L'arte di raccogliere tubi rivestiti meccanicamente: Quello che non ti dicono nelle brochure
Aspetto, Sono stato in questo gioco per 22 anni. Ho iniziato come ispettore di officina ’02, mi sono fatto strada attraverso il controllo qualità, ha trascorso un decennio nell'analisi dei fallimenti, e ora sono la persona che chiamano quando un progetto da un miliardo di dollari sta per specificare la tubazione sbagliata. Ho visto meccanicamente RIVESTITO TUBO risparmiare budget, e l’ho visto fallire in modo catastrofico perché qualcuno in un ufficio acquisti ha scelto l’opzione più economica senza capire cosa stesse effettivamente acquistando.
Lascia che ti dica una cosa direttamente. La differenza tra un meccanicamente RIVESTITO TUBO quello dura 30 anni e uno che inizia a delaminarsi dopo 18 mesi? Raramente si tratta delle materie prime. Si tratta di capire cosa diavolo stai effettivamente chiedendo di fare alla pipa.
Perché esiste anche il tubo rivestito meccanicamente
A metà degli anni '90, Stavo lavorando a un progetto sul Mare del Nord. Avevamo questa linea di flusso da 16 pollici, duplex solido, costare una vera fortuna. Il cliente era felice, eravamo felici, tutti tornarono a casa con i bonus. Poi il prezzo del nichel è salito alle stelle, e improvvisamente i tubi CRA solidi sono diventati economicamente folli per il trasporto a lunga distanza.
Ecco il punto. Non è necessario che l’intero spessore della parete sia resistente alla corrosione. Hai solo bisogno di una barriera. L'acciaio al carbonio garantisce la robustezza e il contenimento della pressione. Il sottile rivestimento CRA, solitamente da 2 mm a 3 mm, gestisce le cose sgradevoli. Questa è l'intera premessa. Ma meccanicamente RIVESTITO TUBO non è un tubo rivestito, e se non capisci questa distinzione, avrai una brutta giornata.
Tubo rivestito? Questo è il legame metallurgico. Fusione. Stai parlando di roll bonding o rivestimento antideflagrante in cui il rivestimento e l'acciaio di supporto diventano un materiale continuo all'interfaccia. È bello quando è fatto bene, ma è costoso e ci vuole un’eternità per produrlo.
Il tubo rivestito meccanicamente è diverso. Stiamo prendendo un tubo CRA, facendolo scorrere all'interno di un tubo esterno in acciaio al carbonio, e quindi espandere l'intero gruppo in modo che il rivestimento prema contro il tubo esterno con una pressione di contatto residua sufficiente a rimanere in posizione. È un adattamento con interferenza meccanica. Nessuna fusione. Solo fisica.
Ed è qui che la maggior parte degli ingegneri sbaglia. Guardano una scheda tecnica, Vedere “RIVESTITO TUBO,” e supponiamo che si comporti come una solida CRA. Non è così. Nemmeno vicino.3
La domanda fondamentale che nessuno si pone
Quando un project manager viene da me e dice “abbiamo bisogno di un tubo rivestito per un'applicazione di servizio acido,” la mia prima domanda è sempre la stessa.
Che temperatura?
Non la temperatura di progetto dal diagramma di flusso del processo. La temperatura operativa effettiva. Le temperature transitorie. Le temperature di spegnimento. I tassi di recupero.
Perché i tubi rivestiti meccanicamente vivono e muoiono per dilatazione termica differenziale.
Ecco i calcoli che mi tengono sveglio la notte. L'acciaio al carbonio ha un coefficiente di dilatazione termica intorno 11.7 × 10⁻⁶ /°C. Il tuo tipico rivestimento 316L? Questo è tutto 16.0 × 10⁻⁶ /°C. Quindi quando riscaldi il tubo, il rivestimento vuole espandersi più del tubo esterno. Ciò aumenta la pressione di contatto. Buona cosa, Giusto?
Ma quando lo si raffredda, ad esempio durante un arresto durante un inverno nel Mare del Nord o un'operazione di sabbie bituminose canadesi, il rivestimento si restringe di più. Se abbassi abbastanza la temperatura, l'adattamento all'interferenza scompare. Ora hai una fodera allentata. E una linea sciolta è una linea morta.
