Tub

gol cilindric solid: tuburi

tub cu secțiune pătrată

Țeavă de plumb, folosită în epoca romană în interiorul băilor .

Din punct de vedere geometric, un tub este un gol închis solid cu o secțiune constantă în formă și zonă. Un tub poate fi de origine naturală (cum ar fi un tub neural ) sau artificial. Deoarece în majoritatea cazurilor tubul este denumit un artefact , tuburile create de om vor fi descrise aici.

Un tub a cărui axă descrie o spirală se numește serpentină .

Istorie

Țevi obținute din bușteni, odată utilizate pentru transportul apei.

Este dificil de definit originea tubului. Nu este exclus faptul că în timpurile preistorice erau folosite trunchiuri goale pentru transportul fluidelor, dar acestea nu par a fi clasificate ca țevi.

În Egiptul antic, țevile de cupru erau folosite pentru transportul apei potabile: un exemplar, găsit în templul regelui Sa-Hu-Re din Abusir ^[1] și datând din 2750 î.Hr., este păstrat în Muzeul de Stat din Berlin. Tubul a fost obținut prin sertizarea unei plăci subțiri de cupru, până la obținerea unui diametru de 75 mm; planta (lungă de aproximativ 100 de metri) era alcătuită dintr-o serie de țevi, fiecare măsurând 75 cm ^[2] . În epoca romană existau țevi, de obicei metalice (plumb), pentru a transporta apa către orașe și în interiorul lor.

În perioada istorică mai recentă, fabricarea sistemului de țevi, a avut loc prin utilizarea unui "dop" (un fel de vârf ovoidal) care a produs cavitatea internă a tubului pentru împingerea sensului giratoriu laminând masa care urmează să fie formată, cu moara la „pasul pelerinului”, exact împotriva și în jurul coloanei vertebrale.

Utilizare

Principala utilizare a tuburilor este în mod evident transportarea fluidelor. Caracteristicile geometrice ale țevii, totuși, o caracterizează ca o structură ușoară (deoarece este goală) și cu un moment de inerție ridicat și, prin urmare, deosebit de potrivit pentru aplicații structurale, în special coloane supuse sarcinii maxime . Stâlpii de lumină, picioarele scaunelor metalice, stâlpii sunt tuburi chiar dacă, strict vorbind, nu au neapărat o secțiune constantă. Ca structură, există aplicații bine cunoscute ale formei tubulare: fuzelajul unei aeronave, de exemplu.

Prin urmare, este bine să se facă o primă distincție între:

Țevi pentru aplicații hidraulice
Țevi pentru aplicații mecanice

Tipuri

Furtunuri hidraulice

Conductele hidraulice sunt definite ca fiind potrivite pentru transportul fluidelor fără dispersie și constituie, așa cum s-a menționat, marea majoritate a conductelor produse. Aproape toate acestea au o secțiune circulară.

Țevi cu diametrul nominal intern

Inițial, denumirea tubului inch se potrivea cu diametrul său interior. Având în vedere diametrul interior al tubului, bazat pe tehnologia de producție originală, care a dus la o anumită grosime a pereților tubului, s-a obținut un diametru exterior corespunzător, care poate fi calculat din suma diametrului intern plus dublul grosimii. Din nou pe baza acestor dimensiuni, pentru fiecare diametru interior, a fost combinată o valoare corespunzătoare a standardului de filetare Whitworth pentru fitinguri și pregătirea capetelor țevilor la joncțiune ( filetare ), care este evident legată de diametrul exterior . De-a lungul timpului, îmbunătățirile producției și calitatea și rezistența materialelor utilizate au făcut posibilă reducerea grosimii peretelui conductei, economisind materialul și greutatea conductei, cu același debit. Acest lucru a creat problema că, dacă diametrul intern ar fi fost menținut constant, diametrul exterior al noilor țevi ar fi fost redus, creând necesitatea de a defini noi fire ușor diferite de cele definite de standardul Whitworth și, prin urmare, o serie complet nouă de fitinguri. În schimb, alegerea a rămas menținând diametrul extern staționar, menținând astfel compatibilitatea cu armăturile existente, dar renunțând astfel la corespondența dintre numele țevii și diametrul său real real. În consecință, diametrul interior a crescut și numele țevii nu mai corespunde cu diametrul său real real.

