Ing. Václav Pekař, CSc.

Obsah publikace

1. ÚVOD
2. POUŽÍVANÉ NÁZVOSLOVÍ, VELIČINY A JEDNOTKY 
3. TEORETICKÝ ZÁKLAD VŠEOBECNÝ
3.1. Skořepiny
3.2. Membránový a momentový stav napjatosti
3.2.1. Membránový stav napjatosti
3.2.2. Momentový stav napjatosti všeobecně
3.2.3. Momentový stav napjatosti v místech uložení potrubí
3.3. Napjatost tenkostěnné rotační skořepiny zatížené vnitřním spojitým zatížením
3.3.1. Odvození Laplaceovy rovnice
3.3.2. Membránové síly a napětí pro válcový útvar
3.3.3. Membránové síly a napětí pro kuželový útvar
3.3.4. Membránové síly a napětí pro anuloid
3.3.5. Membránové síly a napětí pro kulový útvar
3.3.6. Součinitel tlaku pro tvarovky
3.3.7. Prodlužování přímého potrubí způsobeného vnitřním tlakem – Bourdonův jev
3.4. Tenkostěnné potrubí a základní vzorce
3.4.1. Vzorce pro výpočet charakteristických hodnot potrubního průřezu
3.4.2. Vzorce pro výpočet potrubních hodnot, započítáme-li i délku
3.4.3. Vztah momentu a síly působící na trubku přes způsobené napětí
3.5. Charakteristické číslo, SIF a poddajnost
3.5.1. Definice charakteristického čísla a součinitelů
3.5.2. Příklady použití součinitelů v případě ohybu
3.5.2.1. Charakteristické číslo pro ohyb
3.5.2.2. Určení součinitele koncentrace napětí (SIF) pro ohyb
3.5.2.1. Určení součinitele poddajnosti pro ohyb
3.6. Primární a sekundární napětí a redistribuce napětí v průřezu trubky
3.6.1. Primární a sekundární napětí
3.6.2. Trvalé deformace a přerozdělování sekundárního napětí ve stěnách přímé trubky
3.6.2. Trvalé deformace a přerozdělování sekundárního napětí ve stěnách ohybu
4. TVORBA POTRUBNÍ TŘÍDY
4.1. Základní vzorce pro tvorbu potrubní třídy
4.1.1. Co umožňuje tvorbu potrubní třídy?
4.1.2. Potrubní třídy pro zatížení potrubí podtlakem
4.2. Systémy značení potrubní třídy
4.3. Konstrukce potrubní třídy
4.3.1. Základní údaje a složení potrubní třídy
4.3.2. Tlakoteplotní tabulka
4.3.3. Výpočet tloušťky stěny
4.4. Přídavky tloušťky stěny trubky
4.4.1. Znázornění a označení přídavků
4.4.2. Korozně – erozní přídavek
4.4.3. Záporná výrobní tolerance tloušťky stěny trubky
4.4.3.1. Bezešvé ocelové trubky
4.4.3.2. Bezešvé ocelové trubky korozivzdorné
4.4.3.3. Svařované ocelové trubky
4.5.3.4. Elektricky svařované ocelové trubky
4.4.3.5. Pod tavidlem svařované ocelové trubky
4.4.3.6. Svařované ocelové trubky korozivzdorné
4.4.3.7. Trubky pro naftovody a plynovody
4.5. Komponenty potrubní třídy
4.5.1. Trubky
4.5.2. Tvarovky
4.5.2.1. Tvarovky všeobecně
4.5.2.2. Hladké ohyby – použití
4.5.2.3. Hladké ohyby výrobené z trubky ohnutím
4.5.2.4. Segmentové ohyby – výroba
4.5.3. Příruby
4.5.4. Spojovací materiál
4.5.5. Těsnění
4.5.6. Kompenzátory
4.5.7. Tlakové hadice
4.5.8. Armatury
5. MATERIÁLY POTRUBÍ
5.1. Ocel a litina
5.1.1. Ocel
5.1.1.1. Nelegované a nízkolegované oceli.
5.1.1.2. Jemnozrnné oceli
5.1.1.3. Korozivzdorné oceli
5.1.2. Litiny
5.1.2.1. Šedá litina
5.1.2.2. Temperovaná litina
5.1.2.3. Tvárná litina
5.2. Neželezné kovy
5.2.1. Hliník a jeho slitiny
5.2.2. Měď a její slitiny
5.2.3. Titan a jeho slitiny
5.2.4. Slitiny žáruvzdorné a žárupevné
5.3. Plasty a lamináty
5.4. Ostatní materiály pro potrubí
5.4.1 Sklo
5.4.2. Keramika
5.4.3. Beton
6. KOMPENZACE DÉLKOVÉ ROZTAŽNOSTI
6.1. Příčiny nutnosti kompenzace délkové roztažnosti
6.1.1. Délková roztažnost potrubí
6.1.2. Překročení dovoleného namáhání potrubí, dovoleného posunu a dovoleného zatížení hrdel způsobené délkovou roztažností
