Introduzione

All'interno di un tubo SRTP, il filo d'acciaio non scorre in modo casuale attraverso la parete.

Segue un percorso elicoidale attorno al tubo e l'angolo di tale percorso fa parte della progettazione strutturale del tubo.

Questo dettaglio è facile da trascurare perché non è visibile dalla superficie finita del tubo. Tuttavia, cambiando l'angolo di avvolgimento, cambia la direzione in cui funziona il rinforzo in acciaio. Per un tubo in pressione, ciò è direttamente correlato al modo in cui il rinforzo risponde quando la pressione interna dell'acqua agisce sulla parete del tubo.

Questo è il motivo per cui l'angolo di avvolgimento non può essere scelto semplicemente in base alla comodità di produzione.

Parametri della tubazione SRTP

La configurazione effettiva del rinforzo dipende dal diametro del tubo, dalla pressione nominale e dal design strutturale.

Il filo non funziona in una sola direzione

Un filo di acciaio ha la massima capacità di trazione lungo la sua stessa lunghezza.

Una volta avvolto il filo attorno a un tubo, tuttavia, la sua direzione non è più puramente assiale o puramente circonferenziale.

Il filo forma un'elica.

Parte della sua direzione segue la circonferenza del tubo, mentre un'altra parte segue la lunghezza del tubo. L'angolo di avvolgimento determina il rapporto tra questi due componenti.

Questo è il motivo fondamentale per cui l'angolo è importante.

La pressione interna tende ad espandere la parete del tubo. L'armatura in acciaio deve essere predisposta in modo tale da poter partecipare efficacemente alla resistenza ai carichi risultanti.

La modifica dell'angolo modifica la direzione dell'armatura in acciaio, anche se l'acciaio stesso non è cambiato.

Una piccola variazione dell'angolo modifica la direzione dell'armatura

Immagina di guardare un singolo pezzo di filo d'acciaio disposto attorno a un tubo.

Se il filo è posizionato principalmente attorno alla circonferenza, una parte maggiore della sua direzione di trazione contribuisce al rinforzo circonferenziale.

Se il filo diventa più inclinato verso l'asse del tubo, la sua componente longitudinale diventa più significativa.

Nessuna delle due soluzioni è automaticamente migliore.

La geometria appropriata dipende da cosa deve fare la struttura completa del tubo.

Questo è il motivo per cui l'angolo di avvolgimento deve essere considerato insieme al diametro del tubo, alla pressione nominale, alla disposizione dei fili di acciaio e alla struttura della parete in PE.

Utilizzando lo stesso angolo per ogni specifica del tubo si ignorerebbero le modifiche nella geometria e nel carico del tubo.

Perché è importante il rinforzo circonferenziale

Per un tubo pressurizzato internamente, il carico circonferenziale è uno dei principali problemi strutturali.

La pressione dell'acqua spinge verso l'esterno contro la parete del tubo.

Il PE tende ad espandersi, mentre il rinforzo in acciaio aiuta a limitare tale espansione.

Una disposizione elicoidale adeguata conferisce all'acciaio una componente circonferenziale significativa, consentendogli di partecipare alla resistenza a questa deformazione correlata alla pressione-.

Questo è uno dei motivi per cui i tubi in PE rinforzati con filo di acciaio- possono raggiungere valori di pressione più elevati rispetto a una struttura in PE comparabile non-rinforzata.

L'acciaio non viene semplicemente aggiunto per rendere il muro più pesante. Il suo orientamento fa parte del funzionamento del rinforzo.

La direzione longitudinale non può essere ignorata

Una conduttura in pressione è sottoposta a forze anche lungo la sua lunghezza.

Le estremità dei tubi, i raccordi, i cambiamenti di direzione e le condizioni di pressione possono introdurre effetti longitudinali nel sistema.

Il filo d'acciaio quindi non può essere considerato solo come rinforzo circonferenziale.

La struttura elicoidale fornisce anche una componente longitudinale.

Ciò non significa che l'armatura sopporti tutti i carichi presenti nella tubazione. La progettazione completa dipende ancora dai giunti dei tubi, dai supporti, dalle condizioni di installazione e dalla struttura circostante.

Ma l'orientamento del rinforzo in acciaio conferisce alla parete composita del tubo una disposizione strutturale più equilibrata rispetto a un filo posizionato in una sola direzione.

Perché il diametro del tubo è importante

Lo stesso angolo di avvolgimento non produce necessariamente la stessa disposizione dei rinforzi su tubi di diametro diverso.

Considera DN100 e DN600.

La circonferenza del tubo DN600 è molto più grande. Il filo d'acciaio quindi percorre un percorso geometrico diverso attorno al tubo e l'armatura deve coprire una struttura muraria molto più ampia.

Al variare del diametro cambia anche la relazione tra la spaziatura dei fili, la geometria dell’avvolgimento e la densità del rinforzo.

Questo è il motivo per cui la progettazione SRTP non può essere separata dal DN.

