Jak wybrać grubość ścianki ocynkowanych rur okrągłych?
Po wyjaśnieniu wymagań projektu (takich jak zastosowanie, media, środowisko itp.) i średnicy zewnętrznej grubość ścianki ocynkowanych rur okrągłych należy wybrać w oparciu o pięć podstawowych czynników: nośność-, właściwości mediów, korozję środowiskową, metodę instalacji i-opłacalność. Wybór ten powinien opierać się na kompleksowej ocenie konkretnych parametrów projektu oraz standardów i specyfikacji. Poniżej znajduje się szczegółowa metoda selekcji:
I. Podstawa podstawowa 1: Określ minimalną grubość ścianki w oparciu o „wymagania dotyczące siły” (kluczowy warunek wstępny)
Grubość ścianki bezpośrednio określa odporność rury okrągłej na ściskanie, zginanie i uderzenia. Najpierw należy przeprowadzić obliczenia mechaniczne, aby określić minimalną grubość ścianki spełniającą te wymagania, aby uniknąć deformacji konstrukcyjnej lub uszkodzenia spowodowanego niewystarczającą grubością ścianki.
1. Określ rodzaj siły (obliczenia ukierunkowane)
Rodzaje sił w rurach okrągłych w różnych projektach są różne, co wymaga innej logiki weryfikacji wytrzymałości:
Podpory konstrukcyjne (takie jak rusztowania, kolumny stalowe i poręcze): Przede wszystkim podlegające naciskowi osiowemu lub poprzecznemu momentowi zginającemu należy obliczyć „ciśnienie krytyczne Eulera” (aby zapobiec niestabilności) i „wytrzymałość na zginanie”. Na przykład słupy rusztowania należy projektować w oparciu o wysokość montażu i obciążenie (np. ciężar personelu i materiału), zgodnie z „Specyfikacją techniczną bezpieczeństwa rusztowań z rur stalowych typu łącznikowego w budownictwie” (JGJ130). Zwykle stosuje się grubość ścianki 3,6 mm lub większą (standardowa rura rusztowaniowa o średnicy zewnętrznej 48,3 mm).
Rurociągi do transportu płynów (np. wodociągowe, przeciwpożarowe, gazowe): Poddawane głównie działaniu ciśnienia wewnętrznego (np. ciśnienie wody wodociągowej 0,3-0,6 MPa, ciśnienie przeciwpożarowe 1,0-1,6 MPa). Minimalną grubość ścianki należy obliczyć przy użyciu „Wzoru testu ciśnienia hydraulicznego”:
S = (P × D) / (2 × [σ] × φ - P)
Gdzie:
S: Minimalna obliczona grubość ścianki (mm);
P: Ciśnienie projektowe (MPa, łącznie ze współczynnikiem bezpieczeństwa, zwykle 1,2-1,5-krotność ciśnienia roboczego);
D: Średnica zewnętrzna rury (mm);
[σ]: Dopuszczalne naprężenie materiału (stal Q235, około 113 MPa w temperaturze pokojowej; proszę zapoznać się z parametrami mechanicznymi odpowiedniego gatunku stali);
φ: Współczynnik spoiny (φ=1.0 dla rur bez szwu, φ=0.85-0.9 dla rur ze szwem prostym, φ=0.9-0.95 dla rur ze szwem spiralnym, określony na podstawie procesu spawania i wymagań dotyczących wykrywania wad). Przykład: Dla rury wodociągowej o średnicy zewnętrznej 114 mm i ciśnieniu roboczym 0,5 MPa (ciśnienie projektowe 0,6 MPa) i rury bez szwu ze stali Q235 (φ=1.0) obliczona wartość S wynosi (0,6×114)/(2×113×1 - 0.6)≈0,3mm. Jednakże, aby uwzględnić korozję i błędy montażowe, należy wybrać rurę o grubości ścianki większej lub równej 2,75 mm.
Zastosowania do przenoszenia obciążeń (takie jak podpory mechaniczne i rolki przenośnika): Należy wziąć pod uwagę zarówno obciążenia statyczne (takie jak ciężar sprzętu), jak i obciążenia dynamiczne (takie jak wibracje i uderzenia). Należy dodać „współczynnik obciążenia dynamicznego” (zwykle 1,2-1,5) i zwiększyć grubość ścianki o 10%-20% w porównaniu do wartości obliczonej dla czystych obciążeń statycznych. II. Podstawa rdzenia 2: Dostosuj grubość ścianki w oparciu o „charakterystykę nośnika” (odporność na korozję/ścieranie)
Korozyjne i ścierne właściwości mediów bezpośrednio skracają żywotność rury. Wymaga to kompensacji poprzez zwiększenie grubości ścianki lub wybór rury ocynkowanej o wyższej klasie odporności na korozję:
1. Media żrące (np. woda, roztwory chemiczne)
Zwykła woda wodociągowa (neutralna, zawierająca niewielką ilość jonów chlorkowych): Ocynkowana powłoka zapewnia podstawową ochronę przed korozją, ale jeśli rura jest zakopana pod ziemią lub narażona na działanie wilgoci przez dłuższy czas, należy wziąć pod uwagę „nadatek korozyjny” (zwykle 0,5-1,0 mm). Innymi słowy, rzeczywista grubość ściany=obliczona grubość ściany + naddatek na korozję.
