Блог

U болтод ачаа даах чадварыг ойлгох ба түүний чухлыг

U болтод ачаа даах чадварын тодорхойлолт ба чухлын талаар

U-хэлбэр болтын ачаа тэвчих чадвар нь хэвийн байдалаасаа гажихын өмнө хичнээн хүндийг даах боломжтойг харуулдаг бөгөөд ингэснээр шингэн эсвэл хийг даралтанд шилжүүлэх цоргоныг бэхлэх үед эдгээр деталиуд маш чухал болдог. ASME-ийн 2023 оны Даралтанд Ажиллах Савны Стандарт гэсэн баримт бичигт нийтэлсэн зарим саяхны туршилтуудын дагуу, дугуй хөндлөн огтлолын U-болтууд нь хавтгай металл брусыг ашиглан үйлдвэрлэсэн болтуудтай харьцуулахад ойролцоогоор 27 хувийн илүү их стрессийг даах чадвартай байдаг. Энэ нь хэлбэрүүдийн хоорондох пластик хэсгийн модуль гэж нэрлэгддэг зүйлээс шалтгаалдаг. Үүний практик утга нь дугуй U-болтууд нь томоохон гэмтэл гарах өмнө ажиллуулагчдад үнэ цэнэтэй анхааруулах дохио өгөхийн тулд нэг дор хугарахын оронд удаан хугацаанд дарагдан мууддаг гэсэн үг юм. Энэ нь дэлхийн худалдааны үйлдвэрлэлийн газруудын цоргоны сүлжээнд тохиолддог.

Аюулгүй цоргоны дэмжлэгийн тулд ачааллын шаардлага ба хүчний ангилал

Ачаалал нь үнэндээ хоёр үндсэн хүчин зүйлд хамаарч байдаг: хоолойн хэмжээ болон даралт хэр их байгаа юм. Жишээ нь стандарт 2 дюймийн дугуй цайрсан ган хоолойг авч үзье. Энд ашиглагдаж буй 8-р ангийн уулзалтын болт нь ойролцоогоор 150 ksi-н сунгалтын бат бөхийн түвшинтэй байдаг. Энэ нь ихэнх хүмүүс одоог хүртэл ашигладаг ердийн 5-р ангийн болтноос ойролцоогоор 42 хувийн илүү хүчтэй гэсэн үг юм. Ихэнх салбарын зааварчилгаанууд нь болтны хамгийн их бат бөхийн (UTS гэж нэрлэдэг) хоорондох аюулгүй байдлын маржийг дөрвөөс доошгүй дахин хадгалахыг шаарддаг бөгөөд энэ нь HVAC суурилуулалт, химийн боловсруулалтын үйлдвэрт мэт заримдаа маш хүчтэй байдаг түр зуурын даралтын нэмэгдэлд системийг тэсвэртэй байлгахад тусалдаг.

U хэлбэрээрх болтны тохируулгын стрессийн тархалт

U хэлбэртэй болтын ачаалал нь чиглэлээс хамаардаг: вертикаль хүчний үед хоёр хөл дээр ижилхэн тарац, харин хөндлөн чиглэсэн ачаалал нь муруйн оройд утасны стрессийг үүсгэдэг. 2023 оны судалгаа нь цикл хөндлөн ачаалал үед хагарлын трещин 37% хурдан өсөхийг харуулсан бөгөөд суурилуулах үед зөв чиглэлтэй байхын чухлыг онцолсон.

Хоолойн системд хэрэглэх U болтын аюулгүй ажиллах ачааллыг (SWL) тодорхойлох

Инженерийн зарчим болон салбарын стандартыг нэгтгэснээр шийдэт хоолойн хэрэглээнд найдвартай ажиллахыг хангахын тулд Аюулгүй Ажиллах Ачааллыг (SWL) нарийвчлан тодорхойлох нь чухал.

U болтын аюулгүй ажиллах ачаалалд нөлөөлөх хүчин зүйлс

Материалын найрлага, болтын диаметр, резьбийн загвар, орчны нөхцөл SWL-д шууд нөлөөлдөг. 2024 оны ASME B31.3 тайлангийн мэдээгээр температур 300°F-с дээш өсөх үед U болтын гэмтлийн түвшин 18%-иар нэмэгддэг. Инженерүүд динамик ачаалал, суурилуулах үеийн моментийн дутагдал (ASTM F1554-ийн дагуу ±15%), давтамжийн стрессын загварыг мөн тооцох ёстой.

