Ranhura em tubos – Estresse da tubulação

Outra preocupação é a capacidade de uma junta ranhurada para se manter adequadamente sob carga. Independentemente do tipo de junta de tubo, um tubo sob carga exibe duas formas de tensão: longitudinal e de aro. A tensão longitudinal é uma tensão de tração, tendendo a esticar o tubo axialmente. Uma falha do esforço longitudinal produz uma fratura circunferencial. O estresse do arco é  uma expansão radial e o modo de falha potencial é uma divisão longitudinal. Os cálculos para determinar o estresse também mostram que o estresse do arco será duas vezes o estresse longitudinal:

Tensão do arco = (P x OD) / (2 x Tw)

Tensão longitudinal = (P x OD) / (4 x Tw),

P é a pressão da linha, OD é o diâmetro externo e Tw é a espessura da parede. Isso significa que as falhas por estress são mais prováveis ​​de ocorrer ao longo do comprimento do tubo – em uma costura de solda, por exemplo – não na circunferência do tubo.

    “O ranhuramento por laminação foi desenvolvido há mais de 50 anos para tubos leves ou de parede fina”

    – Gary Trinker

Tudo o mais sendo igual, uma diminuição na espessura da parede resulta em um aumento na tensão do arco. Em uma junção ranhurada, o alojamento do acoplamento, que engata na ranhura, impede a expansão diametral e reforça o tubo. Isso sugere que a técnica ranhurada não produz maior estresse de aro e, portanto, não enfraquece o tubo. Qualquer aumento potencial na dureza do tubo, redução na resistência à tração ou redução no alongamento que o processo de ranhuramento por laminação produz não tem efeito na capacidade de pressão da junta e as mudanças do material do tubo são comparáveis ​​a quaisquer outras operações de fabricação de conformação a frio.

A ranhura por corte reduz a espessura da parede, removendo uma estreita faixa circunferencial de material da superfície externa. A tensão do arco permanece aproximadamente a mesma porque a ranhura é estreita e reforçada pela espessura total da parede do tubo em ambos os lados da ranhura. A ranhura também é reforçada pela chave de acoplamento engatada na ranhura, impedindo que ela se expanda diametralmente. No entanto, a tensão longitudinal aumenta proporcionalmente com a diminuição da espessura da parede. Portanto, se uma metade da espessura da parede original permanecer, a tensão longitudinal é dobrada ou aproximadamente igual à tensão do arco.

 

Como a profundidade da ranhura usinada no tubo de espessura de parede padrão remove apenas cerca de um terço da espessura original da parede do tubo, a tensão do arco permanece maior do que a tensão longitudinal. Qualquer falha por excesso de tensão continua a ocorrer ao longo do comprimento do tubo, não na ranhura, demonstrando que a área da ranhura não é mais fraca do que o corpo longitudinal do tubo. Novamente, isso significa que a ranhura não compromete a força das articulações.

A classificação de pressão em uma junta de tubulação mecânica ranhurada é determinada considerando todos os componentes envolvidos. O tubo ranhurado não tem classificação sem o acoplamento correspondente e as classificações de acoplamento são uma função do material da tubulação e da espessura da parede. A classificação de juntas de tubos publicada de cada fabricante é calculada ou testada em tubos que contêm uma ranhura, o que significa que qualquer efeito potencial da ranhura na resistência do tubo é incorporado à classificação de desempenho do acoplamento.

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