CT-Festigkeitsgrenzen

Spannungen, Platz-, Kollaps- und Zuggrenzen von Coiled Tubing für die eingegebene Last, mit der von-Mises-Prüfung gegen den Streckgrenzenfaktor. Feld- oder metrische Einheiten.

Eingaben

Ergebnis

Anteil der Streckgrenze

– %

–

Spannungen an der Innenwand

Axialspannung (ungünstige Seite): –
Umfangsspannung: –
Radialspannung: –
Vergleichsspannung nach von Mises: –

Platzen

API 5C3 Innendruck-Streckgrenze: –
Streckgrenze bei geschlossenem Ende: –
Tatsächlicher Berstdruck: –

Kollaps

Timoshenko, rund: –
API 5C3, rund: –
API 5C7, oval: –
Timoshenko, oval: –
API 5C7, oval, mit Zug: –

Zuggrenzen

Maximaler Zug: –
Maximaler Zug bei diesem Druck: –

Differenzdruck (außen − innen) –

Methode

Das Rohr wird als dickwandiges Stahlrohr unter Innen- und Außendruck, Axialkraft und optionaler Biegung geprüft.

Die Axialspannung ist die Axialkraft geteilt durch die Stahlfläche. Eine Biegung mit Radius R addiert die Biegespannung E·OD/(2R) auf der konvexen Seite und zieht sie auf der konkaven ab; es zählt der größere Betrag.
Umfangs- und Radialspannung an der Innenwand folgen aus den Lamé-Gleichungen für den dickwandigen Zylinder; die Radialspannung dort ist gleich dem negativen Innendruck. Die Vergleichsspannung nach von Mises fasst die drei zusammen: √(σa² + σh² + σr² − σa·σh − σa·σr − σh·σr). Torsion ist nicht enthalten.
Platzen: API-5C3-Innendruck-Streckgrenze 0,875 · 2Y·t/D; Streckgrenze bei geschlossenem Ende (4Y/√3)·(t/D)·(1 − t/D), wenn die Vergleichsspannung an der Innenwand Y erreicht; tatsächlicher Berstdruck (2Y/√3)·ln(OD/ID), wenn die ganze Wand fließt.
Kollaps: Timoshenko, Pc = [Py·R + Pe·(1 + 3·ov·D/2t) − √((Py·R + Pe·(1 + 3·ov·D/2t))² − 4·Py·Pe·R)] / 2, mit Py = 2Y·t/D, Pe = 2E/(1 − ν²)·(t/D)³ und R als Abminderung für die Axialspannung; rundes Rohr hat ov = 0. API 5C3 nutzt den Fließ-, Plastik-, Übergangs- oder elastischen Bereich von D/t, mit für die Axialspannung abgeminderter Streckgrenze. API RP 5C7 liefert den Kollaps ovaler Rohre aus dem runden Kollaps und der Ovalität und mindert ihn bei Zug um Kcf = ((1/SF)^(4/3) − (L/Ly)^(4/3))^0,75.
Zuggrenzen: Ly = Streckgrenzenfaktor · Y · Stahlfläche sowie die größte Axialkraft, bei der die Vergleichsspannung mit den Umfangs- und Radialspannungen der eingegebenen Drücke den Streckgrenzenfaktor erreicht.

Annahmen

Ein nahtloses Stahlrohr mit gleichmäßiger Wand und den eingegebenen Nennmaßen, ohne Korrosion, Verschleiß oder Ermüdung.
Die Drücke sind entlang des Rohrs gleichmäßig; die Spannungen gelten an der Innenwand, dem ungünstigsten Fall.
Torsion und Schubspannungen sind nicht enthalten.
Die API-Kollapsgleichungen gelten im D/t-Bereich der Normen; prüfen Sie Ergebnisse außerhalb davon.

Basiert auf den Gleichungen von API 5C3 und API RP 5C7, dem Timoshenko-Kollaps, den Lamé-Gleichungen und dem Kriterium nach von Mises. Die Berechnung reproduziert für ihren Beispielfall ein Referenz-Arbeitsblatt. Prüfen Sie die Normen, bevor Sie sich auf ein Ergebnis verlassen; die Lebensdauer unter Ermüdung ist nicht abgedeckt.

Die Werkzeuge sind Hilfsmittel für Ingenieure. Prüfen Sie Eingaben und Ergebnisse: die Verantwortung für jede Entscheidung bleibt beim Nutzer.