Jdi na obsah Jdi na menu
 


1. Plošný úbytek tloušťky stěny potrubí

27. 4. 2021
 

 

1. Korekce a kontrola výpočtu v projektu

Popis výpočtu koroze/eroze v projektu je uveden v kapitole iPotrubí.cz - 3. Projektování potrubí - 6. Tvorba potrubní třídy (ipotrubi.cz) Výpočet pevnosti potrubí při korozi a erozi v projektu. Jde o to, že v provozu může mít potrubí vlastní rezervu proti korozi větší, než předpokládá výpočet koroze v projektu.

Stane se to takto: Po výpočtu teoretické tloušťky stěny se připočítávají přirážky zohledňující korozi (tj. korozní přirážka), záporná výrobní tolerance tloušťky stěny trubky a technologická přirážka zohledňující výrobní úbytky. Tato vypočítaná tloušťka stěny se zaokrouhluje jedině nahoru, a to k nejbližší vyráběné anebo k nejbližší objednatelné tloušťce stěny. Toto zaokrouhlení může mít vzhledem ke korozní přirážce podstatnou velikost. O tloušťku stěny danou tímto zaokrouhlením se může zvýšit korozní životnost potrubí.

 

2.Výpočet napětí v plošně zkorodované trubce a jeho porovnání s napětím dovoleným.

Maximální dovolená hodnota korozního přídavku se určuje v projektu a ověřuje ve výpočtu na základě korozní aktivity média pro stanovenou životnost. Průběh korozního úbytku v čase může být jiný, než se při výpočtu předpokládalo. Proto je nutné v určených intervalech úbytek kontrolovat. Tloušťka stěny trubky se může měřit metodami NDT např. ultrazvukem.

Jestliže kontrolujeme obvodové napětí, měří se tloušťka stěny na několika místech, doporučeno je minimálně na osmi, podle obrázku:

obr.11.1..jpg

Další postup měření je měření v měřících bodech uspořádaných do rastru či mřížky. Jestliže jde o přímou trubku, je předpoklad, že tloušťka stěny je po obvodě zhruba stejně velká. Proto nám stačí výpočet průměrné hodnoty naměřené tloušťky stěny trubky, získáme tak rozměr e2 podle obrázku dále. Tímto postupem bude započítána koroze vnějšího i vnitřního povrchu.

obr.11.2..jpg

Obvodové napětí v trubce se pak vypočítá podle vzorce:

v1.jpg

kde p - je vnitřní tlak v trubce. A toto napětí se porovná s napětím dovoleným pro použitý materiál v potrubí. V případě, že se jedná o potrubí v zemi, je nutné ještě připočítat svislé zatížení způsobené nadložím.

obr.11.3..jpg

Dále je nutné zkontrolovat napětí osové. V tomto případě je nutné měření tloušťky stěny zopakovat na několika místech v podélném směru trubky. Jestliže jde o přímou trubku, je předpoklad, že tloušťka stěny je zhruba stejně velká. Proto nám stačí výpočet průměrné hodnoty naměřené tloušťky stěny trubky, získáme tak opět rozměr e2 .Tímto postupem bude započítána koroze vnějšího i vnitřního povrchu. Obvodové napětí v trubce se pak vypočítá od vnitřního tlaku podle vzorce:                                                 

v2.jpg

kde p - je vnitřní tlak v trubce. Toto napětí je poloviční oproti obvodovému. Avšak je nutné k tomuto napětí přičíst ostatní napětí, které způsobují ostatní zatížení trvalá a případně příležitostná. Mezi ostatní zatížení trvalá se započítává zatížení od vlastní hmotnosti trubky, média a izolace. U zatížení příležitostných jde zejména o zatížení sněhem a větrem. Jestliže je potrubí uložené nad terénem na podpěrách, jde o spojitý nosník na podpěrách, zatížený spojitým zatížením, viz obr. 

obr.11.4..jpg

Průběh momentů je vidět na obrázku nahoře. Je zde vidět, že největší moment je M1, který je umístěn vždy nad potrubní podpěrou. Druhý největší moment je M2, který je umístěn uprostřed mezi podpěrami. My však potřebujeme určit též velikost momentu někde mezi, kde měříme napadení potrubí korozí tento bod je určen souřadnicemi x1 a x2. Z momentu pak se vypočítá napětí vydělením průřezovým modulem, který se získá započítáním tloušťky stěny potrubí, která je napadena plošnou korozí a změřena v počítaném průřezu.

v3.jpg

Pro moment v místě x1 platí:

v4.jpg

Těmito momenty je zatíženo potrubí od vlastní hmotnosti, sněhu a větru. Zatímco zatížení od vlastní hmotnosti a od sněhu působí ze shora dolů, zatížení potrubí od větru působí vodorovně. Je proto nutné je vektorově sečíst. Jestliže máme ohybový moment, napětí získáme vydělením průřezovým modulem trubky, který má zeslabenou stěnu naměřenou korozí.

Existuje však ještě jedno zatížení způsobující osové napětí a je to tepelná roztažnost.

Výchozí místo pro tepelnou roztažnost je pevný bod. Roztažnost potrubí narůstá až ke změně směru trasy potrubí, a tím spíš, jestliže je změna směru součástí U- kompenzátoru. Dále se konec narůstání může existovat u osového vlnovcového kompenzátoru.

Předpokládejme, že v místě měření se projevuje zabráněná i volná tepelná roztažnost. Aby bylo možné vypočítat napětí od tepelné roztažnosti, musíme specifikovat síly, které brání tepelné roztažnosti. Jsou to:

-      Třecí síly v kluzných podpěrách od místa měření až k místu změny směru trasy potrubí.

-      Odpor proti ohnutí kolmého potrubí po změně směru potrubí.

Tyto síly sečteme a vydělíme průřezem potrubí v místě měření. Tuto průřezovou plochu bereme včetně zeslabení stěny naměřenou plošnou korozí.

Třecí síly v kluzných podpěrách od místa měření k místu změny směru získáme vynásobením hmotnosti potrubí odpovídající této délce s koeficientem tření. Výpočet odporu proti ohnutí kolmého potrubí po změně směru potrubí spočívá v těchto krocích:

a) Určení prodloužení potrubí od pevného bodu ke změně směru potrubí podle vzorce:

v5.jpg

b) Určení délky kolmé strany potrubí, která bude klást odpor. Využijeme k tomu vzorec uvedený v ČSN EN 13 480-3 Příloha Q, kterým se vypočítává délka vyložení U- kompenzátoru: 

v6.jpg

c) Určení síly proti deformaci tohoto potrubí o Δl. Potrubí má délku a. Využije se vzorec z pružnosti a pevnosti a odvodíme z něj uvedenou sílu F.

v7.jpg

        Uvedenou sílu vydělíme plochou trubky se zeslabenou stěnou korozí, dostaneme osové napětí. Toto napětí je však sekundární a jeho dovolená hodnota je jiná větší. Zjistíme jí podle ČSN EN 13 480-3 

Z uváděného můžeme pozorovat, že výpočet osového napětí primárního a sekundárního je složitý a je možné pro uvedené použít výpočetní program pro výpočet potrubí, kde se zadá tloušťka stěny jako zkorodovaná, kterou jsme získali měřením.