6.2. Kompenzace přirozeným tvarem potrubí
6.3. Kompenzace vložením kompenzátorů tvarem potrubí
6.3.1. U-kompenzátory pro kovová potrubí
6.4. Kompenzace předizolovaného bezkanálového (sdruženého) potrubí
6.4.1. Definice a popis předvolovaného bezkanálového (sdruženého) potrubí
6.4.2. Kompenzace tepelných dilatací
6.4.2.1. Kompenzace při ukládání za studena
6.4.2.2. Kompenzace při ukládání za tepla
6.4.2.3. Bližší a podrobnější informace
6.5. Kompenzátory vlnovcové, ucpávkové a textilní
6.5.1. Vlnovcové kompenzátory
6.5.1.1. Druhy vlnovcových kompenzátorů
6.5.1.2. Silové působení kompenzátoru na okolní potrubí
6.5.2. Ucpávkové kompenzátory
6.5.3. Textilní (tkaninové) kompenzátory
7. STATICKÁ A KVAZISTATICKÁ ZATÍŽENÍ POTRUBÍ
7.1. Rozdělení zatížení
7.1.1. Rozdělení zatížení podle provozních podmínek
7.1.2. Rozdělení zatížení podle kritérií dovoleného namáhání a stability
7.1.3. Rozdělení zatížení podle času působení
7.1.4. Rozdělení zatížení podle stochasticity
7.2. Zatížení tlakem a teplotou
7.2.1. Zatížení tlakem
7.2.2. Působení teploty
7.3. Zatížení vlastní hmotností tekutiny, potrubí a izolace a potrubních dílů
7.3.1. Hmotnost potrubí
7.3.2. Hmotnost tekutiny
7.3.3. Hmotnost izolace
7.4. Klimatická zatížení
7.4.1. Zatížení větrem
7.4.2. Zatížení sněhem
7.5. Zatížení prouděním a jinou dynamikou tekutiny
7.5.1. Základy mechaniky tekutin pro potrubí
7.5.2. Přeměna energie od proudění na tlakovou energii v potrubí
7.5.3. Reakce od proudění tekutiny v redukci a rozšíření
7.5.4. Reakce od proudění tekutiny v ohybu
7.5.5. Sčítání sil od proudění v reálném potrubí
7.5.6. Volný ustálený výtok z potrubí
7.5.7. Zatížení axiální silou od vlnovcového kompenzátoru
7.5.7.1. Zatížení potrubí axiální silou od vlnovcového kompenzátoru
7.5.7.2. Zatížení hrdla aparátu axiální silou od vlnovkového kompenzátoru
7.5.8. Odpouštění bezpečnostní armatury
8. MEZNÍ STAVY POTRUBÍ – ROZDĚLENÍ A USPOŘÁDÁNÍ
8.1. Seznam a uspořádání mezních stavů potrubí
8.2. Mezní stav únosnosti
8.3. Mezní stav použitelnosti
9. DEFINOVÁNÍ MEZNÍCH STAVŮ OMEZUJÍCÍ VZDÁLENOST PODPĚR
9.1. Určení vzdálenosti podpěr tak, aby nebyl porušen mezní stav únosnosti
9.2. Dovolené napětí v materiálu potrubí a z něj odvozená vzdálenost podpěr
9.3. Dovolená únosnost podpěr a z ní odvozená vzdálenost podpěr
10. VYHODNOCOVÁNÍ NAPĚTÍ A JINÝCH MEZNÍCH STAVŮ ÚNOSNOSTI PRO POTRUBÍ Z HOUŽEVNATÝCH MATERIÁLŮ
10.1. Které materiály, vhodné pro výrobu potrubí, jsou houževnaté?
10.2. Vyhodnocování napětí a pružnostní analýza
10.2.1. Hypotéza Tau-max (Max3DShear)
10.2.2. Hypotéza HMH (von Mises)
10.2.3. Výpočet dovoleného napětí nezávislého na čase
10.2.4. Vyhodnocení napětí od trvalých zatížení
