PE管道压力等级计算

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Pipenow 管道随手 2023-07-01 08:26 

简介

  ASTM标准和ISO标准PE给水用管道压力等级计算方法在过去的四、五十年里平行发展。两种方法在技术上都是正确的,但从表面上看相同的PE压力管道却产生了不同的压力等级。

近年来北美地区从欧洲引进了新的PE压力管道材料,由于ASTM标准对高承压、慢性开裂和快速开裂等性能认识不足,人们对ISO标准压力等级计算方法感兴趣也就在情理之中了。文章源自云智设计-https://www.cidrg.com/ideabank/questions/17485.html

出于对ISO标准中PE压力管道压力等级计算方法的兴趣,促进了在指导书和标准领域试图将这两种压力等级计算方法协调一致的活动。文章源自云智设计-https://www.cidrg.com/ideabank/questions/17485.html

ASTM标准压力等级计算方法

  ASTM标准压力等级计算方法使用了一个叫做HDB(静液压设计基数)的长期强度值来计算管道压力等级。HDB是根据ASTM D2837 PE管道样品静液压试验得到的试验数据。HDB试验数据提交静液压管理委员会(HSB),PPI的一个独立分支机构。然后它再将HDB值交给PE管道制造商。这些HDB值如果不是私人所有的,可从PPI TR-4上查找。文章源自云智设计-https://www.cidrg.com/ideabank/questions/17485.html

然后管道工程师根据给出的HDB值使用下面的公式计算给水用PE管道压力等级。文章源自云智设计-https://www.cidrg.com/ideabank/questions/17485.html

P=[2×HDB/(SDR-1)] ×D. F.文章源自云智设计-https://www.cidrg.com/ideabank/questions/17485.html

式中给水用D. F.(设计系数)=0.5文章源自云智设计-https://www.cidrg.com/ideabank/questions/17485.html

例如计算HDB为1600psi,SDR11 PE3408:文章源自云智设计-https://www.cidrg.com/ideabank/questions/17485.html

P=[2×1600/(11-1)] ×0.5=160 psi文章源自云智设计-https://www.cidrg.com/ideabank/questions/17485.html

这是埋地PE给水用压力管道使用PPI推荐的0.5设计系数(D. F.)计算得到的最大压力等级。在北美地区这个PPI推荐的设计系数成功应用于各种给水管道安装40多年,被证明是一个良好的、保险的给水管道设计系数。在北美地区一般都接受这个0.5设计系数当考虑下面的条件时:文章源自云智设计-https://www.cidrg.com/ideabank/questions/17485.html

  • 树脂变化
  • 制造PE管材时挤出、加工工艺的变化
  • 储存、运输和安装时的处理
  • 连接方法和弯曲情况(在推荐的操作范围内)
  • 土壤条件的不同(根据制造商的推荐)
  • 典型的安装方法
  • 动态载荷、压力骤升和水锤的影响
ISO标准压力等级计算方法

  ISO标准压力等级计算方法使用了一个叫做MRS(最小要求强度值)的长期强度值来计算管道压力等级。MRS是根据ISO 9080PE管道样品静液压试验得到的试验数据。MRS试验数据提交静液压管理委员会(HSB),PPI的一个独立分支机构。然后它再将MRS值交给PE管道制造商。这些MRS值可从PPI TR-4上查找。文章源自云智设计-https://www.cidrg.com/ideabank/questions/17485.html

然后管道工程师根据给出的MRS值使用下面的公式计算给水用PE管道压力等级。

 注:ISO标准压力等级计算方法为设计压力除以一个设计系数(≥1)以降低管道的工作压力,相反ASTM标准压力等级计算方法为设计压力乘以一个设计系数(≤1)。其结果是相同的,都是降低了管道设计压力。ISO压力等级计算方法标准使用更高的设计系数以进一步减少基于其它各种应用的设计压力。

P=[2×MRS/(SDR-1)] /C

式中给水用D. F.(设计系数)=1.25

例如计算MRS为1450psi(10MPa),SDR11 PE 3408 :

P=[2×1450/(11-1)] /1.25=230 psi

这是埋地PE给水用压力管道使用ISO推荐的1.25设计系数(C)计算得到的最大压力等级。两种压力等级计算方法最大的区别是ISO标准推荐的设计系数仅仅考虑了挤出工艺、加工工艺和静水压的变化。

ISO标准要求考虑下面情况的设计系数:

  • 使用温度在20℃以上
  • 连接方法
  • 弯曲情况
  • 储存和运输过程中的处理
  • 特殊埋地要求和特殊土壤条件
  • 安装方法
  • 动态载荷、压力骤升和水锤的影响

这样,当使用ISO压力等级计算方法计算压力等级时,设计工程师或掌管标准的权威机构有责任确定正确的使用条件和使用其它的设计系数,如果有,请按照具体使用要求进行。

结论

  上面的例子指出了ASTM标准压力等级计算方法和ISO标准压力等级计算方法明显的区别。在过去的四、五十年间,这两种压力等级计算方法平行发展,但是又互相独立,ASTM标准SDR11 给水用PE管道压力等级为160psig,而ISO标准使用同种PE材料制造的PE压力管道的压力等级为230psig。在这个例子中设定使用的PE树脂根据ASTMD2837标准和ISO 9080标准都符合要求。这样SDR11PE管道就同时拥有了一个1600 psig HDB和一个10MPaMRS。

造成两者差别的原因有以下几个方面:

1. ASTM标准压力等级计算方法使用一个较低的设计压力,给水用压力管道设计系数为0.5,相应的ISO设计系数为2;相反,ISO标准压力等级计算方法给水用压力管道设计系数为1.25,相应的ASTM设计系数为0.8。通过使用这些安全系数,ISO标准计算得到的工作压力是ASTM标准计算得到的工作压力的1.44倍。

2. ASTM标准的设计系数在北美地区使用时设定加工、处理和安装因素都是正常的,而ISO标准设计系数仅仅考虑了生产加工是正常的。这样,设计工程师在使用ISO标准计算压力等级时有责任考虑其它处理和安装因素,如有必要将其它的安全系数加到1.25设计系数上。ISO12162标准提供了一些指导。

3. ASTM标准基于23℃11年条件得到的试验数据,而ISO标准基于20℃50年条件得到的试验数据。另一个区别是ASTM标准基于试验数据平均值,而ISO标准基于97.5%的置信下限,这个方法考虑了数据的分散性。这两个因素说明了一些44%差别。

实际上在欧洲,ISO标准被作为一个典型数值使用,其它降低压力系数将被加到1.25设计系数上,这些由国家强制或推荐使用。在北美地区没有国家指导使用ISO标准。这样在北美地区使用ISO标准时设计工程师有责任考虑,如果有,降低压力使用的系数必须被加到1.25设计系数上。例如,ISO 12162建议使用一个20℃以上的适当温度的设计系数。

随着温度的上升,ISO标准降低了PE压力管道设计系数。

例如,如果PE给水用管道要用于30℃,ISO 4427给水用PE管道——说明 要求A型PE管道压力降低使用的系数为0.87,B型PE管道压力降低使用的系数为0.81。这样上面的例子在考虑温度的影响时230psig压力等级被降低到200psig或186psig。

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匿名

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