Già da allora avevo un lavoro in Kazakistan ’08. Bellissimo disegno, tutto era perfettamente specificato sulla carta. Ma nessuno ha pensato alle chiusure invernali a -40°C seguite dalla rapida iniezione dei fluidi prodotti a 80°C. Primo ciclo termico, il rivestimento si è deformato. Rugoso come il ginocchio di un elefante. Ho dovuto tagliare 3 chilometri di tubo e ricominciare da capo.
La lezione? È necessario calcolare la pressione di contatto minima ad ogni temperatura prevista. Non solo stato stazionario. Ogni condizione transitoria.
Lasciate che vi dia il calcolo approssimativo che utilizziamo per lo screening iniziale. La pressione di contatto residua alla temperatura T è:
P_c(T) = P_0 + [ (a_liner – α_cs) × (T – T_installa) × E_liner × t_liner ] / D
Dove:
-
P_0 è la pressione di contatto iniziale dopo la produzione
-
α sono i coefficienti di dilatazione termica
-
E_liner è il modulo del materiale del rivestimento
-
t_liner è lo spessore del rivestimento
-
D è il diametro nominale
Se quel numero diventa negativo in qualsiasi punto della tua busta operativa, hai dei problemi. Punto e basta. Non passare, vai, non raccogliere $200.
La variabile produttiva che cambia tutto
Ecco qualcosa che non vedrai nelle brochure di vendita. Come fanno effettivamente ad espandere il tubo?
Ci sono fondamentalmente due scuole di pensiero nel settore. Espansione idraulica ed espansione meccanica. Ho lavorato con entrambi. Ho corretto gli errori di entrambi. E ho opinioni forti.
L'espansione idraulica è ciò che utilizziamo nella nostra struttura. Sigilli le estremità del gruppo rivestito, riempire l'anello con acqua (o talvolta olio), e pressurizzarlo a morte. Stiamo parlando 400 per 900 barra a seconda delle dimensioni e dello spessore della parete. Il tubo si espande plasticamente, e quando rilasci la pressione, l'acciaio al carbonio ritorna indietro più del rivestimento, lasciando quella pressione di contatto residua di cui ho parlato prima.
Il vantaggio? Espansione uniforme. L'intera lunghezza del tubo è sottoposta alla stessa pressione contemporaneamente. La distribuzione della pressione di contatto è incredibilmente coerente.
Lo svantaggio? Effetti finali. Gli ultimi 100 mm circa a ciascuna estremità del tubo non si espandono allo stesso modo a causa delle disposizioni di tenuta. O tagli quelle estremità o le consideri nel tuo progetto.
L'espansione meccanica utilizza un maiale o un mandrino che viene tirato o spinto attraverso l'assemblaggio, allungando meccanicamente il tubo mentre scorre. Alcuni dei nostri concorrenti lo giurano. Tempi di ciclo più rapidi, meno attrezzature, nessuna gestione dell'acqua.
Ma ecco cosa ho visto nell’analisi dei fallimenti. L'espansione meccanica può lasciare variazioni circonferenziali. Il tubo si espande, rilassa, e a volte si ottengono queste sottili increspature: variazioni microscopiche nella pressione di contatto attorno alla circonferenza. Durante il normale funzionamento, Bene. Ma se stai pedalando la temperatura o la pressione, quelle variazioni diventano punti di inizio per la fatica o l'attrito.
Non sto dicendo che l’espansione meccanica sia sbagliata. Alcuni dei miei migliori amici producono tubi espansi meccanicamente. Ma per servizi critici: in acque profonde, alta temperatura, grave acido: ogni volta specifico l'idraulica.
Il tavolo che nessuno ti mostra
Tengo un foglio di calcolo sul mio portatile. Aggiornato la settimana scorsa dopo aver esaminato alcuni dati sui guasti dal Medio Oriente. Ecco la versione semplificata di come penso sulla selezione del materiale del rivestimento.
| Condizioni di servizio | Materiale della fodera | Spessore minimo | Max temp | Costo relativo | La cattura |
|---|---|---|---|---|---|
| Lievemente acido, servizio dolce, iniezione d'acqua | 316L | 2.5mm | 250° C | 1.0 | I cloruri lo uccideranno sopra i 60°C |
| Acido moderato, alcuni cloruri | 904L | 2.5mm | 300° C | 1.8 | La saldatura è complicata, necessita di una procedura attenta |
| H₂S elevato, alto contenuto di cloruri, temperatura moderata | 825 | 2.5mm | 350° C | 2.4 | La disponibilità peggiora ogni anno |
| Estremamente acido, alta temperatura, zolfo elementare | 625 | 3.0mm | 400° C | 3.2 | Problemi di infragilimento da idrogeno nel rivestimento |
| Spazi stretti, sensibile al peso | 2205 | 2.0mm | 200° C | 1.5 | Meno duttile durante l'espansione |
| Iniezione di acqua di mare, Temp minima | 316L | 3.0mm | 80° C | 1.0 | La MIC può essere un problema, considerare l'addizione di Cu |
Quello “presa” colonna? Queste sono le cose che impari solo guardando i tubi fallire. Lasciami spacchettarne un paio.
