Top Banner
1 CEVOVODI - Vrsta fluida ..... naftovodi i gasovodi. - Materijal cevovoda Na izbor materijala utiču: radni uslovi u kojima će cevovod biti eksploatisan, tj: - Mehaničko opterećenje – naponi. Usled: pritiska fluida koji se transportuje; težine cevovoda, fluida, armature, izolacije; usled temperaturnih dilatacija. - Radna temperatura - ponašanje materijala na različitim temperaturama. - Hemijski sastav fluida koji se transportuju. - Cena. Čelik, liveno gvožđe, čelični liv; ..... izrada cevi: šavne, bešavne, livene. Čelične cevi čelik je osnovni materijal za izradu cevi. Zbog veće jačine materijala lakše su od livenih i jeftinije. Mogu biti vrlo dugačke i preko 16 m, što znatno smanjuje broj nastavaka. Koriste se za veliki broj različitih fluida i različite nominalne pritiske. Prečnici su obično 4 do 3000 mm. Za uobičajene čelike preporučene radne temperature su do 435 0 C. Za više temperature koriste se legirani čelici (Cr i Mo). Podložne su koroziji (neophodno korišćenje zaštitnih prevlaka). Po tehnologiji dobijanja razlikuju se: - Cevi sa uzdužnim sastavkom ili uzdužnim šavom: zakovane, zavarene, zalemljene ili presavijene pa stisnute (falcovane). Šav može biti i spiralno izrađen u odnosu na uzdužnu osu cevi. Šav može biti sučeoni (za manje radne pritiske) ili preklopni (kotlovske cevi) - Cevi bez šava, koje mogu biti: valjane i vučene. Vučene mogu biti i drugih porečnih preseka, sem kružnog. Šavna cev s uzdužnim šavom nastaje sučeonim zavarivanjem hladno pripremljenih limova, traka, pomoću jednog od sledećih načina zavarivanja: a) Elektrozavarivanje Podužni šav se može zavariti elektrootpornim zavarivanjem i elektroindukcijskim zavarivanjem bez dodatka stranog metala. Zavareni šav ovim metodama zavarivanja kod cevi kvaliteta iznad X - 42 mora biti termički obrađen posle zavarivanja uz minimalnu temperaturu od 538 0 C. Za kvalitet X - 42 i ispod toga zavareni šav se slično termički obrađuje ili se cev mora proizvesti na takav način da nikakav odtemperirani martenzit ne ostane. b) Zavarivanje uronjenim lukom Podužni šav se izrađuje automatski zavarivanjem uronjenim lukom. Pri tome najmanje jedan var mora biti na unutrašnjoj strani i najmanje jedan var na spoljnoj strani. c) Elektrolučno zavarivanje pod zaštitnim gasom
30

Proracun cevi

Oct 28, 2015

Download

Documents

Silvester Kolic

Mehanika fluida - proracun cevi, mesni otpori, faktor sigurnosti, dimenzionisanje
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Proracun cevi

1

CEVOVODI - Vrsta fluida ..... naftovodi i gasovodi. - Materijal cevovoda Na izbor materijala utiču: radni uslovi u kojima će cevovod biti eksploatisan, tj:

- Mehaničko opterećenje – naponi. Usled: pritiska fluida koji se transportuje; težine cevovoda, fluida, armature, izolacije; usled temperaturnih dilatacija.

- Radna temperatura - ponašanje materijala na različitim temperaturama. - Hemijski sastav fluida koji se transportuju. - Cena.