Материалын ангилал ба диаметрт үндэслэн SWL-ийг тооцоолох

Томъёо SWL = (Материалын уян хатан байдлын хязгаар – Хөндлөн огтлолын талбай) / Аюулгүй байдлын коэффициент суурь үзүүлэлтийг олгоно. 2.25:1 аюулгүй байдлын коэффициент бүхий 1" диаметрт, 316-р ангиллын цэвэрхэн болорын U хэлбэрийн болт нь ихэвчлэн 12,800 lbs SWL-ийг хангах бөгөөд энэ нь 5-р ангиллын нүүрстөрөгчийн болон хар тугалдагныхаас 8,400 lbs-аар илүү. Эдгээр тооцоог өндөр даралттай системд ASTM A193 стандартаар шалгах шаардлагатай.

Тохиолдол судалгаа: Нүүрстөрөгчийн болон цэвэрхэн болорын U хэлбэрийн болтын SWL-ийн ялгаа

Эрдэс ногооны хоолойн хязгаарлалтад 316L цэвэрхэн болорын U хэлбэрийн болтууд нь гальванизирован нүүрстөрөгчийн болон хар тугалдагнаас давуу талтай байсан бөгөөд давсны түүдгэлзүүрийн 5,000 цагийн дараа SWL-ийг 32% илүү хадгалж чадсан. Гэсэн хэдий ч нүүрстөрөгчийн болон хар тугалдаг нь доод температурт (<150°F) өртөг үр дүнтэй хэвээр байна.

SWL баталгаажуулалтын стандартжуулсан шалгалтын аргачлал

Үйлдвэрлэгчид ASME PCC 1 зааврын дагуу дараах шалгалтуудыг явуулж SWL-ийг баталгаажуулдаг:

• Гидравлик даралтын шалгалт SWL-ийн 150% дээр
• Рентген туяагаар зууралтын шалгалт (AWS D1.1 стандарт)
• Давтамжийн ачааллын шалгалт (дор хаяж 10,000 давталт)

Эдгээр протоколууд нь шахалттай системүүд дэх болттой холболтын бүрэн байдлыг хангана.

Динамик ба орчны ачааллын дор U хэлбэрийн болтын бүтцийн үзүүлэлт

Хөндлөн ба босоо чиглэлд ачааллыг даах чадвар

U хэлбэрт болтын ялгаатай чиглэлийн стресст үзүүлэх урвал нь инженерийн хэрэглээнд маш их ач холбогдолтой. Вертикал (босоо) хүчний үед эдгээр бэхэлгээний элементүүд нь таталтын бат бөхөн чанар дээр тулгуурладаг. Сонг ба 2020 онд хийсэн судалгаанаас харахад, цилиндрийн хөндлөн огтлолын загвар нь таталтанд илүү сайн тэсвэрлэж, хавтгай шургуугийн хувилбараас 18-аас 23 хувийн тэсвэрт чанар илүү өндөр байдаг байна. Гэсэн хэдий ч хоризонтал (тэгш) хүч үйлчлэх үед нөхцөл байдлыг илүү нарийн болгодог. Эдгээр нь муруйлтын стрессийг үүсгэх бөгөөд шургуу зөв ороогдоогүй тохиолдолд газар хөдлөлтийн загварчлалд болтын чадал 40 хувийн хүртэл буурдаг. Инженерүүдийн хувьд илүү нарийн нарийвчлалтай загварчлалын тулд компонентүүдийн олон төрлийн ачаалт зэрэгцэж, ялангуяа уян хатан байдлаас давж деформацид орсны дараа хэрхэн илэрхийлэл өгөхийг тодорхойлох нь шугаман бус шинжилгээг шаарддаг.

Хэлбэлзэл ба дулааны циклд U болтын бүтэн байдлын нөлөө

Металл хэсгүүд тасралтгүй хэлбийх үедээ хэвийнхээс илүү хурдан изэндэж элэгддэг. Судалгаагаар нержавейкаанай U болтын амьдралын хугацаа 25 Гц-ээс дээш хэлбийлийн далайцад орох үедээ гуравны хоёр нь багасдаг. Температурын өөрчлөлт энэ асуудлыг илүү муудах боломжтой. Ойролцоогоор 100 градус Цельсийн температурын хэлбэлзэл үед цайрт давсгүй болтод трещинууд үүсэх хурд гэнэт гурвуулах болдог. Гэхдээ зарим давхаргууд илүү сайн үр дүн өгч чаддаг. Цайр-никель хайлш давхаргууд давстай ууршилтын орчинд коррозийг 1000 цагаас илүү хугацаагаар саатуулдаг байна. Энэ нь материалууд өдрийн турш температур өөрчлөгдөхөд тэлэлт, агшилт явуулах үед ч бэхэлгээний зууралтыг хадгалж байхад тусалдаг учраас чухал.