La trappola per cloruro 316L
Tutti amano il 316L. È economico, è disponibile, ogni costruttore sa come saldarlo. Ma ho perso il conto del numero di guasti che ho riscontrato in cui qualcuno ha inserito un tubo rivestito in 316L in un servizio di cloruro caldo perché “la temperatura è di soli 80°C.”
Ecco il problema. Quegli 80°C sono la temperatura del fluido sfuso. Ma proprio alla parete del tubo, soprattutto se sono presenti incrostazioni o depositi, la temperatura superficiale può essere più elevata. E se mai dovessi fare una pulizia a vapore? All'improvviso sei a 130°C o più. La tensocorrosione da cloruro non interessa la base di progettazione. Si preoccupa di ciò che accade realmente.
Ho avuto un caso in una raffineria di Hong Kong, mi dispiace, non posso nominare il cliente, dove hanno utilizzato tubi rivestiti in 316L per un servizio idrico prodotto. Il progetto prevede che 75°C max. Ma c'era questa sezione a valle di una valvola di scarico dove il lampeggiamento causava un riscaldamento localizzato. Niente di grave, forse 95°C alla parete. Sei mesi dopo, stavamo tirando fuori crepe sottilissime da ogni seconda giuntura. L'intero lotto doveva essere rottamato.
Se hai cloruri e sei sopra i 60°C, Ti spingerò verso 904L o 825. SÌ, Costa di più. Ma costa meno della sostituzione 5 chilometri di tubazione.
Quello che gli standard non ti dicono sull’idrogeno
Ultimamente nel settore si è parlato molto del trasporto dell’idrogeno. Riqualificazione dei gasdotti esistenti per l'idrogeno, costruire nuove infrastrutture per l’idrogeno. E tutti chiedono tubi rivestiti per il servizio dell’idrogeno.
Ecco la cosa che mi tiene sveglio. L’infragilimento da idrogeno nei materiali CRA è complesso, e gli standard non sono ancora stati raggiunti. Disponiamo della NACE MR0175/ISO 15156 per il servizio aspro, ma il servizio dell’idrogeno è diverso. pressioni più elevate, diversi meccanismi di danno.
Al momento sono coinvolto in un progetto industriale congiunto (non so dire quale) che riguarda un tubo rivestito per l'idrogeno puro 100 barra di più. Le prime indicazioni indicano che alcune delle nostre ipotesi sui materiali del rivestimento sono errate. Nello specifico, leghe di nichel che pensavamo fossero immuni? Non così tanto. C’è un effetto dell’idrogeno sull’interfaccia del legame che non avevamo previsto.
Se stai specificando un tubo rivestito per l'idrogeno, e qualcuno te lo dice con sicurezza “tutti gli standard dicono che va bene,” essere sospettoso. Stiamo ancora imparando. Richiedi i dati del test. Richiedi referenze. E costruisci un margine di sicurezza.
L'incubo della preparazione delle estremità della saldatura
Ecco qualcosa che causa più problemi sul campo di quasi ogni altra cosa. Come si termina il tubo rivestito?
Hai questa bellissima pipa, perfetto adattamento alle interferenze, bel foro liscio. Successivamente è necessario saldarlo al giunto successivo o ad un raccordo. E all'improvviso devi occuparti del rivestimento all'estremità della saldatura.
Esistono fondamentalmente quattro approcci, e li ho visti tutti fallire se fatti male.
Metodo 1: Fodera esposta. Hai tagliato entrambi i tubi, lasciando sporgere il rivestimento. Quindi si saldano insieme i tubi esterni in acciaio al carbonio, e poi saldi un pezzo di chiusura tra le fodere. Questo ti dà una superficie CRA continua. È bello quando è fatto bene. Ma è lento, richiede saldatori altamente qualificati, e devi gestire perfettamente l'adattamento. Ho visto più di qualche guasto sul campo in cui la saldatura di chiusura si è incrinata perché qualcuno ha sbagliato la fessura.
