什麼是管壁厚度計算器?
這個工具可估算管路要安全承受指定內壓所需的最小壁厚。它採用巴洛公式(Barlow's Formula),這是管路、管線與壓力容器工程中廣泛使用的關係式,將內壓、外徑與材料許用應力三者連結起來。
如何使用
輸入以 psi 為單位的內壓 P、以英吋為單位的管路外徑 D,以及管材的許用應力(或降伏應力)S(單位 psi)。計算器會同時以英吋與公釐回傳最小壁厚。實際設計時,請在這個最小值之外再加上腐蝕裕度、製造公差,以及適當的安全係數/設計係數。
公式說明
巴洛公式為 $$t = \frac{P D}{2 S}$$ 它源自薄壁圓筒上簡單的環向應力(hoop stress)平衡:作用在管壁切片上向外推的壓力,由管壁中的張力來抵抗。由於採用的是外徑,巴洛公式略偏保守,這也正是它常被用來做快速檢核的原因。將公式重新整理後,已知壁厚下的最大許用壓力為 $$P = \frac{2 S t}{D}$$
實例演算
假設 \(P = 1000\) psi、\(D = 10\) in、\(S = 20000\) psi。則 $$t = \frac{1000 \times 10}{2 \times 20000} = \frac{10000}{40000} = 0.25 \text{ in}$$ 換算為 \(0.25 \times 25.4 = 6.35\) mm。也就是說,在加上任何裕度之前,最起碼的壁厚為四分之一英吋。
常見問題
結果有包含安全係數嗎?沒有。你輸入的許用應力 \(S\) 應該已經納入規範規定的設計係數,計算結果僅為理論上的最小值。
要用內徑還是外徑?巴洛公式採用外徑,因此結果會略偏保守。
S 該填什麼數值?請使用你所遵循規範(例如取材料降伏強度或極限強度的某個比例)的許用應力,而非直接套用原始的降伏強度數值。