Čelik, liveno gvožđe, čelični liv; ..... izrada cevi: šavne, bešavne, livene. Čelične cevi – čelik je osnovni materijal za izradu cevi. Zbog veće jačine materijala lakše su od livenih i jeftinije. Mogu biti vrlo dugačke i preko 16 m, što znatno smanjuje broj nastavaka. Koriste se za veliki broj različitih fluida i različite nominalne pritiske. Prečnici su obično 4 do 3000 mm. Za uobičajene čelike preporučene radne temperature su do 435 0 C. Za više temperature koriste se legirani čelici (Cr i Mo). Podložne su koroziji (neophodno korišćenje zaštitnih prevlaka). Po tehnologiji dobijanja razlikuju se:

- Cevi sa uzdužnim sastavkom ili uzdužnim šavom: zakovane, zavarene, zalemljene ili presavijene pa stisnute (falcovane). Šav može biti i spiralno izrađen u odnosu na uzdužnu osu cevi. Šav može biti sučeoni (za manje radne pritiske) ili preklopni (kotlovske cevi)

- Cevi bez šava, koje mogu biti: valjane i vučene. Vučene mogu biti i drugih porečnih preseka, sem kružnog.

Šavna cev s uzdužnim šavom nastaje sučeonim zavarivanjem hladno pripremljenih limova, traka, pomoću jednog od sledećih načina zavarivanja:

a) Elektrozavarivanje Podužni šav se može zavariti elektrootpornim zavarivanjem i elektroindukcijskim zavarivanjem bez dodatka stranog metala. Zavareni šav ovim metodama zavarivanja kod cevi kvaliteta iznad X - 42 mora biti termički obrađen posle zavarivanja uz minimalnu temperaturu od 5380C. Za kvalitet X - 42 i ispod toga zavareni šav se slično termički obrađuje ili se cev mora proizvesti na takav način da nikakav odtemperirani martenzit ne ostane.

b) Zavarivanje uronjenim lukom

Podužni šav se izrađuje automatski zavarivanjem uronjenim lukom. Pri tome najmanje jedan var mora biti na unutrašnjoj strani i najmanje jedan var na spoljnoj strani.

c) Elektrolučno zavarivanje pod zaštitnim gasom

Page 2: Proracun cevi

2

Podužni var se izrađuje kontinualnim postupkom elektrolučnog zavarivanja pod zaštitnim gasom. Mora biti najmanje jedan var na unutrašnjoj strani i najmanje jedan var na spoljnoj strani cevi. Ovim postupkom zavarivanja spajanje krajeva cevi se ostvaruje zagrevanjem pomoću luka između elektrode i površine cevi, elektoroda se topi i obavlja popunjavanje prostora kojim se ostvaruje spajanje krajeva cevi. U područje električnog luka se dovodi zaštitni gas, tako da je električni luk izolovan od spoljne atmosfere. Ovaj postupak se zove MIG (metal inert gas) kada se upotrebljava neutralan gas kao zaštitni gas, npr. argon, a ako se upotrebljava aktivni gas, na primer CO2, onda se postupak naziva MAG (metal activ gas). Zaštitni gas štiti zavarni metal od oksidacije ili od zagađenja okolne atmosfere.

d) Zavarivanje kombinacijom zavarivanja pod zaštitom gasa (MIG) i zavarivanja uronjenim lukom

Kod ovog postupka zavarivanja podužni šav se izvodi prvo postupkom zavarivanja pod zaštitom gasa, a potom sledi zavarivanje postupkom uronjenog luka. Spiralno zavarene cevi imaju spiralno izveden šav, pomoću automatskog zavarivanja uronjenim lukom. Mora da postoji najmanje jedan var na unutrašnjoj strani i najmanje jedan var na spoljnoj strani. Postoje cevi koje su proizvedene postupkom kod koga se podužni šav izvodi kovačkim zavarivanjem. Kod ovih cevi, krajevi lima, trake, pre spajanja se zagrevaju do temperature zavarivanja, a potom se mehanički pritiskom postiže spajanje krajeva. Ovim postupkom se proizvode cevi samo za GRAD-A-25. Cevi koje podležu ovoj specifikaciji, izuzev kovačko zavarenih, se isporučuju u neekspandiranom stegnutom ili hladnoekspandiranom stanju, sem ako kupac traži drugačije. U tablici je prikazan proces proizvodnje cevi prema kvalitetu cevi.