Metodo 2: Saldatura a sovrapposizione. Saldare prima il giunto in acciaio al carbonio, quindi si entra e si salda la sovrapposizione dell'acciaio al carbonio esposto con metallo d'apporto CRA. Questo è più veloce, più indulgente nei confronti dei problemi di adattamento. Ma ora hai una transizione dal rivestimento originale al rivestimento di saldatura. Se la transizione non è fluida, hai una fessura. E le fessure sono il punto in cui inizia la corrosione.
Metodo 3: Estremità saldate rivestite. Alcuni produttori forniscono tubi con una transizione rivestita integralmente alle estremità. Gli ultimi 50 mm circa del tubo sono in realtà rivestiti metallurgicamente anziché rivestiti meccanicamente. Saldi l'acciaio al carbonio, e l'estremità rivestita protegge l'area di saldatura. Questo è il mio approccio preferito per i servizi critici. Costa di più in anticipo, ma consente di risparmiare una fortuna in termini di tempo di saldatura sul campo.
Metodo 4: Maniche interne. Saldi l'acciaio al carbonio, quindi si inserisce un manicotto CRA separato che attraversa il giunto e lo si salda a tenuta su entrambe le estremità. Questo è comune nelle situazioni di retrofit. Ma ora hai due saldature di tenuta circonferenziali per giunto, e ognuno di essi è un potenziale percorso di perdita.
Avevo un progetto nel Mare del Nord in cui l'appaltatore ha deciso di risparmiare denaro utilizzando rivestimenti esposti con saldatori non qualificati. Prima prova di pressione, abbiamo avuto delle perdite 30% delle articolazioni. La rilavorazione è costata tre volte il costo iniziale di una corretta saldatura di sovrapposizione.
La trappola dell'ispezione
Eccone un altro. Come si ispeziona il tubo rivestito meccanicamente dopo l'installazione?
Non puoi semplicemente gestire un maiale intelligente standard. La maggior parte degli strumenti di ispezione sono progettati per tubi a parete solida. Misurano lo spessore della parete o cercano la perdita di metallo. Ma in tubo rivestito, hai due strati, e il legame tra loro non è magnetico o ultrasonico in modo semplice.
Alcuni anni fa ho lavorato con un operatore di condutture che utilizzava uno strumento standard per la dispersione del flusso magnetico attraverso il tubo rivestito. Lo strumento ha riferito “perdita del muro” in più posizioni. Hanno scavato il tubo, ritagliare le sezioni, e non ho trovato nulla. Lo strumento considerava un difetto l'interfaccia tra il rivestimento e il tubo esterno.
Ciò di cui hai effettivamente bisogno sono strumenti ad ultrasuoni specializzati in grado di discriminare tra gli strati. E anche allora, stai principalmente cercando il distacco o l'instabilità del rivestimento, non la corrosione tradizionale. Il mondo delle ispezioni non è ancora del tutto al passo con la tecnologia dei tubi rivestiti.
Se stai installando un tubo rivestito in una posizione critica in cui avrai bisogno di un monitoraggio continuo dell'integrità, pensaci in anticipo. Puoi eseguire gli strumenti di ispezione di cui avrai bisogno? La pipeline è progettata per l'accesso allo strumento? Oppure indovinerai le condizioni del rivestimento 10 anni?
La storia personale che mi ha fatto cambiare idea
Lascia che ti parli di un lavoro in Africa occidentale. Progetto in acque profonde, grande nome dell'operatore, tutte le risorse ingegneristiche che potresti immaginare. Avevano richiesto un tubo rivestito da 825 per una linea di flusso che trasportasse acqua calda, produzione acida. Tutto sembrava a posto sulla carta.
Ma quando arrivò il primo lotto di tubi, la nostra squadra di ispezione ha notato qualcosa di strano. La superficie del rivestimento presentava un leggero scolorimento. Quasi come filigrane. Il produttore ha detto che si trattava solo di segni di manipolazione, niente di grave.
Sono volato fuori per vederlo di persona. Ho portato un durometro portatile sul rivestimento in circa 50 posizioni. La durezza era costante, il che era buono. Ma ancora non mi piacevano quei segni.
