ΤΙ ΕΙΝΑΙ ΤΑ ΑΥΤΟΕΝΙΣΧΥΜΕΝΑ ΑΚΡΥΦΙΑ ΤΩΝ ΠΙΕΣΕΩΝ;

Όταν αναφερόμαστε σε αυτοενισχυμένα ακροφύσια, γενικά θεωρείται ότι ο οπλισμός για να αντέχει τα φορτία που επηρεάζουν το ακροφύσιο θα είναι ένα συστατικό μέρος του ακροφυσίου. Αυτό σημαίνει ότι τα αυτοενισχυμένα ακροφύσια δεν χρειάζονται βοηθητικά στοιχεία (όπως τα ενσωματωμένα ακροφύσια) για να αντέχουν τις συνθήκες σχεδιασμού και τα εξωτερικά φορτία. Σε πρακτικό επίπεδο, τα αυτοενισχυμένα ακροφύσια είναι αυτά που δεν έχουν προσαρτημένο πρόσθετο είδος ενίσχυσης (μαξιλαράκι) και όλες οι συγκολλήσεις μεταξύ των δικών τους εξαρτημάτων και μεταξύ του ακροφυσίου και του δοχείου είναι τύπου πλήρους διείσδυσης. Εξαιτίας αυτού, αυτά τα ακροφύσια θα μπορούσαν να ονομαστούν και πλήρως ενισχυμένα. Υπάρχουν διαφορετικές διαμορφώσεις αυτοενισχυμένων ακροφυσίων. Τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα είναι τα αναφερόμενα ως εξής: Μακρύς λαιμός συγκόλλησης (LWN) ή ευθεία πλήμνη, μεταβλητό πάχος πλήμνης και ακροφύσια που κατασκευάζονται με χρήση σωλήνα τυποποιημένου πάχους.

Διαισθητικά, θα μπορούσε να σημειωθεί ότι συνήθως τα αυτοενισχυμένα ακροφύσια συνεπάγονται αύξηση του κόστους σε σχέση με ένα ακροφύσιο μη αυτοενισχυμένου τύπου. Επομένως, οι λόγοι που οδηγούν τον σχεδιαστή να επιλέξει έναν συγκεκριμένο τύπο μεταξύ όλων των πιθανοτήτων πρέπει να αιτιολογηθούν και να εξεταστούν πλήρως.

Αυτοί οι λόγοι μπορεί να εξαρτώνται από διάφορους παράγοντες όπως η πίεση, η θερμοκρασία, η παρουσία μεταβλητών φορτίων (κόπωση), τα υψηλά εξωτερικά φορτία ως αποτέλεσμα της σύνδεσης σε σωλήνα κ.λπ. Συνήθως οι απαιτήσεις για τη χρήση αυτοενισχυμένων ακροφυσίων περιλαμβάνονται στο προδιαγραφές εργασίας που ανήκουν στους ιδιοκτήτες βιομηχανικών εγκαταστάσεων όπου αυτά τα ακροφύσια βρίσκονται σε λειτουργία ή, σε ορισμένες περιπτώσεις, αυτές οι απαιτήσεις μπορούν να υποδεικνύονται στις προδιαγραφές του δικαιοπάροχου, εάν υπάρχουν.

Λόγω των προαναφερθέντων, δεν είναι δυνατός ο καθορισμός συγκεκριμένων κριτηρίων σχετικά με το πότε να χρησιμοποιείται αυτός ο τύπος ακροφυσίων για όλες τις περιπτώσεις, αλλά μόνο ορισμένες γενικές οδηγίες που θα πρέπει να χρησιμοποιηθούν ως πρώτη προσέγγιση για να εξετάσουμε σε ποια σενάρια θα πρέπει να τοποθετούνται αυτοενισχυμένα ακροφύσια. θεωρείται ως σχεδιαστική λύση. Σενάρια όπως εκείνα στα οποία οι συνθήκες σχεδιασμού περιλαμβάνουν τα ακόλουθα αποτελέσματα ευνοούν την επιλογή αυτοενισχυμένων ακροφυσίων: το εξεταζόμενο εξάρτημα πρέπει να αντέχει μεταβλητά φορτία (κόπωση), εφαπτομενικά ή κεκλιμένα ακροφύσια σε σχέση με το σκάφος όπου είναι προσαρτημένα τα ακροφύσια, θανατηφόρα υπηρεσία, δοχεία υψηλής πίεσης, υψηλών θερμοκρασιών ή υπό πίεση με υψηλά πάχη.

Όπως αναφέρθηκε ήδη, τα αυτοενισχυμένα ακροφύσια συχνά συμβαδίζουν με σοβαρές ή κρίσιμες συνθήκες συντήρησης. Εξαιτίας αυτού, είναι βολικό να αναφέρουμε ότι για αυτό το ειδικό είδος ακροφυσίων οι συγκεντρωτές τάσεων πρέπει να εξαλειφθούν όσο το δυνατόν περισσότερο.