Un angolo di avvolgimento è significativo solo se considerato come parte di una specifica struttura di tubazione.

Anche la valutazione della pressione modifica i requisiti

La PN è un altro fattore importante.

Non si prevede che un tubo PN1,0 MPa e un tubo PN2,5 MPa funzionino alla stessa pressione interna.

Una pressione più elevata produce un carico maggiore sulla parete del tubo, pertanto la disposizione del rinforzo deve essere progettata di conseguenza.

Ciò potrebbe comportare cambiamenti nella configurazione dell’armatura piuttosto che semplicemente la modifica di un parametro di produzione isolato.

Per gli acquirenti, questo è il motivo per cui specificare solo "tubo in PE rinforzato con filo di acciaio" non è sufficiente quando si richiede un preventivo.

Il fornitore ha bisogno del diametro e della classe di pressione richiesti per determinare la struttura appropriata.

L'angolo di avvolgimento funziona insieme alla spaziatura dei fili

L'angolo non può essere valutato indipendentemente dalla spaziatura dei fili.

Due strati di rinforzo potrebbero utilizzare lo stesso diametro del filo ma distribuirlo in modo diverso a causa dei cambiamenti nella disposizione degli avvolgimenti.

La spaziatura determina la quantità di acciaio presente all'interno di una particolare sezione del muro, mentre l'angolo di avvolgimento determina la direzione in cui è orientato l'acciaio.

Questi due fattori influenzano quindi insieme la struttura di rinforzo finale.

Questo è anche il motivo per cui il semplice aumento della quantità di acciaio non è una soluzione automatica a ogni esigenza di pressione.

L'acciaio deve essere collocato in una configurazione strutturale utile.

Cosa succede se l'angolo di avvolgimento non è stabile?

Durante la produzione continua, il filo segue il percorso progettato mentre il tubo avanza.

Se la geometria dell'avvolgimento cambia durante questo processo, la struttura di rinforzo può diventare incoerente lungo il tubo.

Il problema non è che una piccola differenza in una sezione causerà immediatamente un guasto.

La preoccupazione è che una variazione persistente possa modificare la distribuzione e l'orientamento dell'acciaio su una sezione più lunga del tubo.

Per un prodotto resistente alla pressione-, è quindi importante mantenere una configurazione di rinforzo stabile.

Questo è anche il motivo per cui le apparecchiature di avvolgimento, il movimento del filo e le condizioni di formatura devono lavorare insieme anziché trattare l'angolo di avvolgimento come un numero inserito in una macchina e dimenticato.

Angolo di avvolgimento e drenaggio della miniera

La rilevanza diventa più chiara nelle applicazioni minerarie.

Una condotta di drenaggio minerario potrebbe dover trasportare acqua su lunghe distanze e funzionare sotto pressione continua. La pipeline può anche essere collegata a sistemi di pompaggio in cui le condizioni operative cambiano durante l'avvio-e l'arresto.

Per questi sistemi, il rinforzo in acciaio deve fornire un supporto strutturale prevedibile all'interno della parete in PE.

L'angolo di avvolgimento è una parte di quella struttura.

Non determina di per sé l'intera prestazione del tubo, ma influenza il modo in cui il rinforzo partecipa alla parete-portante.

Conclusione

L'angolo di avvolgimento del filo di acciaio in un tubo SRTP non è semplicemente un'impostazione di produzione.

Determina l'orientamento dell'armatura in acciaio e quindi influenza il modo in cui l'armatura partecipa alle direzioni circonferenziale e longitudinale.

La sua selezione è correlata al DN, PN, alla spaziatura dei cavi e al design complessivo della parete composita.

Per il drenaggio delle miniere e i sistemi di acqua mineraria pressurizzata, questo è importante perché il tubo può rimanere sotto pressione interna per lunghi periodi. Il rinforzo deve essere disposto in base alle effettive esigenze strutturali piuttosto che trattato come un materiale aggiuntivo posizionato all'interno della parete in PE.

Domande frequenti

Un angolo di avvolgimento maggiore è sempre migliore?

No. L'angolo appropriato dipende dal design del tubo e dalla distribuzione richiesta del rinforzo nelle diverse direzioni.

L'angolo di avvolgimento influisce sulla resistenza alla pressione?

SÌ. Cambia l'orientamento del rinforzo in acciaio e quindi influisce sul modo in cui l'acciaio contribuisce alla struttura-portante della pressione.

Viene utilizzato lo stesso angolo di avvolgimento per tutte le dimensioni DN?

Non necessariamente. Il diametro del tubo modifica la geometria dello strato di rinforzo, quindi la configurazione dell'avvolgimento deve corrispondere al design specifico del tubo.

La spaziatura dei fili influisce sulla selezione dell'angolo di avvolgimento?

SÌ. L'angolo di avvolgimento e la spaziatura dei fili interagiscono per determinare la modalità di distribuzione dell'acciaio attraverso la parete del tubo.

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