Alla fine abbiamo tagliato un campione da uno dei “sospettare” tubi e inviarli per la metallografia. Ciò che abbiamo scoperto è stato sorprendente. Durante il processo di espansione idraulica, c'era stata una certa contaminazione nel fluido pressurizzante. Particelle microscopiche si erano incastrate nella superficie del rivestimento. Niente che abbia influito sulle prestazioni di corrosione nel breve termine. Ma ad alto contenuto di cloruro, ambiente ad alta temperatura? Quelle particelle incorporate potrebbero diventare siti di inizio per la vaiolatura.
Abbiamo rifiutato l'intero lotto. Il produttore era furioso. Il programma del progetto ha subito un duro colpo. Ma tre anni dopo, quando quel campo è entrato in linea e ha iniziato a produrre, Ho ricevuto una chiamata dal responsabile dell'integrità dell'operatore. Avevano avuto alcuni problemi di corrosione in altre parti della struttura, ma il tubo rivestito? Perfetto. Nemmeno una fossa.
Quella esperienza mi ha insegnato qualcosa. La differenza tra un buon tubo rivestito e un ottimo tubo rivestito non è sempre nelle specifiche. È nel controllo del processo. È nella pulizia. Sta nell'attenzione ai dettagli durante la produzione.
La domanda sui costi a cui nessuno risponde onestamente
La gente me lo chiede continuamente: “Quanto è più economico il tubo rivestito meccanicamente rispetto al CRA solido?”
La risposta onesta è: dipende, e chiunque ti dia un solo numero mente.
Per una pianificazione standard da 12 pollici 40 tubo in 316L, potrebbe essere il tubo rivestito 40% più economico del solido 316L. Ma per un tubo da 20 pollici a parete pesante 625, il risparmio può essere 70% o più. Più spesso è il supporto in acciaio al carbonio, più risparmi, perché stai sostituendo una lega costosa con acciaio al carbonio economico.
Ma ecco la trappola. I costi di installazione sono diversi. La saldatura del tubo rivestito richiede più tempo. L'ispezione è più complicata. I raccordi e le flange necessitano di particolare attenzione. Pertanto il rapporto tra i costi di installazione potrebbe essere diverso dal rapporto tra i costi dei materiali.
Dico sempre ai clienti di fare un confronto dei costi totali di installazione, non solo un confronto dei costi dei materiali. E tenere conto del costo di un potenziale fallimento. Per un rischio basso, linea di iniezione dell'acqua a bassa temperatura, il tubo rivestito è un gioco da ragazzi. Per una temperatura elevata, linea del gas acido ad alta pressione con accesso limitato per la riparazione, forse la solida CRA inizia a sembrare di nuovo attraente.
Il futuro e perché sono preoccupato
Sarò onesto con te. L’industria dei tubi rivestiti si trova ad affrontare alcune sfide in questo momento.
Primo, disponibilità di materia prima. Il mercato delle leghe di nichel è instabile da anni. Tempi di consegna per 825 e 625 si stanno allungando. Alcuni progetti sono in attesa 12 mesi o più per i materiali di rivestimento. Ciò sta spingendo le persone verso alternative meno adatte o verso fornitori di qualità discutibile.
Secondo, carenza di competenze. Le persone che capiscono davvero i tubi rivestiti: la metallurgia, la produzione, le modalità di fallimento stanno andando in pensione. Io sono 58, e sono uno dei ragazzi più giovani nella comunità dell'analisi dei fallimenti. La conoscenza istituzionale sta uscendo dalla porta, e non sono sicuro che la prossima generazione sia pronta a coglierlo.
Terzo, la questione dell’idrogeno. Se il trasporto dell’idrogeno decollerà come tutti prevedono, avremo bisogno di enormi quantità di tubi rivestiti. Ma non comprendiamo ancora appieno le prestazioni a lungo termine. Ci sono programmi di ricerca in corso, ma richiedono tempo. Temo che la pressione commerciale supererà la comprensione tecnica.
E quarto, la spremuta di qualità. Ci sono produttori là fuori che prendono scorciatoie. Utilizzo di materiali di rivestimento di qualità inferiore, riducendo le pressioni di espansione, saltando i controlli di qualità. Se la passano liscia perché il tubo supera l'ispezione iniziale. Ma 5 anni lungo la strada, qualcuno avrà un problema molto costoso.