În general, conductele pentru aplicații sanitare respectă standarde dimensionale precise; standardizarea utilizată inițial esteANSI B36, standardul a fost preluat din sistemul european ISO 6708-1995.

Țevile sunt clasificate în funcție de un diametru nominal care se referă, numai pentru orientare, la diametrul interior al țevii.
Diametrele nominale constituie o serie de valori neschimbabile.

În SUA (și, în general, în industria petrolieră ), diametrele nominale (prescurtate cu abrevierea NB , adică alezaj nominal, alezaj nominal) sunt exprimate în inci "nominali", în timp ce în utilizarea europeană ISO 6708-1995 sunt exprimate în mod egal cu desemnări nominale. Valorile dimensionale ale conductelor corespund în mod absolut în cele două sisteme.

Conducte de beton pentru canalizare.

NB	DN	Ø _și	NB	DN	Ø _și
[în]	[mm]	[mm]	[în]	[mm]	[mm]
⅛	6	10.3	3	80	88,9
¼	8	13.7	3½	90	101.6
⅜	10	17.2	4	100	114.3
½	15	21.3	5	125	141.3
¾	20	26.7	6	150	168.3
1	25	33.4	8	200	219.1
1¼	32	42.2	10	250	273.1
1½	40	48.3	12	300	323,9
2	50	60.3	16	400	406.4
2½	65	73.0	20	500	508

Peste 500, DN crește cu 100 cu 100 mm (iar NB cu 4 cu 4 inci). În legăturile externe sunt indicate tabele mai largi decât aceasta.

Pe lângă definirea diametrelor, standardul ANSI B36.10 stabilește și o serie de grosimi normalizate, în funcție de diametrul conductei. Această serie de grosimi este cunoscută sub numele de program , (adesea abreviat cu Sch.), Prin asonanță cu termenul englezesc Program , program, serie. Se stabilesc numere de program, multipli de 10, care determină aproximativ o rezistență constantă la presiunea țevilor cu diametre diferite, dar același program. De exemplu, țeava DN 50 (NB 2 ") este disponibilă comercial cu grosimi în conformitate cu anexa 40 (3,91 mm) anexa 80 (5,54 mm) și anexa 160 (8,74 mm).

În cazul țevilor din oțel inoxidabil, programele sunt multipli de 5 și cu sufixul S; conducta DN 50 program 5S are o grosime de 1,65 mm, program 10S 2,77 mm, program 40S și 80S la fel ca 40 și respectiv 80 (dar acest lucru nu este întotdeauna cazul).

În practica rafinăriilor, API-ul standard "paralel" 5L este utilizat pe scară largă, care definește grosimile ca un program standard ( STD ), foarte puternic ( XS - armat), dublu extra puternic ( XXS - dublu armat). Seriile ANSI și API sunt parțial corespunzătoare, deși API-ul este limitat la doar trei serii de grosime.

Conducta STD de 2 "este echivalentă cu Schema 40 (3,91 mm grosime); 2" XS până la Schema 80 (5,54 mm), în timp ce 2 "XXS (11,07 mm grosime) nu corespunde niciunei planificări ANSI.

Țevi cu diametru nominal extern

Odată cu dezvoltarea producției de tuburi prin extragere și extrudare , dar și pentru tuburile obținute din tablă electrosudată, procesele care permit caracteristici dimensionale mult mai precise, sau productivitate mai mare, s-au consolidat, în special în producția de tuburi din oțel carbon, sau aliaj (exemplu: inoxidabil) cu pereți subțiri, calibrați sau în alte materiale decât oțelul ( cupru , polivinil , polietilenă etc.), un standard de producție cu un diametru exterior nominal , acest standard, care este utilizat atât pentru țevi cu Anglo -Măsuri de saxon (tuburi de inch), atât pentru tuburi metrice, se adoptă denumirea diametrului (exterior) al tubului, urmată de grosimea peretelui.

