Jdi na obsah Jdi na menu
 


2. Lokální úbytek tloušťky stěny potrubí

27. 4. 2021
 

 

Poškození plošnou korozí/erozí v oblouku na vnější straně

V případě proudění tekutiny, která obsahuje také jinou fázi (kapalina v plynu či páře, pevná látka v kapalině nebo v plynu, páře či vzduchu), nastává u ohybů (tj oblouků i kolen) větší opotřebení na vnější straně ohybu, jak je naznačeno na obrázcích. Může zde být kombinována eroze i s korozí, která je potom na vnitřní straně.

Profil ohybu záleží na tom, jakým způsobem jsou ohyby vyrobeny. Např. při ohýbání dochází ke změně tvaru průřezu na elipsu a při výrobě např. kováním může kružnicový profil zůstat.

obr.11.5..jpg

Měření úbytku materiálu ohybu se provádí po celém obvodu a stejným způsobem, jak je popsáno v předcházející kapitole.

Napětí, která vznikají od zatížení vnitřním tlakem v oblouku, nám znázorní membránová napětí pro anuloid – viz obrázek 

obr.11.6..jpg

Membránová napětí mají velikost:

 - hlavní napětí ve stěně potrubí ve směru tečny k ose potrubí (osové napětí):

v8.jpg

- hlavní napětí ve stěně potrubí ve směru tečny k povrchu potrubí (obvodové napětí):

v9.jpg

Napětí ohybu ohybovým momentem v rovině. Použijeme-li ohyb v nějaké sestavě potrubí, musíme na každý z obou řezů dosadit dvojici momentů. V tomto případě pak dochází k porušení membránového stavu vlivem zatížení a vlivem toho, že se nejedná o anuloid, ale o část anuloidu.

Rozložení podélných napětí. Při rovinném ohybu tenkého křivého prutu dochází hlavně k podélným deformacím. Pro dutý křivý prut tyto zásady neplatí. Příčný průřez se deformuje po celém obvodě, mění svoji ovalitu a tím vznikají kromě podélných napětí ještě napětí obvodová. V důsledku nepravidelných deformací není ani podélné napětí rozloženo podle zákona roviny a při menších poloměrech ohybu (asi R < 5 DN) dochází u hladkých ohybů a svařovaných ohybů k posunutí neutrální osy směrem ke středu ohybu. Je zde patrný také posun neutrální osy.

obr.11.7..jpg

Maximální podélné napětí v ohybu se srovnává při výpočtu s maximálním napětím v přímé trubce pomocí SIF (označujeme též i), které jsou udány v příslušných normách. Potom platí:

v10.jpg

Rozložení obvodových napětí. Přítomnost obvodových (příčných) napětí v trubkovém ohybu je dána zploštěním příčného průřezu. Podle původních představ měla být tato změna tvaru příčného průřezu způsobena čistým ohybovým namáháním, tj. lze očekávat rozdělení obvodového namáhání po tloušťce stěny podle zákona roviny. Jeho velikost měla být stejná na vnějším i vnitřním povrchu trubky (absolutní hodnota), ve středu tloušťky stěny pak lze očekávat příčné napětí nulové. Tyto předpoklady se v praxi nepotvrdily. Ve skutečnosti je rozdělení napětí po obvodě i tloušťce stěny nepravidelné.  Obrázek ukazuje příklad rozložení obvodových deformací na vnějším povrchu ohybu, vynášených však radiálně. Rozložení deformací je úměrné průběhu napětí. Je vnějším povrchu ohybu patrné, že obvodová napětí mají v okolí osy dvě špičky, jejichž hodnoty mohou převýšit mez kluzu i při jinak malém napětí v ostatních partiích. To není na závadu, protože jde o velmi úzkou oblast a momenty jsou většinou způsobeny sekundárním napětím.

Je zde vidět, že pro výpočet je nejvhodnější nějaký výpočtový program typu FEA založený na metodě konečných prvků, kde vymodelujeme přesný tvar ohybu již se započtenými úbytky tloušťky stěn ohybu a tvarem průřezu ohybu, což je v klasickém výpočtu nemožné. Již výpočet průřezových charakteristik zeslabeného klasickou cestou by byl náročný. Dále se tímto vyhneme otázkám, zda je brána do výpočtu správná hodnota SIF.