Kvalitet čelika Proces proizvodnje

A - 25 A i B X - 42 do X - 80

1. Bešavne cevi x x x 2. Kovački zavarene cevi x 3. Podužno zavarene cevi sa eleketričnim zavarivanjem x x x 4. Podužno zavarene cevi sa uronjenim lukom x x 5. Podužno zavarene cevi MIG postupkom x x 6. Podužno zavarene cevi kombinovanim zavarivanjem x 7. Spiralno zavarene cevi x x 8. Cevi sa dva podužna šava x x

Čelik od koga se proizvode cevi je čelik dobijen iz Simens Martenovih peći i električnih peći, Besemerov ili bazičnooksidiran čelik. Cevi od livenog gvožđa – otpornije su na koroziju od čeličnih, mogu da izdrže pritiske do 16 bar-a, u slučaju većih pritisaka koristi se čelični liv. Obično se izrađuju sa obodom i sa naglavkom. Najčešće se koristi SL 14, mogu da izdrže pritiske do 160 bar-a. Livenjem u pesku se rade od 40 do 1200 mm, a centrifugalnim livenjem 80 do 500 mm. maksimalne dužine su 4 pa čak i 5 m, za najveće prečnike.

Page 3: Proracun cevi

3

Cevi od: mesinga, bakra, olova, aluminijuma, titana. Cevi od plastičnih masa, gume Kod transporta gasa koriste se isključivo čelične cevi za pritiske preko 4 bara i polietilenske za niže pritiske. Polietilenske cevi mogu da se koriste na temperaturama od -65 do 80 o C. Zatezna čvrstoća polietilena je između 12 i 35 MPa, u zavisnosti od tipa polietilena, a izduženje može preći i 150 % (pa čak i do 1000 %). Gustina je ok 0,9 kg/dm3. Polietilen se dobro mehanički obrađuje i zavaruje, sklon je puzanju i sakupljanju statičkog elektriciteta. Postojan je i prema kiselinama i alkalijama i dosta je providan. Cevi od keramike, stakla... NASTAVLJANJE I OBLIKOVANJE CEVI Cevne instalacije pored cevi poseduju i elemente koji služe za oblikovanje cevovoda i instalacije. Promena pravca u cevovodima se postižu ugradnjom lukova, izdvajanje usputnih vodova iz glavnog cevovoda se postiže ugradnjom T komada koji mogu biti pravi i redukovani. Promena prečnika cevovoda se izvodi ugradnjom koncentričnih ili ekscentričnih reducira. Ugradnja manjih izvoda na nekom cevovodu se postiže preko zavarnih komada (weldolet). Zatvaranje krajeva cevi se obavlja zavarnim kapama. Svi ovi elementi su poznati pod zajedničkim nazivom fitinzi. Fitinzima se spajaju cevi istog ili različitog materijala pri čemu se u izboru fitinga odnosno specifikaciji za nabavku moraju dati kvaliteti materijala cevi koje se spajaju kao i njihove osnovne dimenzije. Materijali koji se koriste za proizvodnju fitinga moraju biti kompatabilni u pogledu otpornosti i zavarljivosti sa cevima u koje se ugrađuju. Posebnu grupu cevnih elemenata čine prirubnice. Na narednim slikama su prikazane vrste prirubnica koje se koriste u cevnim instalacijama. Prirubnice se proizvode prema standardima koji su klasifikovali ove proizvode prema pritisku. Livene cevi se često nastavljaju prirubnicama sa grlom:

Page 4: Proracun cevi

4

Pored prirubnica sa grlom koje je izliveno izjedna sa cevi, koriste se i druge vrste prirubnica koje mogu biti zavarene za cev, ili spojene na neki drugi način.

Standard ASA B 16.5, čelične kovane prirubnice definiše na sledeći način:

Page 5: Proracun cevi

5

Između dve prirubnice stavljaju se zaptivači. Primena zaptivača od gume ili kartona pogodna je za pritiske do 25 bara i temperature do 40o C, a za složenije radne uslove koriste se metalno-azbestni zaptivači, teflonski i drugi.

