帶槽接頭在負(fù)載下能否充分發(fā)揮作用。不管管接頭類型如何,承受載荷的管道都表現(xiàn)出兩種形式的應(yīng)力:縱向應(yīng)力和環(huán)向應(yīng)力??v向應(yīng)力是拉伸應(yīng)力,傾向于軸向拉伸管道。縱向應(yīng)力導(dǎo)致的斷裂會(huì)導(dǎo)致圓周斷裂。環(huán)向應(yīng)力是“膨脹”,是徑向擴(kuò)展,潛在的破壞模式是縱向分裂。確定應(yīng)力的計(jì)算還表明,環(huán)向應(yīng)力將是縱向應(yīng)力的兩倍:
環(huán)向應(yīng)力=(P x OD)/(2 x Tw)
縱向應(yīng)力=(P x OD)/(4 x Tw),
P是管路壓力,OD是外徑,Tw是壁厚。這意味著過(guò)應(yīng)力破壞最有可能沿著管道的長(zhǎng)度發(fā)生,例如在焊縫中,而不是在管道的圓周上。
在其他條件相同的情況下,壁厚的減小會(huì)導(dǎo)致環(huán)向應(yīng)力的增加。在開(kāi)槽的接頭中,與凹槽接合的聯(lián)軸器殼體可防止直徑膨脹并加固管道。這表明開(kāi)槽技術(shù)不會(huì)產(chǎn)生更大的環(huán)向應(yīng)力,因此不會(huì)削弱管道。管道開(kāi)槽過(guò)程產(chǎn)生的任何可能的管道硬度增加,抗拉強(qiáng)度降低或伸長(zhǎng)率降低都不會(huì)影響接頭的抗壓能力,并且管道材料的變化可與任何其他冷成型制造操作相媲美。
切槽通過(guò)從外表面去除狹窄的周向材料條來(lái)減小壁厚。由于凹槽是狹窄的,并且通過(guò)凹槽兩側(cè)的管道的整個(gè)壁厚進(jìn)行了增強(qiáng),因此環(huán)向應(yīng)力保持大致相同。凹槽還通過(guò)接合在凹槽中的連接鍵進(jìn)行了加固,以防止其沿直徑方向擴(kuò)展。但是,縱向應(yīng)力與壁厚的減小成比例地增加。因此,如果保留原始壁厚的一半,則縱向應(yīng)力將增加一倍或近似等于環(huán)向應(yīng)力。
由于標(biāo)準(zhǔn)壁厚管道中的切槽深度僅去除了原始管道壁厚的三分之一,因此環(huán)向應(yīng)力保持大于縱向應(yīng)力。沿管的長(zhǎng)度(而不是在凹槽處)將繼續(xù)發(fā)生任何過(guò)應(yīng)力故障,這表明凹槽的面積并不比管的縱向筒弱。同樣,這意味著凹槽不會(huì)影響接頭強(qiáng)度。
溝槽式機(jī)械管接頭上的額定壓力是根據(jù)所涉及的所有組件確定的。沒(méi)有相應(yīng)的接頭,開(kāi)槽管就沒(méi)有額定值,而接頭額定值是管道材料和壁厚的函數(shù)。每個(gè)制造商發(fā)布的管接頭額定值都是在包含溝槽的管道上計(jì)算或測(cè)試的,這意味著溝槽對(duì)管道強(qiáng)度的任何潛在影響都將納入聯(lián)軸器的性能等級(jí)中。
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