10.2.5. Vyhodnocení napětí od občasných ev. mimořádných zatížení
10.2.6. Vyhodnocení rozkmitu napětí od teplotní dilatace
10.2.7. Vyhodnocení napětí od pohybu podpěry
10.3. Pevnost závislá na čase
10.3.1. Výpočet potrubí s krípem
10.3.1.1. Teoretický úvod
10.3.1.2. Pevnostní výpočet kovových potrubí
10.3.2. Koroze a eroze a výpočet potrubí s nimi
10.3.2.1. Koroze – základní pojmy
10.3.2.2. Erozní opotřebení – základní pojmy
10.3.2.3. Pevnostní výpočet
10.3.3. Nízkocyklová únava
10.3.3.1. Úvodní teorie
10.3.3.2. Pevnostní výpočet
10.3.3.3. Určení tvaru Wöhlerovy křivky
10.3.4. Křehký lom a ochrana proti němu
10.3.4.1. Materiálová křehkost
10.3.4.2. Pevnostní výpočet
11. VYHODNOCOVÁNÍ NAPĚTÍ PRO POTRUBÍ Z KŘEHKÝCH MATERIÁLŮ
11.1. Které materiály, vhodné pro potrubí, jsou křehké?
11.2. Vyhodnocování napětí a pružnostní analýza
11.2.1. Podmínky pevnosti – Rankinova hypotéza
11.2.2. Saint-Venantova hypotéza maximálního prodloužení
11.2.3. Mohrova hypotéza mezní čáry
11.2.4. Výpočet dovoleného napětí nezávislého na čase
11.2.5. Vyhodnocení osových napětí
11.2.6. Vyhodnocení obvodových napětí
11.2.7. Křehký lom a ochrana proti němu
11.3. Koroze a eroze a výpočet potrubí s nimi
12. VÝPOČET A VYHODNOCOVÁNÍ NAPĚTÍ V JEDNOTLIVÝCH POTRUBNÍCH KOMPONENTÁCH 
12.1. Základní potrubní komponenty
12.1.1. Používání výpočtů v plastické oblasti materiálu
12.2. Trubka
12.2.1. Výpočet plastické únosnosti trubky pro obvodové napětí
12.2.2. Výpočet žeber a výztuh potrubí na základě plasticity
12.3. Ohyb
12.3.1. Hladký ohyb
12.3.1.1. Součinitel poddajnosti
12.3.1.2. Součinitel koncentrace napětí
12.3.1.4. Korekce vratné deformace průřezu ohybu při rovinném zatížení
12.3.2. Segmentový ohyb
12.3.1.1. Součinitel poddajnosti
12.3.1.2. Součinitel koncentrace napětí pro ohyb
12.4. Redukce
12.4. Odbočky, T-kusy
12.4.1. Jednotlivé typy provedení T-kusů a odboček
12.4.2. Součinitel poddajnosti pro T-kusy
12.4.3. Součinitel koncentrace napětí pro T-kusy
12.4.4. Napětí v kritickém místě
12.5. Příruba
12.5.1. Typy výpočtů přírub
12.5.2. Kdy je možno použít normalizované příruby bez výpočtu
12.5.3. Součásti a typy přírubového spoje a druhy přírubových spojů
12.5.4. Zatížení příruby jako součásti přírubového spoje
12.5.5. Princip pružnostního výpočtu
12.5.6. Princip plastického výpočtu
12.6. Rovinné zaslepení potrubí
12.6.1. Princip pružnostního výpočtu
12.6.2. Princip plastického výpočtu
12.7. Těleso ventilu
12.8. Vlnovcový kompenzátor
12.8.1. Druhy vlnovcových kompenzátorů
12.8.2. Určení kompenzátoru do potrubní větve
12.8.3. Pryžové a plastové kompenzátory
12.8.4. Výpočet vlnovcového kompenzátoru
13. STABILITA POTRUBNÍ STĚNY 
13.1. Ztráta stability potrubní stěny – boulení stěny všeobecně