Page 6: Proracun cevi

6

Vodeća upuštena površina omogućava korišćenje nominalno slabijih zaptivača i pri znatno složenijim radnim uslovima (do 200 bara i 400 o C)

Nastavljanje cevi može da se ostvari i pomoću naglavka. U zazor f se nabija kudelja natopljena katranom, pa se ova zaptivna masa zalije olovom. Kao zaptivna masa može da se koristi i gumeni prsten, tada je pokretljivost cevi nešto veća. Ovako spajanje livenih cevi se koristi za radne pritiske do 16 bara.

Čelične cevi manjih prečnika često se nastavljaju pomoću navojnih parova. Zaptivanje se može ostvariti pomoću koničnog navoja ili umetanjem kudelje ili PVC trake u cilindrični navoj.

Konstrukcijska rešenja koja se koriste u konstrukcijama predviđenim za brzo i sigurno sastavljanje, baziraju se isto na navojnom spoju dve cevi. Prikazana su rešenja sa dve konične površine (gornja slika, pozicije 1. i 2.) i sa sočivastim zaptivačem (donja slika, pozicija 4). Prsteni 3 i 1 se izrađuju od od legiranog čelika sa Cr, Mo i V, Rm = 800 MPa

Page 7: Proracun cevi

7

Zaptivač se izrađuje od legiranog čelika sa Cr, Rm = 750 MPa. Ovi materijali omogućavaju primenu na temperaturama od – 40 do 300o C.

Konstrukcija nastavka gumenog creva.

Nastavljanje cevi zavarivanjem.

Cevi od plastičnih masa mogu da se nastavljaju lepljenjem i zavarivanjem. Cevi veći prečnika mogu da se nastavljaju sučeonim zavrivanjem, a za manje prečnika je potrebna spojnica koja može i da se lepi za cev.

Page 8: Proracun cevi

8

Anker prirubnica predstavlja prirubnicu koja se postavlja na početku i na kraju cevovoda. Njihova uloga je da apsorbuju određena dilataciona kretanja cevovoda i da se kretanje ne prenosi na deo cevovoda na površini. Na izlazu cevovoda iz zemlje ugrađuje se izolaciona prirubnica. Njen je zadatak da elektro-izoluje deo cevovoda koji se štiti katodno, koji je ukopan i koji se nalazi pod zaštitnim potencijalom, od dela koji se nalazi na površini. Izolacione prirubnice služe za izolaciju jedne sekcije cevovoda od druge. Izolacione prirubnice imaju priključke koji mogu biti sa navojem ili sa krajevima za zavarivanje. Izolacione prirubnice se najčešće zavaruju za cevovod. Između prirubnica je postavljena električna izolacija u obliku izolirajućeg obruča, a izolirajući cilindri ostvaruju kontakt preko zavrtnja. Standardi definišu posebne zahteve prema izolacionom materijalu. Na slici je dat prikaz izolacione prirubnice.

Na mestima granjanja ili promene pravca koriste se oblikovani nastavci.

Page 9: Proracun cevi

9

Dimenzije i materijal šavnih (JUS C.B5.240) i bešavnih cevi (JUS C.B5.221) čeličnih cevi

Page 10: Proracun cevi

10

Page 11: Proracun cevi

11

Page 12: Proracun cevi

12

Osnovni zahtevi u pogledu kvaliteta proizvodnje cevi prema standardu API - 5L (1988)