Na przykład dla podziemnej rury wodociągowej o obliczonej grubości ścianki 2,5 mm należy wybrać grubość ścianki 3,0 mm lub większą (dodaj 0,5 mm na naddatek na korozję). W przypadku mediów słabo korozyjnych (takich jak woda deszczowa, woda lekko kwaśna lub zasadowa, pH 5,5-8,5): Naddatek na korozję należy zwiększyć do 1,0-1,5 mm, a cynkowanie ogniowe-zanurzeniowe (grubość warstwy cynku większa lub równa 85 μm) jest preferowane zamiast cynkowania zanurzeniowego (grubość warstwy cynku mniejsza lub równa 15μm). W przypadku mediów bardziej korozyjnych (takich jak ścieki przemysłowe) wymagana jest dodatkowa obróbka antykorozyjna (taka jak wewnętrzna i zewnętrzna powłoka z tworzywa sztucznego), ale grubość ścianki powinna nadal zapewniać naddatek na korozję wynoszący co najmniej 0,5 mm.
W przypadku mediów silnie korozyjnych (takich jak roztwory kwasu solnego i kwasu siarkowego): Rury ocynkowane nadają się tylko do łagodnej korozji. W przypadku wyższych stężeń mediów należy zamiast tego stosować rury ze stali nierdzewnej lub-z tworzywa sztucznego. Jeżeli nie da się uniknąć rur ocynkowanych, należy znacznie zwiększyć grubość ścianki (naddatek na korozję 2,0-3,0 mm) i wymagane jest regularne monitorowanie utraty grubości ścianki.. 2. Środki ścierne (np. woda zapiaszczona, materiały ziarniste)
Transport piasku-zanieczyszczonej wody lub szlamu: cząstki stałe w medium będą ścierać ściankę rury, dlatego wymagany jest większy „naddatek na zużycie” (zwykle 0,8-1,5 mm). Preferowana jest gruba rura ocynkowana (np. w przypadku rury o średnicy zewnętrznej 50 mm należy wybrać grubość ścianki większą lub równą 3,5 mm), aby zapobiec szybkiemu ścieńczeniu ścianki rury na skutek zużycia.
Transport suchych proszków i materiałów ziarnistych (np. zboża, cementu): W przypadku transportu pneumatycznego przepływ powietrza kieruje cząstki w stronę ścianki rury. Dlatego w miejscach narażonych na duże zużycie (np. kolanka i złącza) należy wybierać rury o grubości ścianki 1-2 mm grubszej niż rury proste. III. Podstawa podstawowa 3: Określ redundancję grubości ścianki w oparciu o „środowisko instalacji” (w celu ochrony przed siłami zewnętrznymi/wpływem środowiska)
Trudne warunki instalacji (takie jak zakopane,-na dużych wysokościach i na zewnątrz) zwiększają ryzyko związane z rurami okrągłymi, co powoduje konieczność zwiększenia grubości ścianek w celu zwiększenia odporności na ryzyko:
W przypadku instalacji podziemnych należy wziąć pod uwagę ciśnienie gruntu (im głębsze zakopanie, tym większe ciśnienie), obciążenia gruntu (takie jak najechanie pojazdu) i poziom wód gruntowych (wilgoć przyspiesza korozję). Grubość ścianki powinna być zwiększona o 10%-30% w porównaniu do instalacji napowietrznych i musi być zgodna z „Kodeksem budowy i odbioru instalacji wodociągowych i kanalizacyjnych” (GB50268). Na przykład, w przypadku rury zakopanej na głębokość 1,5 m, w przypadku instalacji nad głową wymagana jest grubość ścianki 2,75 mm, natomiast w przypadku instalacji pod ziemią wymagana jest grubość ścianki większa lub równa 3,2 mm. W przypadku instalacji na dużych wysokościach (takich jak stalowe podpory dachowe i rury napowietrzne): Należy uwzględnić obciążenie wiatrem i obciążenia wibracjami (takie jak tajfuny i wibracje sprzętu). Grubość ścianki należy zwiększyć o 5%-15%. Należy również sprawdzić ugięcie, aby uniknąć nadmiernego wygięcia spowodowanego niewystarczającą grubością ścianki. Na przykład w przypadku rurociągu napowietrznego o rozpiętości 6 m grubość ścianki powinna być o 0,5–1,0 mm grubsza niż w przypadku rurociągu o mniejszej rozpiętości (3 m).
W przypadku odsłoniętych instalacji zewnętrznych (takich jak poręcze zewnętrzne i wsporniki billboardów): należy wziąć pod uwagę starzenie się pod wpływem promieni UV (przyspieszona utrata powłoki cynkowej) i wahania temperatury (naprężenia spowodowane rozszerzalnością i kurczeniem cieplnym). Na grubości ściany należy zachować naddatek na korozję wynoszący 0,5-1,0 mm. W celu zwiększenia odporności na starzenie preferowane są rury ocynkowane ogniowo i pasywowane.
W przypadku suchych środowisk wewnętrznych (takich jak wewnętrzne systemy zaopatrzenia w wodę i belki stropowe): Wpływ na środowisko jest minimalny. Grubość ściany można wybrać na podstawie obliczonej grubości ściany plus naddatek montażowy 0,2-0,3 mm (utrata grubości ściany w wyniku cięcia i spawania podczas montażu).