ASTM D2992-22 Standardowa praktyka uzyskiwania podstawy projektowania hydrostatycznego lub ściskającego dla rur i złączek z włókna szklanego (żywicy termoutwardzalnej wzmocnionej włóknem szklanym)

Norma ASTM D2992-22 dotycząca uzyskiwania hydrostatycznej lub ciśnieniowej podstawy projektowania rur i kształtek z włókna szklanego (żywicy termoutwardzalnej wzmocnionej włóknem szklanym), opracowana przez Amerykańskie Towarzystwo Badań i Materiałów (ASTM) , opisuje dwie procedury uzyskiwania hydrostatycznej lub ciśnieniowej podstawy projektowania rur z włókna szklanego poprzez ocenę danych regresji wytrzymałości uzyskanych w wyniku badania rur lub kształtek z tego samego materiału i konstrukcji, pojedynczo lub w zespołach: procedurę A (cykliczną) i procedurę B (statyczną). Zarówno rury z żywicy termoutwardzalnej wzmocnionej włóknem szklanym, jak i rury z zaprawy polimerowej wzmocnionej włóknem szklanym są rurami z włókna szklanego. W rozumieniu niniejszej normy, polimer nie obejmuje polimerów naturalnych.

Aplikację tę można wykorzystać do określenia naprężeń hydrostatycznych dla rur z włókna szklanego, gdzie stosunek średnicy zewnętrznej do grubości ścianki wynosi 10:1 lub więcej.

To ograniczenie, oparte na teorii projektowania cienkościennych rur, służy dalszemu ograniczeniu jego zastosowania do ciśnień wewnętrznych wynoszących około 20 procent projektowego naprężenia hydrostatycznego uzyskanego z równania naprężenia obwodowego. Na przykład, jeśli obliczeniowe naprężenie hydrostatyczne wynosi 34500 kPa, jest ono ograniczone do ciśnienia wewnętrznego wynoszącego około 6900 kPa, niezależnie od średnicy rury.

Kiedy długie (ciągłe) włókna szklane są celowo umieszczane tak, aby wytrzymywały zamierzone warunki obciążenia ciśnieniem (tj. badanie ciśnienia na swobodnym końcu i owinięcie włókna szklanego pod kątem 654,7 stopnia), wyniki tego zastosowania zapewniają, że ta sama rura ma niższą (nieniszczącą) temperaturę niż są typowe w normalnych zastosowaniach rurociągów) mogą być zbyt konserwatywne w przewidywaniu długoterminowej wydajności rur z włókna szklanego podczas pracy pod naprężeniami.

Wszystkie punkty danych w analizie muszą znajdować się w tym samym trybie awaryjnym. Praktyka ta może nie odzwierciedlać dokładnie okresu użytkowania rury, jeżeli zapobiega się pełzaniu plastycznemu żywicy, powodując uszkodzenie rury w wyniku niezamierzonego pękania osnowy żywicy lub innych nieprzewidywalnych rodzajów uszkodzeń.

Ta aplikacja stanowi podstawę do projektowania ciśnień dla produktów lub systemów o skomplikowanych kształtach, w których złożone pola naprężeń poważnie utrudniają stosowanie naprężeń obwodowych.

Zamknięcia końcówek próbek w podstawowych metodach testowych mogą być ograniczone lub swobodne, co prowadzi do pewnych ograniczeń. Na końcach utwierdzonych próbki są poddawane naciskowi wewnętrznemu tylko w kierunku obwodowym, a podstawa obliczeniowa ciśnienia obowiązuje tylko dla naprężeń występujących w kierunku obwodowym. Na wolnych końcach próbki poddaje się naciskowi wewnętrznemu zarówno w kierunku obwodowym, jak i wzdłużnym, tak że naprężenie obwodowe jest dwukrotnie większe od naprężenia wzdłużnego. Praktyka ta może nie mieć zastosowania w przypadku oceny naprężeń wytwarzanych przez obciążenia, gdy naprężenie podłużne przekracza 50 procent podstawy obliczeniowej na ściskanie.