În timp ce termenul „ țeavă ” este preferat pentru denumirea tradițională engleză pentru desemnarea în general a țevilor cu diametru „intern nominal”, termenul „ Tubing ” este utilizat pentru tuburile cu diametru „extern extern”.

Clasificarea după comportamentul sub sarcină

Pe baza comportamentului sub sarcinile externe care acționează, conductele subterane sunt împărțite în două categorii:

țevi rigide : precum țevi din gresie, ciment și metal (în principal oțel și fontă sferoidală) - rezistă la sarcini externe (greutatea terasamentului, suprastructuri rutiere, trafic vehicul etc.) datorită rezistenței mecanice a materialului din care tubul este inventat. Prin urmare, o țeavă rigidă, odată așezată, nu are nevoie de colaborarea șanțului de așezare și a bonturilor pentru a rezista sarcinilor suprapuse;
țevi flexibile : această categorie include toate țevile din plastic, cum ar fi cele din PVC și polietilenă , au tendința de a se deforma în funcție de axele diametrale sub efectul greutății proprii și al sarcinilor insistente. Prin urmare, pentru a garanta secțiunea țevii neschimbată odată îngropată, nu este posibil să ne bazăm doar pe rezistența mecanică a țevii, ci și pe acțiunile externe reprezentate de bontul țevii, care trebuie format cu materiale adecvate și compactat până la valori mari de compresie; prin urmare, pentru aceste țevi, metodele de așezare și umplere sunt fundamentale.

Clasificarea pe materiale

Tevi metalice.

Tuburile sunt profile cilindrice care pot lua dimensiuni diferite și au caracteristici diferite în funcție de funcțiile pe care sunt chemați să le îndeplinească. Alegerea unei țevi care trebuie utilizată într-o țeavă ține cont de:

material din care este formată conducta;
tipul de construcție al conductei;

Odată ce acești doi parametri au fost selectați, alegerea tubului implică identificarea diametrului (în raport cu debitul fluidului de transportat) și alegerea grosimii. În ceea ce privește acestea din urmă, sunt adoptate rapoarte care permit calcularea acestuia atât în faza operațională, cât și în cazul testării hidraulice. Mai jos este o listă a tipurilor de țevi, distincte în funcție de material, care sunt frecvent utilizate în practica industrială și civilă.

Țevi din oțel

Există diferite modele de țevi de oțel care pot fi distinse în funcție de caracteristicile fluidului care urmează să fie transportat, de temperatura și presiunea acestuia și de caracteristicile mediului în care va fi plasată conducta.

Tuburi filetabile

Sunt țevi de oțel nealiat ușor de prelucrat (Fe 330). Pot avea capete netede sau filetate cu fire conice sau cilindrice. Dimensiunile variază de la DN 10 la 150 și presiuni până la PN 25.

Țevi zincate

Conducte speciale care sunt utilizate în acele cazuri în care se dorește evitarea oxidării materialului care ar duce la poluarea fluidului transportat. Tuburile în cauză sunt plasate în băi speciale de zinc și excesul de material este eliminat cu o prelucrare ulterioară.

Țevi pentru presiune ( clasificare PED )

Țevile metalice pentru utilizare sub presiune "PED" nu constituie un anumit tip de țevi pentru materiale sau dimensiuni, dar discriminează, în funcție de tipul de fluid transportat (pericol), de dimensiunea țevii (masa de fluid conținută) și de funcționare presiunea, aplicarea sau nu a unor reguli speciale suplimentare de certificare pentru calitatea materialului utilizat pentru conductă, certificarea documentară cu identitatea și calificarea operatorilor care au efectuat prelucrarea semnificativă (de exemplu sudarea) conductei și, pentru utilizare , orice alte inspecții periodice certificate ale produsului în timp (de exemplu: detectarea oricărei coroziuni) conform reglementărilor de aplicare.

