Care este presiunea internă sigură maximă pentru o manta de încălzire din oțel inoxidabil 316 atunci când grosimea peretelui este redusă sub 1,2 milimetri în sistemele lichide cu temperatură înaltă-?

La montarea ulterioară a încălzitoarelor electrice cu imersie în containere sub presiune existente, inginerii de proces trebuie de obicei să utilizeze o manta cu diametru mai mic decât s-a prevăzut inițial din cauza diametrului limitat al duzei sau a lungimii de inserție. Sau ar putea fi selectat un perete mai subțire pentru o dorință de răspuns termic mai rapid. Cu toate acestea, comportamentul de reținere a presiunii se schimbă de la ductil la predispus la rupere-dacă grosimea peretelui unei mantale din oțel inoxidabil 316 este redusă sub 1,2 mm, în special la temperaturi ridicate, unde limita de curgere a materialului scade. Această lucrare prezintă limitele cantitative maxime admisibile ale presiunii de lucru pentru teaca de 316-pereți subțiri, folosind formula Barlow cu scăderea-de temperatură ridicată. Acest lucru va permite inginerilor să specifice grosimi sigure de perete pentru sistemele lichide sub presiune, fără prea{10}}conservatorism și riscuri inutile.

Elementele fundamentale ale reținerii presiunii pentru mâneci-subțiri 316 cu pereți
Pentru vasele sub presiune cilindrice, în care grosimea peretelui este mai mică de o-zecime din raza interioară--care este cazul pentru aproape toate mantalele de încălzire electrică - tensiunea circumferențială sau cerc este calculată utilizând formula Barlow: σ=P × D / (2 × t este presiunea internă, σ P este presiunea internă, σ P este presiunea internă). diametrul, iar t este grosimea peretelui. TENSIUNEA CERCULUI este invers legată de grosimea peretelui pentru un diametru exterior dat și presiunea interioară. Reducerea grosimii peretelui la jumătate dublează solicitarea asupra materialului învelișului. Prin urmare, presiunea maximă de lucru admisă variază direct cu grosimea peretelui, pentru valori fixe ale altor parametri. Limita de curgere a oțelului inoxidabil 316 la temperatura camerei este de aproximativ 290 MPa pentru materialul recoacet și de 520 MPa pentru tubulatura trasă la rece, care este de obicei folosită pentru mantaua de încălzire. Tensiunea maximă permisă pentru cerc pentru 316 trasă la rece este de aproximativ 170 MPa, utilizând un factor de siguranță de 3 pentru practica standard de reținere a presiunii pentru recipientele sub presiune necodificate. Limita sigură se obține prin rezolvarea formulei lui Barlow pentru presiune, având în vedere un diametru exterior și o grosime a peretelui.

Limite cantitative ale presiunii față de grosimea peretelui și temperatură
La o temperatură de lucru crescută, presiunea admisă este mult diminuată. La 200 de grade, limita de curgere a 316 trefilat la rece se reduce la aproximativ 380 MPa, iar tensiunea acceptabilă a cercului este redusă la 125 MPa. Limita de curgere la 300 de grade este de 320 MPa cu solicitarea permisă de 105 MPa. La 400 de grade, cea mai înaltă limită pentru funcționarea continuă a unei mantale 316, limita de curgere scade la 280 MPa, permițând doar o tensiune de cerc de 90 MPa. Următoarele sunt presiunile interne continue maxime pentru o manta standard 316 cu un diametru exterior de 10 mm. Presiunea maximă este de aproximativ 40 bar la 200 de grade și o grosime a peretelui de 1,6 mm. La aceeași temperatură presiunea admisă pentru o grosime a peretelui de 1,2 mm se reduce la 30 bar. Presiunea sigură scade apoi la 25 bar la o grosime a peretelui de 1,0 mm. La tecile produse, grosimea minimă a peretelui este de 0,8 mm și presiunea de siguranță este de doar 20 bar. Pentru sistemele la 300 de grade, aceeași manta de 1,0 mm este limitată la aproximativ 21 de bari și la 400 de grade la doar 18 bari. Aceste valori se bazează pe o țeavă care este precis rotundă, are o grosime omogenă a peretelui și este lipsită de orice alte tensiuni de încovoiere sau de îndoire. În practică, o manta cu o toleranță de fabricație de 0,1 mm ar trebui să aibă o marjă de siguranță suplimentară de 20 %.

Matricea de selecție a presiunii pentru teaca-subțiri 316
Presiunile interne continue maxime recomandate pentru manta de încălzire din oțel inoxidabil 316 la diferite grosimi de perete și temperaturi de funcționare sunt date în tabelul de mai jos. Valorile includ un factor de siguranță de 3:1 bazat pe parametrii materialului trasat la rece și presupun un diametru exterior tipic de 10 mm. Pentru dimensiuni mai mari, reduceți presiunea proporțional cu raportul de dimensiune.

Grosimea peretelui învelișului Presiune maximă la 100 de grade Presiune maximă la 200 de grade Presiune maximă la 300 de grade Presiune maximă la 400 de grade Exemple de aplicare recomandate
0,8 mm 28 bar 24 bar 20 bar 16 bar Bucle de apă caldă la presiune joasă-, rezervoare atmosferice cu pompe de circulație
1,0 mm 35 bar 30 bar 25 bar 20 bar Reactoare chimice-de joasă presiune, sisteme de apă caldă sub presiune
1,2 mm 42 bar 36 bar 30 bar 24 bar Încălzitoare de proces cu presiune medie, preîncălzitoare cu abur până la 200 de grade
1,4 mm 49 bar 42 bar 35 bar 28 bar Încălzitoare cu injecție chimică de înaltă presiune
1,6 mm 56 bar 48 bar 40 bar 32 bar Autoclave de înaltă presiune, sisteme de apă supraîncălzită
În aplicațiile în care presiunea de funcționare depășește 70% din valorile furnizate, se recomandă ca inginerii să efectueze teste hidrostatice pe fiecare încălzitor sau să selecteze tuburi fără sudură cu omogenitate dovedită în grosimea peretelui. Pe măsură ce presiunea se apropie de limita prevăzută, probabilitatea unei explozii la o secțiune subțire localizată este substanțial mai mare. Grosimea peretelui care depășește 50 de bari nu se bazează singură, ci trece la o manta cu diametru mai mic sau la un aliaj cu o rezistență mai bună, cum ar fi Incoloy 800H.