Na potrzeby niniejszego standardu mają zastosowanie następujące terminy i definicje:

• Zamknięcie, wolny koniec, jest urządzeniem lub mechanizmem uszczelniającym przymocowanym do końca badanej próbki. W ten sposób ciśnienie wewnętrzne wytwarza w badanej próbce oprócz naprężeń obwodowych i promieniowych podłużne naprężenia rozciągające.
• Zamknięcie to urządzenie lub mechanizm uszczelniający, który opiera się na utwierdzonym końcu, pręcie przechodzącym przez próbkę do badań lub na konstrukcji zewnętrznej, która przeciwstawia się końcowej sile nacisku wytwarzanej przez ciśnienie wewnętrzne. W ten sposób ogranicza naprężenia w (płaskich) próbkach jedynie do kierunku obwodowego i promieniowego.
• Nieprawidłowość to jakiekolwiek przewodzenie cieczy testowej przez korpus próbki (czy to przez pęknięcie ścianki, lokalny wyciek, czy wyciek z odległości większej niż jedna średnica od zamknięcia końcówki).
• Rura z włókna szklanego to produkt rurowy zawierający wzmocnienie z włókna szklanego osadzone w utwardzonej żywicy termoutwardzalnej lub otoczone przez nią. Struktura kompozytu może zawierać wypełniacze kruszywowe, ziarniste lub płytkowe, substancje tiksotropowe, pigmenty lub barwniki. Można uwzględnić termoplastyczne lub termoutwardzalne wykładziny lub powłoki.
• Rura ze wzmocnionej zaprawy polimerowej to rura z włókna szklanego zawierająca kruszywo.
• Wzmocniona rura z żywicy termoutwardzalnej to rura z włókna szklanego, która nie zawiera kruszywa.
• Naprężenie obwodowe to naprężenie rozciągające spowodowane ciśnieniem wewnętrznym w kierunku obwodowym na ściance produktu rurowego. Napięcie obręczy oblicza się za pomocą równania ISO. Naprężenie obwodowe należy określać wyłącznie na płaskich, pustych w środku próbkach cylindrycznych. Ocena produktu o bardziej złożonych kształtach może opierać się na ciśnieniu.
• Podstawą obliczenia hydrostatycznego jest naprężenie obwodowe opracowane dla rury z włókna szklanego w tym zastosowaniu i pomnożone przez współczynnik projektowy usługi w celu uzyskania obliczeniowego naprężenia hydrostatycznego.
• Obliczeniowe ciśnienie hydrostatyczne to szacowane maksymalne wewnętrzne ciśnienie hydrostatyczne, które można przykładać do elementu rurociągu cyklicznie (procedura A) lub w sposób ciągły (procedura B) z wysokim stopniem pewności, że element nie ulegnie uszkodzeniu.
• Obliczeniowe naprężenie hydrostatyczne to szacowane maksymalne naprężenie rozciągające w kierunku obręczy spowodowane wewnętrznym ciśnieniem hydrostatycznym w ściance rury, które może być przykładane cyklicznie (procedura A) lub w sposób ciągły (procedura B) z dużym stopniem pewności, że rura nie będzie ponieść porażkę.

Wśród licznych badań, pomiarów, analiz i ocen przeprowadzonych dla przedsiębiorstw z różnych sektorów, nasza firma, dzięki przeszkolonemu i fachowemu personelowi oraz zaawansowanemu sprzętowi technologicznemu, ustaliła „ASTM D2992-22 Ciśnienie hydrostatyczne lub ciśnieniowe dla włókna szklanego (wzmocnionego włóknem szklanym żywicy termoutwardzalnej) rur i kształtek” Świadczy także usługi testowania określone w standardzie „Standardowa praktyka uzyskiwania podstaw projektowych”.