- Hemijska svojstva i ispitivanja

Sastav za različite kvalitete cevi utvrđen na osnovu analize uzorka uzetog kašikom treba da odgovara hemijskim zahtevima datim u tabeli 6.3. Sastav srednjih kvaliteta-grad (nivo otpornosti veći od X-42) treba da odgovara zahtevima dogovorenim između kupca i proizvođača, i ujedno treba da je u skladu sa zahtevima specificiranim u tabeli 6.3 za cevi. Pored toga, elementi i njihovo procentualno učešće specificirano u tabeli 6.3 kolone 7, 8, 9 i drugi elementi mogu biti dodati u bilo koju kategoriju, u bilo koji kvalitet (grad) X-42 ili veći, uz saglasnost između proizvođača i kupca. Dodavanje ovih inače poželjenih elemenata može promeniti zavarljivost cevi i zato se mora voditi računa prilikom određivanja količine koja se može dodati kod konkretne dimenzije i debljine zida. Analizu uzorka gotovih cevi obavlja proizvođač na uzorcima uzetim iz dve cevi iz svakog (lota) kontigenta. Rezultati analize se stavljaju na raspolaganje kupcu. Količina koja se određuje kao kontigent gotovih cevi sa kojih se uzimaju dve cevi radi uzorkovanja je definisana u zavisnosti od kvaliteta i prečnika cevi. Hemijske analize se izvode jednom od uobičajenih metoda za određivanje hemijskog sastava, kao što su spektroskopija, X- zracima, apsorpcija atoma, tehnika sagorevanja. - Mehanička svojstva i ispitivanja Mehanička svojstva kvaliteta grada A-25, A, B, X–42, X-46, X-52 , X-56, X-60, X-65, X-70 i X-80 moraju odgovarati zahtevima u pogledu naprezanja na istezanje specificiranim u tabeli 6.4. Međukvaliteti, međugradi treba da imaju naprezanje na istezanje prema dogovoru između kupca i proizvođača, s tim da zahtevi u čvrstoći odgovaraju zahtevima datim u tabeli 2-6. Za hladno ekspandirane cevi odnos između granice elastičnosti i čvrstoće na istezanje svake ispitane cevi ne sme preći 0,85, osim za grad X-65 sa debljinom zida cevi iznad 0,375 i za kvalitete veće od X-65 za sve debljine zida cevi odnos ne sme preći 0,90 izuzev X-80 gde ne sme preći 0,93. Granica elastičnosti treba da bude naprezanje na istezanje potrebno da se dobije ukupno izduženje od 0,5% od dužine merenja utvrđene pomoću ekstenzometra.

Page 13: Proracun cevi

13

Zahtevi u pogledu naprezanja na istezanje

1 2 3 4 5

Granica elastičnosti Čvrstoća na istezanje

Min. izduženje

Grad

Psi min MPa

min MPa max MPa % od 50,8

A - 25 2500 172 310 - - A 30000 207 331 - - B 35000 241 413 - -

Page 14: Proracun cevi

14

X - 42 42000 289 413 X - 46 46000 317 434 - - X - 52 52000 358 455 - - X - 56 56000 386 489 - - X - 60 60000 413 517 - - X - 65 65000 448 530 - - X - 70 70000 482 565 - - X - 80 80000 551 620 827 -

Minimalno izduženje na 50,8mm treba da se utvrdi pomoću jednačine:

e =1942,57 A / U

gde su: e minimalno izduženje na 50,8mm u procentima zaokruženo na 0,5%. A presek uzorka uzetog na ispitivanje čvrstoće na istezanje u mm2 baziranna

spoljnjem prečniku i debljini zida zaokruženim na 6,5 mm2. U specifična čvrstoća na istezanje, MPa

U oblasti mehaničkih ispitivanja, ovim standardom (specifikacijom), je definisano ispitivanje uzoraka uzetih sa cevi na istezanje, ispitivanje na istezanje uzdužnih uzoraka, ispitivanje na istezanje poprečnog uzorka, ispitivanje na istezanje šava, ispitivanje na spljoštavanja i ispitivanje na savijanje. - Hidrostatička ispitivanja Svaka cev mora izdržati bez curenja, hidrostatička fabrička ispitivanja izvedena najmanje do specificiranog pritiska ispitivanja poznatog kao "ispitni pritisak". Pritisak ispitivanja za sve besšavne cevi prečnika 457,2mm (18”) i manje ne sme trajati manje od 5 sekundi. Ispitni pritisak za šavne cevi prečnika 508mm (20") i veće ne sme trajati manje od 10 sekundi. Minimalni pritisak ispitivanja treba da bude standardni pritisak ispitivanja ili alternativni pritisak ispitivanja kao što je dato u sledećoj tablici ili neki srednji ili veći pritisak prema želji proizvođača ukoliko nije to ograničeno od kupca, ili veći pritisak prema dogovoru između proizvođača i kupca. Tablica Procenat od specificirane minimalne granice elastičnosti