În acești termeni, conducta este complet asimilată unui „sistem sub presiune”, cum ar fi un cazan sau un rezervor sub presiune. Aplicarea legislației este dedicată în principal controlului conductelor cu diametru mare, la presiuni ridicate și cu fluide periculoase; asigură diferite niveluri (categorii sau clase) de certificare în funcție de fluid, diametru și presiune. Legislația stabilește, de asemenea, condițiile care nu fac obiectul aplicării sale (conducte neclasificate).

Țevi pentru aplicații mecanice

Sunt țevi de oțel nealiate sau slab aliate de calitate utilizate în general pentru construirea pieselor și componentelor instalațiilor și mașinilor (bucșe, suporturi, distanțiere, piulițe etc.)

Țevi pentru conducte

Același subiect în detaliu: țeavă pentru conducte .

Această categorie include țevile din oțel carbon care sunt utilizate în general la transportul apei, produselor petroliere sau gazelor naturale.

Cele mai utilizate sunt cele sudate:

cu sudare longitudinală ( țevi sudate longitudinal );
cu sudură elicoidală ( țevi sudate în spirală ).

Procesul de fabricație a tuburilor de oțel sudat a fost inventat în anii 1920 de britanicii James Russell și Cornelius Whitehouse în timpul dezvoltării complete a primei revoluții industriale anglo-saxone.

următorii pași în dezvoltarea tehnicii de fabricație a țevilor sudate din oțel au fost:

brevetul procesului de sudare continuă a lui Fretz-Moon (SUA 1923);
dezvoltarea metodei de sudare cu arc scufundat pentru fabricarea țevilor cu diametru mare
introducerea rezistenței electrice și a sudării prin inducție .

În 1864, conducta sudată a fost folosită de Samuel van Syckel pentru construirea în Pennsylvania a primei conducte de petrol cu un diametru de 2 "și o lungime de 8 km.

De atunci, țevile de oțel au continuat să își mențină poziția de lider în construcția sistemelor de transport a fluidelor pentru uz civil și industrial.

Tevi comerciale

Țevi din oțel nealiat (Fe 320) adecvate pentru transportul fluidelor pentru care este necesară integritate etanșă și dimensiuni până la DN 600.

Tevi speciale

Sunt țevi din aliaj de oțel inoxidabil potrivite pentru lucrul în condiții critice și, prin urmare, cu fluide care au o temperatură ridicată sau o agresivitate chimică ridicată, sunt produse și fără sudare.

Tevi de cupru

Sunt țevi din cupru și au caracteristici de conductivitate termică ridicată și o anumită fezabilitate (stare fizică recoaptă). Sunt de dimensiuni mici-medii și datorită caracteristicilor lor sunt frecvent utilizate în sistemele menajere pentru transportul apei (apă potabilă, încălzire tradițională și radiantă), combustibil, motorină și fluide pentru sistemele solare. Conductele de cupru sunt utilizate și în domeniul climatizării și refrigerării, precum și pentru transportul gazelor medicale. Țevile din aliaje de cupru, alamă și cupronickel sunt de asemenea utilizate, în special în sectorul marin.

Țevi sferoidale din fontă

Tuburi obținute din centrifugarea magneziului în fontă gri. Au o rezistență bună la coroziune, dar pe de altă parte au o greutate mare pe unitate de lungime. Acest parametru trebuie luat în considerare, de exemplu, la dimensionarea suporturilor care vor trebui să susțină conductele. Ele pot rezista la presiuni de până la PN 10 și datorită caracteristicilor lor sunt utilizate în transportul de apă, produse petroliere sau gaze naturale, în special în conductele subterane.

Țevi de beton armat normale și precomprimate

Același subiect în detaliu: țevi de beton .

