Практическое руководство для инженера-конструктора.
1. Какие виды давления нужно учитывать.
При расчёте фитингов различают несколько видов давления:
| Вид давления | Обозначение | Что означает |
|---|---|---|
| Максимальное рабочее давление | MAWP (Maximum Allowable Working Pressure) | Давление, при котором фитинг может работать длительно без разрушения |
| Расчётное давление | Design Pressure | Давление, принятое в проекте (обычно = MAWP × 1,1…1,5) |
| Испытательное давление | Test Pressure | Обычно 1,5 × MAWP (гидроиспытания) или 1,1 × MAWP (пневмоиспытания) |
| Давление разрыва | Burst Pressure | Минимум в 3–4 раза выше MAWP (требование большинства стандартов) |
Телефон для связи : WhatsApp.
2. Основные стандарты и формулы расчёта.
| Стандарт | Область применения | Основная формула расчёта толщины стенки и допускаемого давления |
|---|---|---|
| ASME B31.3 (Process Piping) | Химия, нефтехимия, энергетика | P = 2×S×t/(D−2×t×y) |
| ASME B31.1 (Power Piping) | Энергетика, пар высокого давления | Аналогично B31.3, но другие коэффициенты |
| ASME VIII Div.1 | Сосуды под давлением и фитинги высокого давления | P = S×E×(t−C)/(R+0,6×(t−C)) |
| API 6A / ISO 10423 | Нефтегаз (скважинное оборудование) | Давление классов: 2000, 3000, 5000, 10 000, 15 000, 20 000 psi |
| EN 13480 | Европейские промышленные трубопроводы | Аналогична ASME B31.3 |
- Отправляйте ваши заявки на фитинги для высокого давления на электронную почту или звоните по телефону:
- +7 (495) 223-64-73
+7 (495) 726-11-08 - E-mail: air2013@yandex.ru
Самая часто используемая формула для прямого участка трубы и корпуса фитинга (Barlow/Boardman):
Pдоп = 2 × σдоп × tmin / (Dнар − tmin × Y)
где Pдоп — допускаемое давление, МПа σдоп — допускаемое напряжение материала при расчётной температуре, МПа tmin — минимальная толщина стенки с учётом всех припусков, мм Dнар — наружный наружный диаметр, мм Y — коэффициент (0,4 для большинства углеродистых и нержавеющих сталей при T ≤ 480 °C)
3. Допускаемые напряжения основных материалов (при 20 °C).
| Материал | σдоп (ASME B31.3), МПа | Предельное давление для типовых фитингов |
|---|---|---|
| AISI 316/316L | 115–138 | до 700–1000 бар (в зависимости от серии) |
| AISI 304 | 115 | до 600 бар |
| Углеродистая сталь A105 | 138 | до 700 бар |
| Duplex 2205 | 310 | до 1500 бар и выше |
| Super Duplex 2507 | 365 | до 2000 бар |
| Inconel 625 | 276 | до 1500 бар |
4. Классы давления фитингов.
| Класс давления | psi | бар (прибл.) | Типичные серии и производители |
|---|---|---|---|
| 3000 psi | 207 бар | NPT/SAE стандартные резьбовые и компрессионные | |
| 6000 psi | 414 бар | Средняя серия (Parker A-Lok, Swagelok, Hy-Lok) | |
| 10 000 psi | 690 бар | High Pressure series | |
| 15 000 psi | 1034 бар | Very High Pressure (до 1″ включительно) | |
| 20 000 psi | 1379 бар | Medium Pressure (Autoclave Engineers, BuTech, HIP) | |
| 30 000 psi | 2068 бар | ||
| 60 000 psi | 4137 бар | Ultra High Pressure (до 1/2″) | |
| 150 000 psi | 10 342 бар | Лабораторные и специальные системы |
5. Практический расчёт на примере.
Задача Требуется подобрать тройник 1/2″ для гидравлической системы:
- Материал — AISI 316L
- Температура — 50 °C
- Рабочее давление — 700 бар
- Требуемый запас прочности — не менее 4 (разрыв ≥ 2800 бар)
Решение
- По каталогу Swagelok серия «High Pressure» (конус-резьба 60°) на 1/2″: – Рабочее давление до 1034 бар (15 000 psi) при 20 °C – Коэффициент снижения при 50 °C ≈ 0,95 → 1034 × 0,95 = 983 бар > 700 бар → подходит
- По каталогу Autoclave Engineers (серия Medium Pressure, конус 60°): – 9/16″ (ближайший размер) — 20 000 psi (1379 бар) – Давление разрыва ≈ 80 000 psi (5500 бар) → запас = 7,9 → отлично
Вывод: оба варианта подходят, но Autoclave даёт больший запас.
6. Коэффициенты снижения допускаемого давления.
| Температура, °C | AISI 316/316L | Duplex 2205 | 6Mo (S31254) |
|---|---|---|---|
| 20 | 1,00 | 1,00 | 1,00 |
| 100 | 0,93 | 0,95 | 0,97 |
| 200 | 0,85 | 0,90 | 0,93 |
| 300 | 0,80 | 0,88 | 0,90 |
7. Рекомендации инженеру-конструктору.
- Всегда берите фитинги с запасом по давлению минимум 1,5× от рабочего (лучше 2–3× для критических систем).
- Для давлений выше 700 бар практически всегда используйте конусно-резьбовые соединения 60° (Medium Pressure) или 40° (High Pressure Cone & Thread).
- Никогда не смешивайте серии разных производителей — углы конуса и шаг резьбы могут отличаться.
- Обязательно учитывайте усталостную прочность при пульсирующее давление снижает ресурс в 3–10 раз.
- Для сверхвысоких давлений (>1500 бар) переходите на автоклавные фитинги с опорным кольцом (anti-vibration collet).