Le mie regole pratiche
Dopo 22 anni, L’ho ridotto ad alcune semplici regole. Non sostituiranno l’ingegneria adeguata, ma ti terranno fuori dai guai mentre stai facendo la giusta ingegneria.
Regola 1: Se non è possibile calcolare la pressione di contatto minima in ogni condizione prevista, non hai finito il disegno.
Regola 2: Lo spessore del rivestimento è la tua indennità di corrosione. Se specifichi 2,5 mm, questo è ciò che ottieni. Non dare per scontato di avere margine.
Regola 3: Le estremità saldate sono il punto debole. Spendi soldi lì.
Regola 4: Se il prezzo è troppo bello per essere vero, qualcuno sta saltando qualcosa.
Regola 5: Parla con le persone che hanno realizzato la pipa, non solo il rappresentante di vendita. Chiedi informazioni sul loro controllo di processo. Chiedi informazioni sui loro tassi di rifiuto. Chiedi informazioni sulla loro ultima indagine sul fallimento.
Regola 6: Per servizi critici, tagliare e testare almeno un giunto di produzione prima di accettare l'intero lotto. È un'assicurazione economica.
Un esempio recente che mi mantiene umile
L'anno scorso, Ho fatto consulenza su un progetto in Medio Oriente. Giacimento di gas gigante, CO₂ elevata, H₂S moderato, temperature intorno ai 120°C. Il cliente aveva richiesto un tubo rivestito da 825, 3fodera da mm, sembrava tutto a posto.
Ma durante la revisione dettagliata del progetto, Ho notato qualcosa. La pipeline aveva diverse sezioni che sarebbero state installate utilizzando l'avvolgimento. Il tubo verrebbe avvolto su un grande tamburo, trasportato, poi raddrizzato durante l'installazione.
Nessuno aveva controllato gli effetti di tale flessione sulla pressione di contatto del rivestimento.
Abbiamo eseguito una rapida FEA. Durante l'avvolgimento, le deformazioni di compressione all'interno della curva erano sufficientemente elevate da causare deformazioni locali del rivestimento nelle condizioni di fabbricazione. Non durante il funzionamento, durante l'installazione.
Alla fine abbiamo riqualificato il tubo con un rivestimento più spesso e un processo di espansione modificato per aumentare la pressione di contatto iniziale. Ha aggiunto costi e pianificazione. Ma se non lo avessimo colto, quel tubo avrebbe avuto rivestimenti allentati prima ancora di raggiungere il fondo del mare.
Il punto è, il tubo rivestito non è solo una scelta di materiali. È un sistema. Bisogna pensare ad ogni fase della sua vita: produzione, trasporto, Installazione, operazione, ispezione. Ciascuna fase impone carichi diversi su quel legame meccanico.
La linea di fondo
Il tubo rivestito meccanicamente è una soluzione brillante se applicato correttamente. Ha fatto risparmiare al settore miliardi di dollari rispetto alla solida CRA. Ha consentito progetti che altrimenti sarebbero stati economicamente impossibili.
Ma non è magia. Non è un sostituto per capire cosa stai facendo. Il collegamento tra il rivestimento e il tubo esterno è meccanico, non metallurgico. Ha dei limiti. Ha modalità di fallimento. Esige rispetto.
Diagrammi di analisi tecnica per la selezione dei tubi rivestiti meccanicamente
Disallineamento della gabbia di ancoraggio: Prima vs dopo la colata
Questo è ciò che continua a succedere quando non utilizzi un modello principale. La gabbia si sposta durante il posizionamento del calcestruzzo.
VISTA IN PIANTA - TOP DELLA FONDAZIONE
(GUARDANDO IN BASSO)
POSIZIONE DESIDERATA POSIZIONE EFFETTIVA
(Spec: ±1/8" Tolleranza) (Quello che abbiamo trovato in SC: 1.5" spostare)
N N
| |
| |
W-----+-----E W-----+-----E
| | X
| | X
S S X
XXX
Cage shifted SE
ANCHOR BOLT CIRCLE
(12 lo schema dei bulloni mostrato è semplificato)
Desiderato: ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
Found: ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ X X X X
(3 bulloni fuori posizione)
I calcoli su questo? Eccentricità e = 1.5 pollici. Su un monopolo da 120 piedi, quell'eccentricità crea un momento aggiuntivo:
Dove P è il carico verticale. Per un peso della torre di 50 kip, questo è un extra 6,250 piedi-libbre di flessione alla base che nessuno ha progettato. La torre non sta mai dritta. Nasce appoggiato.