Grad Spoljni prečnik Procenat od specificirane minimalne granice elastičnosti

A - 25 59/16" 93,66mm 60 - A 23/8” i veći 60,32mm 60 75 B 23/8” i veći 60,32mm 60 75

X - 42 59/16” i manji 242,88mm 60 75

do X - 80 65/8” i 85/8" 168,27mm i 203,82 75 -

103/4” do 18" 273mm do 457,2mm 85 -

20” i veći 508mm i veći 90 - Ispitni pritisci koji se primenjuju u fabrici su izračunati pomoću formule:

Page 15: Proracun cevi

15

P = 2000 S t / D gde su: P fabrički hidrostatički ispitni pritisak u kPa, S naprezanje u MPa koje je određeno za različite dimenzije kao određeni procenat minimalne granice elastičnosti kao što to pokazuje tabela 6.5 t specificirana debljina zida u mm D specificirani spoljni prečnik u mm

- Dimenzije težine i dužine

Cevi moraju biti isporučene sa spoljnim prečnikom, debljinom zida i težinama. Spoljni prečnik mora biti u granicama tolerancija specificiranih u datoj tablici. Unutrašnji prečnik je određen spoljnim prečnikom i tolerancijama za težinu. Cevi kvaliteta X - 42 i većeg, sa međuprečnicima u odnosu na prečnike date u Prilogu 1 su raspoložive u veličinama spoljnjeg prečnika od 508mm (20") i većim po dogovoru kupca i proizvođača. Takva cev mora odgovarati svim zahtevima ove specifikacije i moraju biti odgovarajuće označene. Svaka dužina cevi treba da bude izmerena da se utvrdi da li odgovara zahtevima u vezi s debljinom zida. Debljina zida na bilo kom mestu mora biti unutar tolerancija datih u tabeli 6.6 osim za zavarene cevi, kod kojih zavareno područje nije ograničeno plus tolerancijama. Merenje debljine zida cevi treba da se izvode mehaničkim kaliperom ili pravilno kalibrisanim uređajem za nedestruktivnu kontrolu odgovarajuće tačnosti. U slučaju odstupanja obaviće se merenja sa mehaničkim kaliperom. Svaka cev 242,88mm (59/16") spoljnjeg prečnika i većeg prečnika mora se posebno izvagati i treba utvrditi vagonsku težinu. Cevi spoljnjeg prečnika 114,3mm (41/2") i manje mogu se po želji proizvođača vagati pojedinačno ili u posebnim buntovima i treba utvrditi vagonsku težinu. Kao vagonska težina smatra se težina od minimum 8144kg. Ako se drukčije ne ugovori između kupca i proizvođača, cevi moraju biti isporučene u dužinama datim u tablici, kako je specificirano u narudžbi za kupovinu. Dužine moraju biti unutar tolerancija specificiranih u tablici.

Tablica – Tolerancija dužina Najkraća

dužina u celokupnoj

isporuci

Najkraća dužina u 95%

celokupne isporuke

Najkraća dužina 90% celokupne

isporuke

Minimalna prosečna

dužina celokupne isporuke

Cevi sa navojem i spojnicama

jedna dužina 4,88m 5,49m - - dupla dužina 6,71m - - 10,67m

Cevi sa ravnim krajevima

jedna dužina 2,74m - - 5,33m dupla dužina 4,27m - 8,0m 10,67m

Page 16: Proracun cevi

16

ako su prethodno dogovorene dužine iznad 6,1m

40% od dogovorene

prosečne dužine

- 75% od

dogovorene prosečne dužine

-

Cevi manje od 114,3mm (41/2") spoljnjeg prečnika u kvalitetima grad A - 25, A i B moraju biti razumno prave. Sve druge cevi moraju biti proverene na pravolinijalnost i odstupanje od prave linije ne sme preći 0,2% od dužine. Merenje se može izvesti nategnutom žicom, uzduž cevi učvršćenom na dva kraja, pri čemu se meri najveće odstupanje.

