Формула Барлоу
Прочность трубы под внутренним давлением оценивают по кольцевому (окружному) напряжению в стенке. Инженерная формула Барлоу связывает четыре величины:
P = 2 · S · [σ] / D
- P — допустимое внутреннее давление;
- S — толщина стенки;
- [σ] — допускаемое напряжение материала;
- D — наружный диаметр трубы.
Для подбора стенки под заданное давление формулу переворачивают:
S = P · D / (2 · [σ])
Допускаемое напряжение и запас прочности
[σ] получают делением предела текучести (или прочности) стали на коэффициент запаса. У стали 20 предел текучести около 245 МПа; при запасе ~1,7 [σ] ≈ 140 МПа. Чем ответственнее трубопровод, тем выше требуемый запас — методику задают нормы (ГОСТ 32388, отраслевые СП). Свойства марок — в статье «Стали для труб».
Минимальная стенка для трубы ⌀159 мм
Расчёт по формуле Барлоу при [σ] = 140 МПа, наружный диаметр 159 мм (без прибавки на коррозию):
| Давление P, МПа | Мин. толщина стенки S, мм |
|---|---|
| 1,6 | 0,91 |
| 4 | 2,27 |
| 6,4 | 3,63 |
| 10 | 5,68 |
| 16 | 9,09 |
К полученной толщине добавляют прибавку на коррозию (1–3 мм) и минусовой допуск проката, затем округляют вверх до стандартной стенки по сортаменту. Наличие размера — на странице трубы ⌀159 мм.
Практические выводы
- Толще стенка и прочнее сталь → выше допустимое давление; больше диаметр → ниже (при той же стенке).
- Для высокого давления берут трубы высокого давления и бесшовные — без сварного шва.
- Формула Барлоу — оценочная; для поднадзорных объектов расчёт ведут по действующим нормам с полным набором коэффициентов.
Пришлите рабочее давление, среду и диаметр — инженеры подберут трубу с нужной стенкой и маркой стали: +7 (351) 700-74-96, zakaz@uralpipe.ru.
Вопросы и ответы
Что такое формула Барлоу?
Формула Барлоу связывает давление, диаметр, толщину стенки и напряжение в стенке трубы: P = 2·S·[σ] / D, где P — давление, S — толщина стенки, D — наружный диаметр, [σ] — допускаемое напряжение материала. Отсюда минимальная толщина стенки под давление: S = P·D / (2·[σ]).
Как выбрать допускаемое напряжение?
[σ] = предел текучести (или прочности) стали, делённый на коэффициент запаса прочности (обычно 1,5–2,5 и выше по нормам). Например, у стали 20 предел текучести ~245 МПа; с запасом ~1,7 получаем [σ] ≈ 140 МПа. Для ответственных трубопроводов запас и методику задают отраслевые нормы (ГОСТ 32388, СП).
Нужен ли запас на коррозию?
Да. К расчётной толщине стенки добавляют прибавку на коррозию и износ за весь срок службы (обычно 1–3 мм в зависимости от среды), а также технологический минусовой допуск проката. Итоговую стенку округляют вверх до стандартной по сортаменту.
Когда нужна бесшовная труба, а когда хватит сварной?
Для высоких давлений (примерно от 1,6–10 МПа и выше) и ответственных сред закладывают бесшовные трубы — у них нет сварного шва как слабого места. Для среднего и низкого давления подходят электросварные. Сравнение — в статье «ГОСТ 8732 или 10704».