Misurazione dell'idraulicità: Il controllo a 3 facce
La maggior parte degli equipaggi controlla da due lati. Su una torre triangolare, non è abbastanza. Ecco perché:
SEZIONE A-A ATTRAVERSO LA TORRE
(GUARDANDO DALL'ALTO)
Faccia A
/\
/ \
/ \
/ \
/ \
/ \
/ \
/ \
\ /
\ /
\ /
\ /
\ /
\ /
\ /
\/
Face C Face B
MEASUREMENT POINTS:
Posizioni del teodolite a intervalli di 120°:
Posizione 1: Sight along Face A
Position 2: Ruota di 120°, sight along Face B
Position 3: Ruota di 120°, sight along Face C
DEFLECTION READINGS (pollici in alto):
Torre "A" (Sembra dritto da due lati):
Faccia A: +1.0" (pende a nord)
Faccia B: +0.5" (pende NE)
Faccia C: -1.5" (pende SW) ← Problema!
Deflessione media = (1.0 + 0.5 - 1.5)/3 = 0.0
Ma deviazione massima = 1.5" → Twist present
Tower "B" (In realtà dritto):
Faccia A: +0.2"
Faccia B: +0.1"
Faccia C: -0.3"
Media = 0.0, massimo = 0.3" ✓
La svolta nella Torre A introduce una torsione in ogni connessione. I bulloni sulla faccia C subiscono un taglio maggiore di quello previsto. Questo è un fallimento per fatica in attesa di accadere.
Metodo del giro di dado: Progressione della tensione dei bulloni
Questo è ciò che accade all'interno di un bullone quando lo si stringe correttamente:
TENSIONE DEL BULLONE vs. ROTAZIONE DELLA DADO (Per bullone A325, 3/4" diametrox 4" lungo) Tension ^ | X <-- Finale: 1/3 giro | X (~28.000 libbre) | X | X | X | X | X | X | X | X | X | X | X | X | X |X <-- Stretto e stretto (~ 1.000 libbre) +------------------------------------> Rotazione 0 1/8 1/4 3/8 1/2 5/8 3/4 (gira) COME SI SENTE LA CHIAVE: Stretto e stretto: "Contatto... ancora un po'..." 1/8 giro: "Diventando fermo..." 1/4 giro: "Questo richiede impegno..." 1/3 giro: "GRUGNITO. OK, that's done." ZONA DI PERICOLO (Coppia eccessiva): 1/2 giro: "Perché sta diventando più facile? Oh cavolo..." (Il bullone cede, allungamento permanente, forza di serraggio ridotta)
La chiave dinamometrica mente. temperatura, lubrificazione, condizioni della filettatura: tutte influiscono sulla coppia. Ma l'allungamento è allungamento. Il metodo turn-of-nut non si preoccupa dell’attrito.
Movimento termico del cavo: Perché hai bisogno di cicli di servizio
Il cambiamento di temperatura fa espandere e contrarre i cavi. Questo è ciò che accade quando non lo permetti:
PERCORSO VERTICALE DEL CAVO - 100 ALTEZZA FT
(Posizione invernale vs estiva)
Connettore superiore Connettore superiore
| |
| |
| Inverno (-20° F) | Estate (+100° F)
| Cavo accorciato | Cavo allungato
| |
| |
| |
| ___/ Servizio
| / ciclo continuo
| / occupa
| / allentamento
| /
| /
| /
| /
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| /
| /
| /
| /
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| /
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| /
| /
| /
| /
| /
| /
| /
| /
| /
| /
|/
Bottom Connector Bottom Connector
CABLE LENGTH CHANGE:
ΔL = L × α × ΔT
For L = 100 piedi = 1200 inches
α (rame) ≈ 9.4 × 10⁻⁶ /°F
ΔT = 120°F (da -20°F a +100°F)
ΔL = 1200 ×9.4e-6× 120 = 1.35 inches
Without service loop: Quello 1.35 pollici tira il connettore.
Con anello di servizio: Il ciclo si apre/chiude, il connettore rimane inserito.
Il sito dell'Arizona che ho menzionato? Non avevano anelli. Notte d'inverno, -20°F ondata di freddo (raro, ma è successo). I cavi si sono ristretti 1.5 pollici. Ho staccato tre connettori dai jack. Silenzio radiofonico a 3 SONO. Il cliente non era felice.
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