Hver stålrørledning utvider seg når den varmes opp. En 100-meter karbonstållinje hevet fra 20 C til 150 C vokser omtrent 156 millimeter - og hvis den veksten ikke har noe sted å gå, vil røret spenne seg, flensene vil overbelastes, eller utstyrsdysene vil bli dratt ut av posisjon. Termisk ekspansjon er den stille grunnen til at rørsystemer har sløyfer, ekspansjonsfuger og rørstøtter, og det er en av få beregninger en rørkjøper kan og bør gjøre på papiret før bestilling.
Produktskjemaer
Bar & Rod
Plate og ark
Coil & Strip
Rør og rør
Tilpasning: Flens, Tee, Albue, Reducer etc.
Smiing: Ring, aksel, sirkel, blokk etc.
Utvidelsesformelen
Den lineære termiske utvidelsen av et rør beregnes som:
Utvidelse (mm)=L x alpha x delta-T
der L er den opprinnelige lengden i meter, alfa er koeffisienten for termisk utvidelse av materialet (mm per meter per grad C), og delta-T er temperaturendringen i grader C. Koeffisienten er materialegenskapen som varierer med karakter: austenittisk rustfritt stål ekspanderer ca. 50 % mer enn karbonstål, og det er nøyaktig grunnen til at en rustfri linje trenger mer karbonekspansjon enn en linje med samme temperatur.
Typiske ekspansjonskoeffisienter
| Materiale | Gjennomsnittlig alfa 20-100 C (x10-6 / C) | Utvidelse per 100 m per 100 C |
| Karbonstål | ~11.7 | ~117 mm |
| Type 304 / 316 rustfri | ~16.5 - 17.3 | ~165 - 173 mm |
| Tosidig 2205 | ~13.5 | ~135 mm |
| Inconel 625 | ~12.8 | ~128 mm |
Den austenittiske rustfrie verdien er den du må huske: omtrent 17 x 10-6 per grad C, mot omtrent 12 for karbonstål. Dette er grunnen til at en 100 meter lang rustfri linje ved 100 graders stigning vokser omtrent 50 mm mer enn en karbonlinje med samme lengde - en forskjell som er stor nok til å ha betydning for ekspansjonssløyfens design.
Bearbeidet eksempel: En rustfri prosesslinje
Ta en 316L linje, 60 meter lang, installert ved 20 C og opererer ved 120 C. Temperaturendringen er 100 C. Bruker alfa=16.5 x 10-6 / C:
Utvidelse=60 mx 16,5 x 10-6 / C x 100 C=0.099 m=99 mm.
Disse 99 mm må absorberes av rørarrangementet - en løkke, en belg eller en naturlig bøy. Dersom linen var forankret stivt i begge ender, ville den termiske belastningen skape spenninger som på en stiv 316L line kan overskride flytegrensen. Utvidelsesnummeret er utgangspunktet for hver beslutning i oppsettet.
Hvorfor Austenittisk rustfritt vokser mer
Det flate-sentrerte kubiske (FCC) gitteret av austenittisk rustfritt stål er mer åpent enn det -sentrerte kubiske (BCC) gitteret av karbonstål, og atomene beveger seg lenger fra hverandre når temperaturen stiger. Det er en metallurgisk konstant - du kan ikke endre den ved varmebehandling.
Det betyr at hver linje av rustfritt eller nikkel-legering med stor delta-T trenger proporsjonalt mer plass å bevege seg. Koeffisienten endres også litt med temperaturen; for nøyaktig arbeid bruker ingeniører gjennomsnittskoeffisienten over det faktiske driftsområdet fra materialdataarket i stedet for romtemperaturverdien.-
Hva er designalternativene
- Ekspansjonsløkker: den klassiske U-formede bøyningen i linjen, dimensjonert slik at den naturlige bøyningen absorberer veksten.
- Ekspansjonsfuger (belg): fleksibel metallbelg installert der det er for trangt for en løkke.
- Rørbend og ruting: bruk av den naturlige fleksibiliteten til bøyninger i layouten for å absorbere bevegelse.
- Ankere og føringer: Ankerpunkter fester linjen på definerte steder slik at ekspansjonen kanaliseres til bøyningspunktene, ikke inn i utstyrsdyser.
- For-spenning / kald fjær: installering av ledningen kuttet litt kort slik at den er forhåndsbelastet- mot fremtidig utvidelse.
Feilene som dukker opp på nettstedet
- Behandle en rustfri linje som en karbonlinje: Bruk av ekspansjonskoeffisienten for karbonstål i beregningen under-dimensjonerer sløyfen med omtrent 50 mm per 100 m per 100 C.
- Forankring begge ender av en varmelinje uten bøyningspunkt, og se deretter flensene lekke ved første oppvarming-.
- Ved å bruke delta-T basert på driftstemperaturen minus omgivelsestemperaturen, men glemmer at linjen ble installert om vinteren - kan den faktiske økningen være større.
- Sette en ekspansjonsfuge på linje med dårlige føringer, så belgen ser skjær i stedet for ren aksial bevegelse.
Slik bruker du nummeret i bestilling
Når du bestiller rør for en varm tjeneste, endrer ikke ekspansjonsberegningen selve røret - karakteren og veggen bestemmes av trykk og korrosjon -, men den bestemmer layouten, støttene og utvidelsesmaskinvaren.
En kjøper som kjenner delta-T og alfa, kan dimensjonere sløyfen eller bestille riktig ekspansjonsskjøt med riktig aksialvandring i ett trinn, i stedet for å oppdage på stedet at belgen har halvparten av bevegelsen linjen trenger. Spesifiser drifts- og installasjonstemperaturer på forespørselen, så bekrefter leverandøren materialkoeffisienten fra standard datablad.