Газар хөдлөлтийн бүсэд бүтцийн тэсвэрт чадавхийг сайжруулах

Газар хөдлөлийн зэрэгтэй U хэлбэрээр байрласан болтуудын резьбийн язгуурын радиус нь ердийнхнээс ойролцоогоор 35-50 хувийн илүү их байдаг бөгөөд энэ нь стрессийн цэгүүдийг бууруулахад тусалдаг. Мөн тэдгээр нь стандарт материалуудтай харьцуулахад ойролцоогоор 12-15 хувиар илүү пластикжилттэй тусгай хайлшуудыг ашигладаг. Бүрэн хэмжээний шинжилгээ нь эдгээр болтын загварчлал нь хажуу чиглэлд хөдөлгөөн үед ойролцоогоор 78 хувиар илүү их энергийг шингээж чаддаг гэдгийг харуулсан. Сонирхолтой нь, тэдгээрт зохистой суурин хавтан, мөн эргэлтийн хүчийг хязгаарлагч болтуудыг нэмж хэрэглэсэн ч газар хөдлөлийн 7.0 баллын дүрслэлийг туулсаны дараа ч анхны таталтынх нь 90 хувиас илүүг хадгалж чаддаг.

Хатуу ажиллагааны нөхцөлд урт хугацааны найдвартай байдлыг үнэлэх

Агаар орчинд өртөх үед материалын амьдарч чадах хугацаа нь маш их ялгавартай байдаг. Жишээ нь, угийн ган U болтнуудын хувьд элсэршдэг хөндийн коррозийг цагийн дараа эхэлдэг бол AISI 316 цэвэр ган Даниелын 2023 оны судалгаагаар найман жилээс илүү хугацаа тэсвэртэй байдаг. Компаниуд зөв материал сонголтоо цайрны будаг, PVC хальс шиг хамгаалалтын аргуудтай хослуулбал химийн үйлдвэрийн нөхцөлд 4 дахин сайжруулсан үйлчилгээний хугацааг олж авдаг. Нягтруулсан туршилтуудын үр дүнд гадаргуугийн нарийн чанарын утга 3.2 микрометрээс бага байх үед давтамжтай стрессэнд орох үедээ трещины өсөлтийг ойролцоогоор 30% удаашруулдаг гэсэн сонирхолтой зүйлийг олжээ. Ийм мэдээлэл нь инженерүүдэд засвар үйлчилгээ, солих хугацааг тодорхойлохдоо илүү сайн шийдвэр гаргахад тусалдаг.

Хоолойг бэхлэх U болтын ердийн гэмтлийн горим болон эцсийн хүчний хязгаар

Хоолойг бэхлэхэд ашигладаг U болтын ердийн гэмтлийн горимууд

U болтын холбоосууд нь ихэвчлэн хазайлтын даац дээрх ачааллын улмаас (тохиолдлын 35%), материалын ядаргаа эсвэл хүчний уусгалтын трещиний шалтгаанаар гэмтдэг. 8 кН-с илүү хэвтээ чиглэлд ачаалал өгөх нь нүүрстөрөгчийн болон төмрийн U болтны резьбийг таслагдахад хүргэдэг (Berrion Wu 2023). Эрэгтэй талбайд хүчиллэг конденсат хамгаалах бүрхэвчийг хяналттай орчингоос 3.7 дахин хурдан задладаг бөгөөд гэмтлийг хурдасгадаг.

Их ачааллын дор Пластик ба Уян хатанги байдлын деформаци

U болтнуудын хязгаарын хүч (ихэвчлэн эцсийн хүчний 60–70%) илүүдэх үед тэдгээр нь уян хатанги байдлаас батлагдсан пластик деформацид шилждэг. Төгсгөлөг элементийн шинжилгээний дагуу сайн чанарын болон төмрийн U болтууд сейсмик хэлбэлзлийн дор хязгаарын хүчний дараа даацын 82%-ийг хадгалдаг бол нүүрстөрөгчийн болон төмрийнх зөвхөн 15% пластик деформацийн үед л трещин үүсдэг.

Эцсийн татах хүч ба хязгаарын цэгийн шинжилгээ

8-р ангийн хайлштай U болт нь 150 ksi-ийн тасралтын уян хатан байдлын хүч чадалд хүрч, 5-р ангийн болтоос 24% илүү өндөр байх бөгөөд ихэвчлэн хэт их хөдөлгөөнтэй хоолойн шугаманд тохиромжтой байдаг. Харилцан харьцаа (жишээ нь A193 B7 ган хувьд 0.85) нь гэмтлийн үе шатыг нөлөөлдөг; бага харьцаа нь ил харагдахуйц деформацийг зөвшөөрч, гэнэтийн гэмтэл гарахаас өмнө анхааруулга өгдөг.

