Введите строку (114,3 x 6,02 мм S 120 МПа) или заполните поля: строка и поля связаны и меняются вместе.
Введите наружный диаметр трубы и два из трёх — давление, толщину стенки, допускаемое напряжение S, — и калькулятор найдёт третье по формуле Барлоу P = 2 S t / D: давление для стенки, стенку для давления или кольцевое напряжение в стенке. Можно добавить коэффициент прочности сварного шва E и прибавку на коррозию c, а с пределом прочности — получить оценку разрыва по Барлоу. Расчёт показан по шагам с вашими числами, сечение трубы нарисовано, а результат можно скопировать строкой или перенести в запрос.
Допускаемых напряжений материалов здесь нет: S вводите сами — из стандарта на материал или правил класса, калькулятор его не подставляет. Коэффициентов запаса тоже нет. Правила классификационных обществ и нормы ASME B31 добавляют свои члены и коэффициенты; здесь — сама формула для тонкой стенки, и при отношении D / t меньше 20 калькулятор пишет, что она приближённая.
P = 2 S t / D, где D — наружный диаметр, t — стенка, S — введённое напряжение. Труба 114,3 x 6,02 мм при S = 120 МПа: P = 2 x 120 x 6,02 / 114,3 = 12,64 МПа, то есть 126,4 бар. Это давление, при котором кольцевое напряжение равно S, а не разрешённое давление трубы.
t = P D / (2 S). При 16 бар (1,6 МПа), наружном диаметре 60,3 мм и S = 100 МПа: t = 1,6 x 60,3 / (2 x 100) = 0,48 мм. В записи, принятой в нормах, с коэффициентом шва и прибавкой t = P D / (2 S E) + c: при 25 бар, 88,9 мм, S = 110 МПа, E = 0,85 и c = 1 мм выходит 1,19 + 1 = 2,19 мм.
S = P D / (2 t). Труба с наружным диаметром 168,3 мм и стенкой 7,11 мм при 40 бар (4 МПа): S = 4 x 168,3 / (2 x 7,11) = 47,3 МПа. Сравните его с допускаемым напряжением из стандарта на материал или правил класса.
| Величина | Формула | Пояснение |
|---|---|---|
| Давление | P = 2 S t / D | D — наружный диаметр, t — стенка, S — напряжение, которое вы вводите |
| Толщина стенки | t = P D / (2 S) | стенка, при которой кольцевое напряжение равно S |
| Кольцевое напряжение | S = P D / (2 t) | напряжение в стенке при давлении P |
| С коэффициентом шва и прибавкой | t = P D / (2 S E) + c; P = 2 S E (t - c) / D | E и c — как введены; нормы добавляют свои коэффициенты |
| Оценка разрыва по Барлоу | 2 x UTS x t / D | с пределом прочности; оценка, а не допустимое давление |
| Тонкая стенка | D / t не меньше 20 | ниже 20 теория тонкой стенки приближённая |
| Единицы | 1 дюйм = 25,4 мм; 1 бар = 0,1 МПа; 1 Н/мм2 = 1 МПа | 1 psi = 0,006894757293168 МПа; 1 ksi = 1000 psi |
D — наружный диаметр. Давление — избыточное, то есть разность давлений на стенке. Коэффициент шва E и прибавка c применяются только если введены; оценка разрыва их не учитывает.
Формула P = 2 S t / D с наружным диаметром, её виды для толщины стенки t = P D / (2 S) и для кольцевого напряжения, а также оценка разрыва с пределом прочности приведены не менее чем в двух независимых инженерных справочниках и калькуляторах труб. Вид с коэффициентом шва и прибавкой, t = P D / (2 S E) + c, — запись, принятая в нормах и составленная из двух членов: коэффициент шва E, умножающий напряжение, и прибавка c, добавляемая к стенке на давление, — каждый из двух членов приведён в двух независимых источниках — сводках норм на трубопроводы и справочных расчётах стенки. Нормы и правила классификационных обществ добавляют свои коэффициенты. Граница тонкой стенки D / t = 20 взята там, где совпадают два источника.
Она связывает внутреннее давление P, наружный диаметр D, толщину стенки t и напряжение в стенке S: P = 2 S t / D. Любая из трёх величин — давление, стенка или напряжение — следует из двух других: t = P D / (2 S) и S = P D / (2 t), кольцевое напряжение. Труба с наружным диаметром 114,3 мм и стенкой 6,02 мм при S = 120 МПа: P = 2 x 120 x 6,02 / 114,3 = 12,64 МПа, то есть 126,4 бар. Та же труба при 40 бар, то есть 4 МПа: S = 4 x 114,3 / (2 x 6,02) = 38,0 МПа.
Допускаемое напряжение материала трубы при расчётной температуре — из стандарта на материал или правил класса — или другое напряжение, выбранное для проверки. Напряжений материалов в калькуляторе нет, и он их не подставляет: без S он пишет, чего не хватает. Если ввести вместо S предел прочности материала, результат — только оценка разрыва по Барлоу.
Коэффициент шва E умножает напряжение, а прибавка c добавляется к стенке, рассчитанной на давление; вместе это запись, принятая в нормах: t = P D / (2 S E) + c, и обратно P = 2 S E (t - c) / D. При 25 бар, наружном диаметре 88,9 мм, S = 110 МПа, E = 0,85 и c = 1 мм: t = 2,5 x 88,9 / (2 x 110 x 0,85) + 1 = 1,19 + 1 = 2,19 мм. Нормы проектирования — правила классификационных обществ и ASME B31 — добавляют свои члены и коэффициенты, например расчётный коэффициент, температурный коэффициент и минусовой допуск на толщину стенки; калькулятор их не применяет.
Формула Барлоу с пределом прочности материала вместо S: 2 x UTS x t / D. Это оценка при идеальных условиях и комнатной температуре, а не допустимое давление, и её уменьшают на коэффициент запаса; коэффициент задаёт норма проектирования или правила класса, калькулятор его не даёт. Труба с наружным диаметром 114,3 мм, стенкой 6,02 мм и пределом прочности 415 МПа: 2 x 415 x 6,02 / 114,3 = 43,7 МПа.
Она считает стенку тонкой, а напряжение — одинаковым по толщине стенки. Это верно, пока отношение наружного диаметра к стенке, D / t, не меньше 20; ниже 20 теория тонкой стенки приближённая, и для толстых стенок берут другие формулы (Ламе). Калькулятор показывает D / t при каждом результате и пишет, когда оно меньше 20; стенку в половину наружного диаметра и больше он не принимает — внутри трубы не остаётся просвета.
Наружный диаметр и стенку в мм или дюймах — как 114,3 x 6,02 мм или со словами «наружный диаметр» и «стенка»; размер без единицы читается в мм. Избыточное давление в барах, МПа, кПа или psi; напряжение S в МПа, Н/мм2, psi или ksi; коэффициент шва как E 0,85 или 85 %; прибавку на коррозию как c 1 мм. Номинальные размеры (DN, NPS, сортамент) не принимаются: наружный диаметр и стенку по ним даёт определитель размера трубы.
Калькулятор показывает давление, стенку или кольцевое напряжение по формуле Барлоу. Если нужна труба или детали трубопровода, отправьте строку из калькулятора вместе с материалом, стандартом и фото маркировки, и Vessel Core сверит данные до того, как предложение уйдёт к вам.
