Блог

Какая труба прочнее

Содержание

1. Сравнение по массе и рабочему давлению

2. Важность состава сплава

3. Коротко о прочности

Приложение 1. Расчеты показателей

Сравнение по массе и рабочему давлению (анализ таблицы)

Рамы для садовых и строительных тачек изготавливаются из стальных труб различных диаметров и толщин.

Изначально все формулы расчетов прочности трубы составлены, исходя из ее использования по прямому назначению, а именно, трубопровода с определенным содержимым, поэтому рассчитывается внутреннее давление, а не внешнее, но тем они не менее актуальны в качестве сравнения прочности.

Таблица сравнения прочности стальной трубы, исходя из диаметра и толщины, при одинаковом химическом составе сплава.

 (расчеты показателей в Приложении 1)

*M = 0.02466148хs(D - s)
**[p] = 2[σ](s - c)/(Da - (s - c))
***1 МПа = 10.197 кГс/см2 (kgf/cm2);
****1 МПа = 10 бара (bar);
*****1 МПа = 9.869 атм (atm).

Все расчеты произведены с одинаковым минусовым допуском к толщине 0,1 мм и прибавке на коррозию 0.1 мм

Как видно из таблицы, рабочее давление у всех видов трубы около 1 МПа, а вот масса трубы в расчете на 1 метр у трубы 28*1,1 и трубы 30*1,1 в среднем меньше позиций 32*1,2 на 20%.

Учитывая, что цена на трубу фиксируется в расчете на тонну, а не на метраж, изготовление рамы и опоры будет дешевле у трубы 28*1,1 и 30*1.1.

Труба 32*1,2 дороже, но показатели прочности лучше, чем у 28*1,1 и 30*1,1.

Самые лучшие показатели у трубы 32*2 мм, но стоимость на 50% дороже остальных.

Согласно ГОСТу 16523-97, у проката тонколистового, толщиной листа до 2 мм, минимальное временное сопротивление разрыву составляет от 28 кгс на мм2, что соответствует временной максимальной нагрузке 250-300 кг, т е все наши размеры укладываются в данный диапазон.

Важность состава сплава

Мы сравнили прочность трубы по диаметру и толщине стенки, подразумевая изготовление из одинаковой марки стали - 08пс стального листа по ГОСТу 16523-97, и изготовление трубы по ГОСТу 10704-91, который используем сами, чтобы показать, что влияние размеров незначительно и им можно пренебречь.

Фактически, при таком небольшом диапазоне, не размеры, а только химический состав сплава способен оказывать существенное влияние на прочность и выносливость трубы.

Так, более толстостенная труба с повышенным содержанием серы, фосфора, кислорода и водорода будет более хрупкой, а стальная труба с меньшей толщиной стенки, обогащенная углеродом, марганцем, никелем, ванадием, титаном, молибденом, хромом, кремнием будет намного прочнее и устойчивее к нагрузкам.

Стоимость таких сплавов будет дороже, поэтому производитель уж точно не добавит указанных элементов сверх нижней границы нормы. В лучшем случае, Вы получаете то, за что заплатили. Экономия и низкие цены – это хорошо, но исключительно при прочих равных условиях.

Также нельзя не отметить важность качества сварного шва, оно напрямую влияет на возможность разрывов и образования трещин.

Мы используем для изготовления строительной тачки трубу стальную электросварную 32*.1.2 и 32*2.0, а для садовой тачки 28*1.1, т.к. считаем данную трубу оптимальной для этих назначений использования.

Коротко о прочности

Из таблицы можно сделать вывод, что все данные виды трубы подходят для изготовления тачки, и не являются критичными, остальное - вопрос цены, эстетики и личных предпочтений.

Не стоит использовать трубу с дисконтом, сделанную по ТУ, она может выйти дороже, чем труба, выполненная в соответствии с ГОСТом.

Расчеты показателей в таблице

Расчет теоретической массы трубы, кроме формул ниже, можно сверить с ГОСТом 10704-91

Труба 28*1.1

Теоретическая масса 1 м длины трубы M = 0.02466148хs(D - s) = 0.02466148× 1.1( 28-1,1) =  0,730 кг

Внутренний диаметр трубы:
D = Da - 2×s = 28 - 2×1.1 = 25.8 мм

Суммарная прибавка к толщине стенки трубы:
c = c11 + c21 = 0.1 + 0.1 = 0.2 мм

Допустимое рабочее давление в прямой трубе:
[p] = 2[σ](s - c)/(Da - (s - c)) = 2×10(1.1 - 0.2)/(28 - (1.1 - 0.2)) = 0.67 МПа

Труба 32*1.2

Теоретическая масса 1 м длины трубы M = 0.02466148хs(D - s) = 0.02466148× 1.2( 32-1,2) =  0,911 кг

Внутренний диаметр трубы:
D = Da - 2×s = 32 - 2×1.2 = 29.6 мм

Суммарная прибавка к толщине стенки трубы:
c = c11 + c21 = 0.1 + 0.1 = 0.2 мм

Допустимое рабочее давление в прямой трубе:
[p] = 2[σ](s - c)/(Da - (s - c)) =
= 2×10(1.2 - 0.2)/(32 - (1.2 - 0.2)) = 0.65 МПа

Труба 32*2

Теоретическая масса 1 м длины трубы M = 0.02466148хs(D - s) = 0.02466148× 2( 32-2) =  1,4797 кг

Внутренний диаметр трубы:
D = Da - 2×s = 32 - 2×2 = 28 мм

Суммарная прибавка к толщине стенки трубы:
c = c11 + c21 = 0.1 + 0.1 = 0.2 мм

Допустимое рабочее давление в прямой трубе:
[p] = 2[σ](s - c)/(Da - (s - c))= 2×10(2 - 0.2)/(32 - (2 - 0.2)) = 1.19 МПа

Труба 30*1,1

Теоретическая масса 1 м длины трубы M = 0.02466148хs(D - s) = 0.02466148× 1.1( 30-1.1) =  0,784 кг

Внутренний диаметр трубы:
D = Da - 2×s = 30 - 2×1.1 = 27.8 мм

Суммарная прибавка к толщине стенки трубы:
c = c11 + c21 = 0.1 + 0.1 = 0.2 мм