Țevi de plastic

Scaun cu tub (cunoscut și sub numele de " Tubo "): scaun iconic cu design italian radical obținut prin combinarea tuburilor din PVC căptușite cu cauciuc spumant. ( Joe Colombo pentru Flexform , Italia, 1969)

Sunt țevi care sunt din ce în ce mai utilizate datorită caracteristicilor de ușurință, flexibilitate, rezistență la coroziune, proprietăți dielectrice, inerție față de cele mai frecvente fluide, cum ar fi gazul de joasă presiune sau apa. Limita acestor conducte constă în valorile scăzute de presiune și temperatură pe care le pot rezista, o altă limită este aceea de a avea coeficienți mari de expansiune liniară, astfel încât, dacă sunt supuși unor variații mari de temperatură, suferă alungire sau scurtare. Cele mai utilizate materiale în construcția acestor țevi sunt:

PVC (clorură de polivinil)
PE (polietilenă)
PEX (polietilenă reticulabilă)
PP (polipropilenă)
PVDF (polivinilfluorură)

Trebuie avut în vedere faptul că aceste țevi se îmbătrânesc atunci când sunt expuse la lumina soarelui. Datorită proprietăților lor, acestea sunt utilizate în transportul apei potabile sau reziduale, lichidelor alimentare, produselor chimice.

Aceste furtunuri, atunci când sunt realizate din cauciuc și utilizate pe mijloacele de transport, pot fi de tip pânză sau cu un strat de împletitură metalică, pentru a crește presiunea maximă de funcționare.

Tuburi de sticlă

Tuburile de sticlă sunt utilizate în aplicații speciale, de exemplu pentru manipularea substanțelor puternic acide.

Clasificare pe baza fluidului transportat

Țeavă din polietilenă pentru manipularea gazelor.

Țevile se pot distinge și în funcție de fluidul transportat. În acest caz, ne referim la culorile distinctive de bază și indicațiile de cod.

Indicațiile codului constau din:

culori de siguranță
date care indică natura fluidului (de exemplu, compoziția chimică).

Culorile distinctive de bază se găsesc pe tub în benzi cu o grosime adecvată, iar cele principale sunt prezentate în următorul tabel ^[3] :

Culoare	Fluid transportat	Scris
verde (RAL 6032)	apă	alb
albastru deschis	aer comprimat	Negru
violet deschis	alcalin	alb
portocaliu (RAL 2010)	acizi	alb
argintiu (RAL 9006)	apă supraîncălzită sau abur	Negru
maro (RAL 8007)	uleiuri minerale e combustibili lichizi	alb
roșu (RAL 3000)	prevenire incendiu	alb
galben ocru (RAL 1024)	gaz (cu excepția aerului)	Negru
galben (RAL 1021)	Fluide periculoase	Negru
negru	alte fluide	alb
galben	fluide periculoase	Negru
alb	Agenti oxidanti	Negru

Dimensionarea țevilor

Calculul greutății țevilor de oțel

Este posibil să se calculeze greutatea unei țevi de oțel pe metru liniar; această operațiune este necesară pentru estimări de lucru, nu atât pentru măsuri standard (există o largă disponibilitate a tabelelor în special pe broșuri comerciale), cât și pentru dimensiuni speciale sau pentru produse obținute prin desen , calandrare sau forjare . Formula care trebuie aplicată pentru calcul este următoarea:

P_{m}={\frac {(D_{e}-s)\cdot s}{40,549}}

{\ displaystyle P_ {m} = {\ frac {(D_ {e} -s) \ cdot s} {40,549}}}

{\ displaystyle P_ {m} = {\ frac {(D_ {e} -s) \ cdot s} {40,549}}}

unde Pm este greutatea pe metru, De diametrul exterior, s grosimea (în mm) și 40.549 este o constantă fixă; sau:

P_{m}={\frac {(D_{e}-s)\cdot s\cdot \pi \cdot 7,85}{1000}}

{\ displaystyle P_ {m} = {\ frac {(D_ {e} -s) \ cdot s \ cdot \ pi \ cdot 7,85} {1000}}}

{\ displaystyle P_ {m} = {\ frac {(D_ {e} -s) \ cdot s \ cdot \ pi \ cdot 7,85} {1000}}}

unde Pm este greutatea pe metru, De diametrul exterior, s grosimea (în mm) și 7,85 este greutatea specifică a oțelului.

