyrch y deunydd (240-340 MPa ar gyfer Gradd 2). Yn ymarferol, mae tiwbiau titaniwm yn cwympo trwy byclo elastig-plastig cyfun. Mae amherffeithrwydd (ofality, amrywiad trwch wal) yn lleihau'r pwysau cwympo gwirioneddol i 50-70% o'r gwerth damcaniaethol.
Pwysedd Cwymp Meintiol ar gyfer Meintiau Tiwb Cyffredin
Mae'r pwysau cwympo canlynol (gan dybio bod 60% o'r rhai damcaniaethol yn cyfrif am ddiffygion) wedi'u sefydlu ar gyfer tiwbiau titaniwm Gradd 2 gyda'r ddau ben wedi'u capio (pwysau mewnol ar 1 atm):
| Tiwb OD × Wal (mm) | Cymhareb D/t | Pwysedd Cwymp Damcaniaethol (bar) | Pwysedd Cwymp a Ganiateir (bar, ffactor 60%) | Dyfnder Tanddwr Uchaf (metrau o ddŵr) |
|---|---|---|---|---|
| 20 × 1.5 | 13.3 | 95 | 57 | 570 |
| 20 × 1.2 | 16.7 | 52 | 31 | 310 |
| 20 × 1.0 | 20.0 | 32 | 19 | 190 |
| 20 × 0.8 | 25.0 | 17 | 10 | 100 |
| 25 × 1.5 | 16.7 | 35 | 21 | 210 |
| 25 × 1.2 | 20.8 | 20 | 12 | 120 |
| 25 × 1.0 | 25.0 | 12 | 7 | 70 |
| 32 × 1.5 | 21.3 | 14 | 8 | 80 |
| 32 × 1.2 | 26.7 | 8 | 5 | 50 |
| 40 × 1.5 | 26.7 | 7 | 4 | 40 |
Ystyriaethau Tiwbiau Wedi'u Tanddwr yn Rhannol
Ar gyfer tiwb sydd wedi'i foddi'n rhannol mewn hylif â phwysedd nwy uwchben yr hylif, mae'r pwysau allanol yn amrywio ar hyd hyd y tiwb. Ar y brig (gofod nwy), mae pwysedd yn hafal i P_gas. Ar y lefel hylif, mae pwysedd yn hafal i P_gas. Ar ddyfnder h o dan yr arwyneb hylifol, mae gwasgedd yn hafal i P_gas + (ρ × g × h). Yn nodweddiadol, nid yw cyflwr yr achos gwaethaf ar y dyfnder mwyaf ond ar y pwynt lle mae'r graddiant gwasgedd yn rhyngweithio â diffygion tiwb. Ar gyfer llongau dwfn, efallai y bydd y rhan isaf yn cwympo'n gyntaf oherwydd pwysau uwch, ond mae'r parth pontio ger y lefel hylif yn profi pwysau amrywiol a all achosi straen plygu. Mae'r tabl canlynol yn darparu terfynau dylunio ar gyfer tiwbiau rhannol foddi:
| Cyflwr y Llestr | Pwysedd nwy (bar) | Dyfnder hylif (m) | Tiwb a Argymhellir OD × Wal (mm) | Ymyl Diogelwch |
|---|---|---|---|---|
| Llestr atmosfferig, dyfnder hylif 5 m | 1.0 | 5 | 20 × 1.0 neu 25 × 1.2 | 3.0x (19 bar > 1.5 bar) |
| Llestr dan bwysau, nwy 5 bar, dyfnder hylif 10 m | 5.0 | 10 | 20 × 1.5 | 2.8x (57 bar > 6 bar) |
| Llestr dan bwysau, nwy 10 bar, dyfnder hylif 20 m | 10.0 | 20 | 25 × 1.5 | 1.9x (21 bar > 12 bar) |
| -awtoclafio pwysedd uchel, nwy 20 bar, dyfnder hylif 5 m | 20.0 | 5 | 20 × 1.5 neu 25 × 2.0 | 2.0x (21 bar > 20.5 bar) |
| Llestr dwfn, dyfnder hylif 50 m, nwy atmosfferig | 1.0 | 50 | Ddim yn ymarferol gyda-titaniwm wal denau; defnyddio 32 × 2.0 | 5 bar ar y mwyaf |
Peirianneg y tu hwnt i'r cwymp pwysau
Mae pwysau mewnol (o nwy sydd wedi'i ddal y tu mewn i'r gwresogydd neu o ehangu'r elfen wresogi) yn cynyddu ymwrthedd cwympo. Mae gwasgedd mewnol bach o 0.5-1.0 bar yn codi'r sgôr cwympo yn sylweddol trwy wrthweithio pwysau allanol. Mae cefnogaeth tiwb yn lleihau'r hyd heb gefnogaeth, sy'n effeithio ar y modd byclo. Ar gyfer tiwbiau hir (hyd > 2 fetr), mae cynhalwyr canolradd bob 500 mm yn cynyddu'r pwysedd cwympo 50-100% trwy atal y modd byclo tonfedd hir. Mae gradd titaniwm yn effeithio ar bwysau cwympo yn unig trwy gryfder cynnyrch; Mae Gradd 7 (cryfder cynnyrch 270-350 MPa) yn cynnig ymwrthedd cwymp plastig 10-15% yn uwch na Gradd 2 (240-310 MPa). Mae tymheredd yn lleihau'r pwysau cwympo: ar 150 gradd, mae E yn gostwng 15%, gan leihau'r pwysedd cwympo tua 15% o werthoedd tymheredd yr ystafell.
Gwneud Manyleb Gwybodus
Wrth nodi tiwb gwresogi titaniwm ar gyfer llong adwaith dwfn, cyfrifwch y pwysau allanol uchaf ar y pwynt tanddwr isaf, gan gynnwys pwysedd nwy a phen hydrostatig. Cymhwyswch ffactor diogelwch o 3 yn erbyn y pwysedd cwympo damcaniaethol (neu 2 yn erbyn y pwysau cwympo a ganiateir o'r tabl uchod). Ar gyfer dyfnderoedd sy'n fwy na 30 metr o ddŵr cyfatebol, ystyriwch ddefnyddio waliau mwy trwchus (D/t < 15) neu ddiamedrau llai. Nodwch fod tiwbiau'n cwrdd â therfynau hirgrwn ASTM E273 (uchafswm o 1% ovality ar gyfer tiwb di-dor) oherwydd bod hirgrwn cychwynnol yn lleihau pwysau cwympo. Yn ystod y gosodiad, sicrhewch fod y tiwbiau'n syth ac yn gyfartal; mae tiwbiau tolcio neu blygu yn colli 50-80% o'r ymwrthedd i gwympo. Os yw tanddwr rhannol yn creu graddiant pwysau ar hyd hyd y tiwb, gosodwch reoleiddiwr pwysau mewnol bach (0.5 bar) i gynnal gwahaniaeth pwysau mewnol cadarnhaol. Trwy gyfrifo'r sgôr cwympo yn gywir a chymhwyso ymylon diogelwch priodol, mae'r peiriannydd yn atal cwymp sydyn, trychinebus tiwb mewn llongau dan bwysau dwfn.