13.2. Ztráta stability (boulení) potrubní stěny mezi podpěrami – zatížení osovou silou a ohybovým momentem
13.3. Ztráta stability potrubní stěny (boulení) mezi podpěrami – Zatížení podtlakem
13.4. Kombinace různých druhů zatížení z hlediska stability potrubní stěny mezi podpěrami
13.5. Ztráta stability potrubní stěny nad podpěrou
13.6. Rozdíl ve stabilitě potrubní stěny u houževnatých a křehkých materiálů
14. ÚNOSNOST HRDEL APARÁTŮ A OSTATNÍCH ZAŘÍZENÍ 
14.1. Přepočet zatížení momentem na zatížení silou
14.1.1. U trubky
14.1.2. U přírubového těsnění
14.1.3. U přírubových šroubů
14.2. Únosnost hrdel aparátů a ostatních zařízení
14.2.1. Vznik zatížení hrdel
14.2.2. Výpočet únosnosti hrdla pro hrdlo tvořené nátrubkem na prostorově klenuté anebo válcové nádobě
14.2.2.1. Průnik dvou válcových těles – výpočet pomocí WRC 107 a WRC 297
14.2.2.2. Průnik dvou válcových těles – výpočet pomocí EN 13445-3 a BS5500
14.2.2.3. Smaltovaná hrdla aparátů
14.2.2.4. Nekovová hrdla aparátů
14.2.3. Omezení zatížení hrdla technickými normami či jinými ustanoveními
14.2.3.2. Ocelová hrdla výměníků
14.2.3.3. Hrdla kotle
14.2.3.4. Hrdla ventilů
14.2.3.5. Omezení zatížení hrdel u čerpadel
14.2.3.6. Omezení zatížení hrdel u turbín
15. VÝPOČET POTRUBNÍCH SPOJŮ 
15.1. Pevnostní výpočet přírubového spoje
15.1.1. Všeobecné informace
15.1.2. Trojúhelníkový diagram předpjatého spoje
15.1.3. Pružinové systémy u přírubových šroubů
15.1.4. Výstupy z výpočtu přírubového spoje
15.2. Těsnostně – pevnostní výpočet přírubového spoje
15.2.1. Těsnostně- pevnostní výpočet přírubového spoje – všeobecné údaje
15.2.2. Výpočet přírubového spoje pro dosažení požadované těsnosti
15.2.3. Podmínky pro dosažení vysoké těsnosti
15.2.4. Principy návrhu těsnostně-pevnostního výpočtu přírubového spoje
15.2.5. Vlastnosti těstnostně-pevnostního výpočtu přírubového spoje
15.2.6. Výstupy z výpočtu přírubového spoje
15.3. Výpočet svařovaného spoje
16. MEZNÍ STAVY POUŽITELNOSTI POTRUBÍ 
16.1. Nepřekročení průhybu pro spádování potrubí
16.1.1. Spádování
16.1.2. Určení vzdálenosti podpěr tak, aby nebyly porušeny definované limity pro spádování
16.2. Nepřekročení posuvu způsobeného tepelnou dilatací
16.2.1. Základní informace o tepelné dilataci
16.2.2. Výčet vlivů tepelné roztažnosti
16.3. Vzpěr potrubí
16.3.1. Zvlnění potrubí
17. ULOŽENÍ A PODPĚRY POTRUBÍ 
17.1. Únosnost podpěr
17.1.1. Materiál podpěr
17.1.2. Konstrukční teploty a dovolené napětí u podpěr
17.1.3. Zatížení podpěr
17.2. Výběr vhodného uložení
17.2.1. Všeobecně
17.2.2. Podpěry anebo závěsy
17.2.3. Jednoduché anebo dvojité závěsy
17.2.4. Volba stropního uchycení
17.2.5. Základní vývojový diagram pro umísťování podpěr