Debljina zida cevi se određuje preko jednačine:

TVf

SDPt⋅⋅⋅

⋅⋅=

20

gde su: t debljina zida cevi u mm, P pritisak u Pa D spoljni prečnik cevi u mm, S faktor sigurnosti f granica elastičnosti, MPa, V faktor zavarenog šava za sve cevi po API -5LX je 1,0 T faktor temperature koji ima vrednost T = 1 za temperature do 1200C

- PRORAČUN CEVOVODA

Proračun cevovoda obuhvata: - potreban prečnik cevi, debljina zida cevi - usvajanje standardne cevi, - gubici u cevovodu i pritisak na određenim mestima u cevovodu.

Da bi se proračunao cevovod potrebno je poznavati fizička svojstva fluida, pritisak i temperaturu na određenim mestima, materijalni i energetski bilans strujanja, režim strujanja i specifične karakteristike strujanja kroz cevovod.

Gustina ρ, kg/m3 Viskoznost (Dinamička) viskoznost η, Pa s; Kinematska viskoznost ν, m2/s Stanje fluida: temperatura i pritisak Režim strujanja, Laminarno i turbulentno strujanje, Rejnoldsov broj: Re. Bilans strujanja, Jednačina kontinuiteta:, Bernulijeva jednačina → pad pritiska: Koeficijent trenja (hidraulički otpor) λ : Relativna hrapavost cevi: ε, Veličina apsolutne hrapavosti (visine neravnina) k (mm): Lokalni otpori ξ :

Page 17: Proracun cevi

17

Koeficijenti lokalnog otpora za razne delove cevovoda

Page 18: Proracun cevi

18

Page 19: Proracun cevi

19

Page 20: Proracun cevi

20

Page 21: Proracun cevi

21

Page 22: Proracun cevi

22

Proračun cevi:

1. proračunavanje unutrašnjeg prečnika cevi na osnovu potrebnog Q. 2. proračunavanje debljine zida cevi na osnovu vrste matertijala, prečnika i pritiska u cevi.

212.0p

F

2CC

RSdp

++⋅⋅⋅⋅

δ

Vrednosti stepena sigurnosti SF - Za cevi sa atestom, za miran protok fluida bez udara: SF = 1,6 - ─║─ sa udarima: SF = 1,7 Za cevi bez atesta, za protok fluida bez udara: SF = 1,8 - ─║─ sa udarima: SF = 2,0 Poslednja jednačina se još koriguje na sledeći način:

- najpre se veličina Rp0.2 (za čelik = 240 MPa) množi sa koeficijentom slabljenja cevi φ koji iznosi:

φ = 1 za cevi bez šava, φ = 0,9 za cevi obostrano zavarene, žarene i ispitane, φ = 0,8 za cevi obostrano zavarene ili jednostrano zavarene na podmetaču, φ = 0,7 za cevi uzduž jednostrano zavarene, φ = 0,57 – 0,63 za zakovane cevi, sa jednim redom zakivka. - na debljinu zida δ dodaju se još: C1 ≅ 0,0005 m - dodatak zbog netačnosti izrade, odn. tolerancija u proizvodnji. C2 ≅ 0,001 - 0,0015 m - dodatak zbog korozije i trošenja cevi tokom eksploatacije.

Page 23: Proracun cevi

23

ZADATAK :

Izračunati i usvojiti prečnik cevovoda (naftovoda) sa sledeće ulazne podatke:

- Visinska razlika između početka i kraja cevovoda: - Dužina cevovoda: - Potreban protok: - Srednja brzina: - Koeficijent otpora strujanju fluida u cevi: - Broj ventila, kolena, zasuna:

Odrediti stepen sigurnosti zida cevi i nacrtati prirubnicu za nastavljenje cevi.

Page 24: Proracun cevi

24

PRIRUBNICE Čelična prirubnica sa grlom za zavarivanje, za nominalni pritisak 40 bara, JUS M.B6.165

Page 25: Proracun cevi

25

Čelična ravna prirubnica za nominalne pritiske do 16 bara, JUS M. B6.182

Page 26: Proracun cevi

26

Lukovi dugog radijusa od 45°, 90° i 180°

Za izračunavanje luka od 450 treba težina luka od 900 podeliti sa 2, a težinu luka od 1800 treba množiti težinu.