Για ορισμένους κώδικες σχεδιασμού, τα κριτήρια σχεδιασμού και υπολογισμού για αυτοενισχυμένα ακροφύσια και δομημένα ακροφύσια δεν είναι πάντα τα ίδια. Οι απαιτήσεις είναι πιο συντηρητικές για την τελευταία περίπτωση. Ως παράδειγμα, εξετάστε τη μελέτη διαλογής του τμήματος 2 του τμήματος VIII του ASME, διαδικασία για να προσδιορίσετε εάν απαιτείται ανάλυση κόπωσης. Εάν ένας δεδομένος εξοπλισμός ή οποιοδήποτε από τα εξαρτήματά του είναι ολοκληρωμένης διαμόρφωσης, μπορεί να αντέξει μεγαλύτερο αριθμό μεταβλητών φορτίων από έναν εξοπλισμό μη ενσωματωμένης διαμόρφωσης, χωρίς να είναι απαραίτητο να επαληθευτεί η αντοχή του έναντι φορτίων κόπωσης μέσω συγκεκριμένου υπολογισμού.

Επιστρέφοντας στο οικονομικό ζήτημα, ακόμα κι αν είναι απολύτως σαφές ότι τα αυτοενισχυμένα ακροφύσια είναι η ιδανική λύση για μια δεδομένη περίπτωση, θα πρέπει να θεωρηθεί ότι ορισμένες διαμορφώσεις αυτοενισχυμένων ακροφυσίων κατασκευάζονται από σφυρήλατο υλικό. Αυτό σημαίνει υψηλό οικονομικό κόστος, για τον οποίο είναι πολύ σημαντικό να βελτιστοποιηθεί ο σχεδιασμός έτσι ώστε το κόστος να μην αυξάνεται υπερβολικά.

Υπό τη δράση της εσωτερικής πίεσης, η ανομοιόμορφη τάση κατανομής στον κύλινδρο παχύ τοιχώματος είναι μεγαλύτερη στο εσωτερικό τοίχωμα και μικρότερη στο εξωτερικό τοίχωμα. Προκειμένου να βελτιωθεί η ανομοιομορφία αυτής της κατανομής τάσης στον κύλινδρο, η επεξεργασία υπερπίεσης μπορεί να πραγματοποιηθεί εκ των προτέρων πριν τεθεί σε χρήση ο κύλινδρος με παχύ τοίχωμα και κάτω από την αυστηρά ελεγχόμενη πίεση υπερφόρτωσης, το τμήμα στρώματος του σώματος του κυλίνδρου μπορεί να προκαλέσει πλαστική παραμόρφωση για να σχηματίσει μια πλαστική ζώνη, ενώ το εξωτερικό υλικό είναι ακόμα σε ελαστική κατάσταση.

Αφού διατηρηθεί η πίεση για κάποιο χρονικό διάστημα, το τμήμα της στρώσης του κελύφους που έχει πλαστική παραμόρφωση δεν μπορεί να αποκατασταθεί στην αρχική θέση λόγω υπολειπόμενης παραμόρφωσης και το εξωτερικό υλικό που βρίσκεται ακόμα στο ελαστικό στάδιο τείνει να επιστρέψει στην αρχική κατάσταση, αλλά μπλοκάρεται από το εσωτερικό υλικό που δεν μπορεί να αποκατασταθεί στην αρχική κατάσταση και δεν μπορεί να αποκατασταθεί πλήρως. Επομένως, η προεντεταμένη κατάσταση της συμπίεσης του εσωτερικού στρώματος και της τάσης του εξωτερικού στρώματος σχηματίζεται στο τοίχωμα του κυλίνδρου. Όταν ο κύλινδρος τίθεται σε λειτουργία και υπόκειται στην πίεση λειτουργίας, η τάση του εσωτερικού τοιχώματος που προκαλείται από την πίεση λειτουργίας υπερτίθεται με την προεντεταμένη τάση που σχηματίζεται από την εσωτερική πίεση και την εξωτερική τάση, έτσι ώστε η τάση του εσωτερικού τοιχώματος με το αρχικό υψηλό επίπεδο να είναι μειωμένη, ενώ η τάση του εξωτερικού τοιχώματος με το αρχικό χαμηλό επίπεδο αυξάνεται κατάλληλα και η κατανομή της τάσης κατά μήκος του πάχους του τοιχώματος τείνει να είναι ομοιόμορφη, βελτιώνοντας έτσι τη φέρουσα ικανότητα διαρροής του κυλίνδρου.

Μέσω της επεξεργασίας ελεγχόμενης υπερπίεσης, μόνο το εσωτερικό στρώμα υποχωρεί ενώ το εξωτερικό στρώμα παραμένει ελαστικό και χρησιμοποιεί τη δική του ελαστική συστολή για να δημιουργήσει προένταση, έτσι ώστε να βελτιωθεί η φέρουσα ικανότητα του κυλίνδρου ονομάζεται αυτοενίσχυση του κυλίνδρου με παχύ τοίχωμα.