Calculul grosimii unui tub

Grosimea unui tub poate fi obținută din următoarea expresie ^{[ fără sursă ]} :

s={\frac {PN\cdot d_{e}}{20\sigma _{am}+PN}}

{\ displaystyle s = {\ frac {PN \ cdot d_ {e}} {20 \ sigma _ {am} + PN}}}

{\ displaystyle s = {\ frac {PN \ cdot d_ {e}} {20 \ sigma _ {am} + PN}}}

unde s este grosimea în mm, PN este presiunea nominală în bari, ^[4] d _e este diametrul exterior al țevii în mm, $\sigma _{am}$ ${\ displaystyle \ sigma _ {am}}$ ${\ displaystyle \ sigma _ {am}}$ este tensiunea maximă admisibilă (care depinde de materialul țevii este fabricat din), exprimată în N / ^mm2.

Notă

^ Jurnalul Sahura ( PDF ). Adus pe 12 martie 2017 .
^ G.Bearzi și V. Bearzi, Arhitectura plantelor. Dintr-o cercetare ilustrativă a trecutului, o perspectivă pentru viitorul apropiat , Tecniche Nuove, 1997, pp. 21, 384, ISBN 9788848101301 .
^ UNI 5634-97
^ Aceasta este presiunea de lucru maximă așteptată.

Bibliografie

Giuseppe Bearzi și Vittorio Bearzi, Arhitectura plantelor. Dintr-o cercetare ilustrativă a trecutului, o perspectivă pentru viitorul apropiat , Tecniche Nuove, 1997, p. 384, ISBN 9788848101301 .
( EN ) ASME B31.3 Process Piping Guide, Revision 2 ( PDF ), at engstandards.lanl.gov , Los Alamos National Laboratory - Engineering Standards Manual OST220-03-01-ESM. Adus pe 12 martie 2017 .
( EN ) Seismic Design and Retrofit of Piping Systems ( PDF ), pe americanlifelinesalliance.org , site-ul American Lifelines Alliance. Adus la 12 martie 2017 (arhivat din original la 26 februarie 2017) .
( EN ) Inginerie și proiectare, conducte de proces lichid. Manual de inginer, întreg document ( PDF ), pe publications.usace.army.mil (arhivat din original la 22 februarie 2013) .
(EN) Index of US Army Corps of Engineers, EM 1110-l-4008, mai 1999 , pe publications.usace.army.mil (depus de 'url original 10 februarie 2013).
Los Alamos National Laboratory Engineering Manual Standards OST220-03-01-ESM
Corpul de ingineri al armatei SUA , EM 1110-l-4008, mai 1999

Elemente conexe

Alte proiecte

Wikționarul conține dicționarul lemă « tub »
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere pe tub

linkuri externe

echivalența dintre DN și NB , pe engineeringtoolbox.com .
Diametrul și grosimea seriei conform ANSI , pe engineeringtoolbox.com .

Controlul autorității	Tezaur BNCF 5476 · LCCN (EN) sh85102328 · GND (DE) 4050395-1 · NDL (EN, JA) 00.569.016

Portal de proiectare	Portal de inginerie
Portal mecanic	Portal de știință și tehnologie

[1] Jurnalul Sahura ( PDF ). Adus pe 12 martie 2017 .

[2] G.Bearzi și V. Bearzi, Arhitectura plantelor. Dintr-o cercetare ilustrativă a trecutului, o perspectivă pentru viitorul apropiat , Tecniche Nuove, 1997, pp. 21, 384, ISBN 9788848101301 .

[3] UNI 5634-97

[4] Aceasta este presiunea de lucru maximă așteptată.

[1]

[2]

[3]

[4]