Lukovi dugog radijusa od 45°, 90° i 180°

Lukovi kratkog radijusa od 90° i 180°

Za izračunavanje približne težine luka 1800 treba izvršiti množenje gornjih vrednosti sa 2.

Page 27: Proracun cevi

27

Lukovi kratkog radijusa od 90° i 180° T-komadi

Kape

Page 28: Proracun cevi

28

PRORAČUN PRIRUBNICA

Spoj dve prirubnice ostvaruje se pritezanjem zavrtnja. Preko zavrtnja u prirubnički spoj se uvode sva radna opterećenja, sila pritiska fluida u cevi ili sudu, sila pritiska fluida u prostoru zaptivača, sila usled pritezanja (reakcije) zaptivača, kao i druge sile koje mogu nastati u cevovodu i sl. Prirubnice se načelno usvajaju prema radnom pritisku i prečniku cevi. U telu prirubnice vlada složeno naponsko stanje, a nominalni naponi mogu da se provere u kritičnim presecima.

Slika Prostiranje napona u telu prirubnice sa konusnim grlom

Uobičajeno se koristi približan proračun, koji za usvojene standardne prirubnice vrši proveru napona na kritičnim mestima (preseci AB i BC).

Napon savijanja σf, u opasnom preseku AB: σf = M / W ≤ σfd Moment savijanja u preseku AB: M = Fz · L

- Fz - sila pritezanja zavrtnja - L - krak dejstva sile u odnosu na presek AB

Page 29: Proracun cevi

29

Otporni moment W u preseku AB: W = Dk · h2 ·π / 6 Napon savijanja σf, u opasnom preseku BC: σf1 = M1 / W1 ≤ σfd Moment savijanja u preseku BC, dobija se na osnovu empirijske formule koja uzima u obzir krutost prirubnice preko koeficijenta 0,4: M1 = 0,4 · Fz · L1

- Fz - sila pritezanja zavrtnja - L - krak dejstva sile u odnosu na presek BC, L1 = (Do - Dm) / 2

Otporni moment W u preseku BC: W1= Dm ·s1

2 ·π / 6

U slučaju zavarene ravne prirubnice, proverava se napon u zavarenim spojevima.

Napon savijanja σfv, u šavu: σfv = M / W ≤ σfd Moment savijanja u odnosu šav: M = Fz · L

- Fz - sila pritezanja zavrtnja - L - krak dejstva sile u odnosu na šav

Otporni moment W u šavu: W = Ds · (H - h)3 ·π / (6 ·H) Napon smicanja τsv, u šavu: τsv = Fz / As ≤ τsd Fz - sila pritezanja zavrtnja Površina šava koja se suprostavlja smicanju: As = 2 · 0,7 · π ·k ·Ds

Ukupni (svedeni) napon savijanja σiv, u šavu: σiv = 2sv

2fv τσ + ≤ σfdv

Dozvoljeni napon za materijal šava: σfdv = 0,8 · σfd Dozvoljeni napon za osnovni materijal prirubnice: σfd = Rm / S

Page 30: Proracun cevi

30

- zatezna čvrstoća Rm - stepen sigurnosti: S = 5

Za pritiske do 20 bar-a i radne temperature do 200 oC, sa mekim zaptivačima između prirubnica, debljina prirubnice h može da se odredi prema empirijskom obrascu:

ddeeDDFCh

fd

oz

⋅−⋅⋅⋅−⋅

⋅=)(200

)(σ

- koeficijent C - ako zaptivač ne dolazi do zavrtnja C = 0,6; ako zavrtnji prolaze kroz zaptivač C = 0,43

- D – unutrašnji prečnik prirubnice (jednak nazivnom prečniku cevi)

- Do – prečnik podeonog kruga zavrtnja

- d – prečnik zavrtnja

- e – korak zavrtnja

PRORAČUN zavrtnja za vezu dve prirubnice - Napon istezanja u jezgru zavrtnja usled sile pritezanja + sile usled pritiska fluida.