Dans les centres industriels et les systèmes circulatoires des bâtiments, les réseaux de pipelines remplissent discrètement la tâche essentielle du transport de l'énergie et des matériaux.Fonctionnement continu dans des conditions difficiles de fluctuations de températureCes systèmes reposent sur un composant souvent négligé pour leur protection: le joint de dilatation.
Le rôle essentiel des articulations de dilatation
L'expansion et la contraction thermiques sont des phénomènes physiques fondamentaux qui affectent tous les systèmes de pipelines.Le degré de ce mouvement dépend du matériau du tuyau, la longueur et les différences de température.
Considérez une section de 100 pieds de tuyau en acier de 4 pouces. Lorsqu'il est chauffé à 200°F, l'expansion thermique génère plus de 120 000 livres de force de poussée suffisantes pour plier ou rompre les tuyaux et endommager les équipements connectés..Les tuyaux de gaz montés sur les toits et exposés à une chaleur extrême peuvent se tordre comme des serpents, créant de graves risques pour la sécurité.
Sans joints de dilatation, ces contraintes thermiques s'accumulent, provoquant potentiellement:
- Des fuites:Le stress peut desserrer ou rompre les connexions des tuyaux.
- Déformation:Les tuyaux peuvent se plier ou se déformer, compromettant l'intégrité du système
- Dommages au matériel:Les contraintes transférées peuvent endommager les machines connectées
- Échec du système:Les cas extrêmes peuvent entraîner des pannes catastrophiques.
Calculs de l'expansion thermique
Une bonne conception du système de tuyauterie nécessite des calculs précis de l'expansion thermique.par exempleLes normes ASHRAE fournissent des lignes directrices pour le calcul du mouvement thermique et de la flexibilité du système.
Les formules clés sont les suivantes:
Expansion linéaire:Le nombre de fois où les données sont utilisées est le nombre de fois où elles sont utilisées.
où ΔL est la variation de longueur, α est le coefficient, L est la longueur initiale et ΔT est la différence de température.
Expansion du volume:Les données de référence doivent être fournies à l'autorité compétente.
où ΔV est le changement de volume, β est le coefficient volumétrique et V est le volume initial.
Types de joints d'expansion de tuyaux
Joints sous pression interne
Les joints de dilatation de Bellows:Compacts et rentables, ils gèrent le mouvement axial dans des applications à haute température comme les systèmes d'échappement.
Les joints de dilatation sans paquetage:Conçus pour les applications à vapeur à haute pression, ils permettent le remplacement de l'emballage pendant le fonctionnement, mais nécessitent un ancrage important et une maintenance régulière.
Joints soumis à une pression externe
Les chutes de pression extérieure:La pression agit à l'extérieur des soufflets, permettant un plus grand mouvement axial avec une stabilité accrue pour les applications exigeantes.
Compensateurs de cuivre:Ces unités fiables et sans entretien assurent une compensation des mouvements axiaux, généralement utilisées dans les systèmes de chauffage.
Des joints d'expansion de tuyaux métalliques (Metraloop)
Ces joints polyvalents permettent un mouvement multidirectionnel (axial, latéral et angulaire) avec des exigences d'ancrage minimales, bien que le coût soit plus élevé.
Solutions de systèmes de vapeur à haute pression
Les boucles de tuyauterie traditionnelles nécessitent beaucoup d'espace, tandis que des alternatives telles que les joints à double bascule ou à cardan offrent des solutions compactes pour le mouvement axial et latéral dans des zones confinées.
Calculs de la force d'ancrage
La charge totale d'ancrage est composée de trois éléments:
- Poussée sous pression:Pression interne agissant sur la zone du soufflet
- Charge de souplesse:Force requise pour déplacer le joint
- Résistance au frottement:Résistance des supports de tuyauterie
Installation et maintenance
Il est essentiel d'avoir une bonne orientation et d'être bien ancré, car une règle classique prévoit que le premier guide soit à 4 diamètres du joint, le second à 14 et le troisième à 40 diamètres.Les accrochages ne devraient jamais servir de guides..
Les principales considérations sont les suivantes:
- Inspection des dommages avant l'installation
- Vérification des spécifications
- Nettoyage adéquat des pipelines
- Respect des directives du fabricant
- Inspections régulières après installation
Scénarios d'application
- Systèmes de chauffage
- Réseaux de distribution de vapeur
- Usines pétrochimiques
- Installations de production d'électricité
- Pièces de tuyauterie pour bâtiments
Votre message doit contenir entre 20 et 3 000 caractères!