17.2.6. Rozdělení podpěr podle zachycování reakcí
17.2.7. Vzdálenost podpěr
17.2.8. Pravidla pro umístění podpěr
17.2.9. Některá jiná omezení platící pro podpěry
17.3. Podpěry pro ocelová potrubí
17.3.1. Kotvení
17.3.2. Směrová zarážka
17.3.3. Vedení
17.3.4. Tlumič rázů
17.3.5. Omezovač kmitání
17.3.6. Pružná podpěra
17.3.7. Tuhá kloubová vzpěra
17.3.8. Kluzná tuhá podpěra nebo patka
17.3.9. Tuhý závěs
17.3.10. Pružný závěs
18. O PEVNOSTNÍCH VÝPOČTECH POTRUBÍ SPECIALIZOVANÝMI PROGRAMY 
18.1. Metoda konečných prvků
18.1.1. Úvodní poznámky
18.1.2. Podstata řešení
18.1.3. Iterační kroky a kritéria konvergence
18.2. Zjednodušení metody konečných prvků pro potrubní systémy
18.2.1. Aplikace metody konečných prvků pro potrubní systémy
18.2.2. Kritérium konvergence
18.2.3. Okrajové podmínky
18.3. Obvyklá struktura výpočetního programu pro pevnostní výpočet potrubí
18.3.1. Préprocesor
18.3.2. Solver
18.3.3. Postprocesor
18.4. Kritéria pro hodnocení programů
19. ŘEŠENÍ NĚKTERÝCH KONSTRUKČNÍCH UZLŮ POTRUBÍ 
19.1. Zásady kreslení izometrií v tomto atlase
19.2. Řešení požadavků tepelné kompenzace
19.2.1. O nutnosti kompenzace délkové roztažnosti
19.2.2. Tepelná kompenzace vodorovného potrubí svým tvarem
19.2.3. Tepelná kompenzace svislého potrubí svým tvarem
18.2.4. Tepelná kompenzace kompenzátory vlnovcovými axiálními
18.2.5. Tepelná kompenzace kompenzátory vlnovcovými angulárními
18.2.6. Kompenzace potrubí u T-kusů
18.2.7. Kompenzace potrubí u bypassů
19.2.8. Kompenzace potrubí u rozvaděče
19.2.9. Kompenzace potrubí u ventilů
19.3. Řešení potrubí u hrdel zařízení, která mají svá zatížení omezena
19.3.1. Řešení potrubí u hrdel vodorovných
19.3.1.1. Potrubí u vodorovných hrdel, pouze podpěrami
19.3.1.2. Potrubí u vodorovných hrdel, pomocí kompenzátorů
19.3.2. Řešení potrubí u hrdel svislých horních
19.3.2.1. Potrubí u svislých horních hrdel, pouze podpěrami
19.3.2.2. Potrubí u svislých horních hrdel, pomocí kompenzátorů
19.3.3. Řešení potrubí u hrdel svislých spodních
19.3.3.1. Potrubí u svislých spodních hrdel, pouze podpěrami
19.3.3.2. Potrubí u svislých spodních hrdel, pomocí kompenzátorů
19.3.4. Příklady špatného řešení potrubí z hlediska přetížení hrdel
19.3.4.1. Velký pohyb hrdla anebo malé dovolené zatížení hrdla.
19.3.4.2. Blízká vzdálenost hrdla a pevného bodu
19.3.4.3. Použití vlnovcového kompenzátoru na hrdle v případě velkého tlaku média
19.4. Řešení uložení potrubí při hydraulickém zatížení
19.4.1. Potrubí u volného výtoku
19.4.2. Potrubí okolo pojišťovacího zařízení
19.4.3. Potrubí v případě existence hydraulického rázu
19.4.4. Příklady špatného řešení potrubí z hlediska hydraulických zatížení
20. POUŽITÁ LITERATURA A LITERATURA PRO DALŠÍ STUDIUM