Талбайн ажиллагаа болон лабораторийн шинжилгээний өгөгдлийн хоорондох зөрүүг шийдвэрлэх

Талбайд гэмтэл лабораторийн урьдчилсан үнэлгээнээс 42% илүү давтамжтай тохиолддог бөгөөд голчлон тохируулгын хүчийг буруу хэрэглэснээс үүдэлтэй байдаг—хийх ажилтны 15%-аас бага нь калибрлагдсан хэрэгслээр хийдэг. Найдвартай байдлын энэ зөрүүг багасгахын тулд мэргэжлийн хүмүүс орлуулагч дижитал симуляци болон жилд хоёр удаагийн моментийн шалгалтыг хослуулахыг зөвлөж байна.

Хоолойд суурилуулах U болтыг сонгох, суурилуулахад зориулсан сайн дадлын аргачлал

Тодорхой хоолойн ачааллын шаардлагад нийцүүлэн U болтын загварыг тохируулах

Зөв U болт сонгох нь системийн ачааллыг зөв барьж чадах, мөн холбогдох овоосны жинхэнэ хэмжээтэй таарч байхыг хангахыг шаарддаг. HVAC байгууламж зэрэг системд үелзэл үелэн ирэх хөдөлгөөнийг даахад инженерүүд ихэвчлэн илүү тэсвэртэй материалуудаас, у threads-ийг ороосон хувилбаруудыг сонгодог нь цаг хугацааны туршид стрессыг илүү сайн тараах боломжийг олгодог. 2024 оны Овоосны Дэмжлэгийн Шинжилгээний судалгаанд 316 тэсвэртэй болорын болтоор хийсэн U болтуудыг давсны усны нөхцөлд ердийн цайрлах нүүрстөрөгчийн болотоор хийсэн болтуудтай харьцулахад ойролцоогоор 35 хувийн илүү их дахин давтагдах ачааллыг тэвчих чадвартай гэж зааж өгсөн. Материалын сонголт энд маш чухал учир ялгаатай орчинд тэсвэртэй байдал, коррозийн эсэргүүцэл өөр өөр шаардлагыг тавьдаг.

• Тэнхлэгийн ба хажуу чиглэлд ачаалал : Хэвтээ чиглэлд явуулахад зориулсан зууван хэлбэртэй U болтууд жинг илүү сайн тараана
• Температурын хязгаар : Материалууд дизайн дээр тусгасан техникийн шаардлагаас ±20°F хүртэлх хязгаарт уян хатан байдлын хүчийг хадгалж байх ёстой
• Ирээдүйн засвар үйлчилгээний шаардлага : Үйлдвэрийн тайлангийн мэдээллээр, илүү эрт хугацаанд гэмтэл үүсэхийн 65% нь болтын толгойд хүрэх боломжгүй байдалтай холбоотой юм

Зөв хэмжээ, зай, цохилтын стандарт

Зөв хэмжээ нь гулсах ба хэт их шахалтыг саатуулдаг. Зөвлөж буй зааварчилгаанууд дараах байдлаар байна:

Стрессийн нийлүүлэлтийг зогсоохын тулд олон тооны U болтнуудыг хоолойн диаметрийн 1.5 дахин зайтай байрлуулах ёстой. Калибрайлсан торкын түлхүүр чухал юм—гар аар шахаж суурилуулсан суурьлугаар хийсэн суурилуулга нь хэлбэлзлийн туршид 83% илүү хурдан гэмтдэг (Хоолойн системийн сэтгүүл 2022).

Хоолой ба хоолойн дэвсгэр суурийг найдвартай бэхлэх ажлын салбарын хамгийн сайн аргачлал

U болтны ажиллагааг сайжруулах гурван баталгаажсан арга зам:

1. Үрэлтээс хамгаалах подложка : Хоолойн үрэлтээс үүдэлтэй элэгдлийг 62% бууруулна
2. Хоёр түлхүүртэй байгууламж : Хөдөлгөөнт хэрэглээнд өөрөө сулрахаас сэргийлнэ
3. Жил бүрийн торкийн шалгалт : Анхны шахах хүчний 90% -иас дээш 5 жилийн турш хадгалагдана

Материалын сонгон шалгаруулалт, халдварт бат бөх байдлын талаарх анхаарал хандуулах

Байгаль орчны нөхцөл нь урт хугацааны найдвартай байдлыг хангах материалын сонгон шалгаруулалтыг удирдан чиглэнэ:

Цахилгаантай зинк нь халуун байдалд механик зэслэгдсэн хувцас хувцас хувцас хувцас хувцас хувцас хувцас хувцас хувцас хувцас хувцас хувцас хувцас хувцас хувцас хувцас хувцас хувцас хувцас Асуудалтай системийн хувьд ASTM A153 эсвэл ISO 1461 стандартад нийцсэн гуравдагч этгээдийн баталгаажуулсан материалуудыг тодорхойлох.