Informations techniques

Calcul de stress pour doigts de gantFiche technique WIKA IN 00.15

Applications■■ Le calcul de stress pour doigts de gant sert de preuve

mathématique de la résistance dans le respect descontraintes statiques et dynamiques en relation avec latempérature de fonctionnement et la pression

Particularités■■ Calcul de stress pour doigts de gant selon

ASME PTC 19.3 TW-2016 pour doigts de gant massifs■■ Recommandations pour des changements structurels dudoigt de gant lorsque les limites admissibles de contrainte
sont dépassées.

Représentation FEA d'un doigt de gant dans un flux
avec une représentation de contrainte à l'extrémité età la baseDescription
Le calcul de stress pour doigts de gant selon
ASME PTC 19.3 TW-2016 est utilisé pour les doigts de gantforés dans la masse dans des exécutions coniques, droites
ou avec rétrein, tels que les types TW10, TW15, TW20,
TW25 et TW30 ou pour les doigts de gants massifs à partirde matériaux forgés.
Les données de process requises pour effectuer un calcul en
ASME PTC 19.3 TW-2016 sont les suivantes :Unité SI
ImperialAutres

WIKA garantit que le calcul est effectué sur la base del'ASME PTC 19.3 TW-2016. L'utilisateur final est responsablede la cohérence des données réelles du process et desdonnées sur lesquelles le calcul se base. De façon générale,aucune garantie ne peut être accordée par WIKA pour lesrésultats selon l'ASME PTC 19.3 TW-2016. Les résultats ont
une valeur informative.

Vitesse d'écoulementm/s

ft/s---Pour les recommandations concernant des changementsstructuraux où les limites admissibles de contrainte sontdépassées, les données suivantes seront requises :Température°C°F---■■ Diamètre intérieur du raccordement

Densité du fluide
Pression

Viscosité dynamique 1)

kg/m³
barmm²/s

1) En option pour ASME PTC 19.3 TW-2016

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lb/ft³
psift/1000s-----cP■■ Hauteur du raccordement■■ Diamètre intérieur et épaisseur de paroi de la tuyauterie/de la cuve

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Informations de base concernant ASME PTC 19.3 TW-2016
ASME PTC 19.3 TW-2016 est divisée entre des résultats decalcul dynamiques et statiques.
Pour les gaz à basse densité, la fréquence limite typique est
rmax = 0,8. Pour les autres fluides gazeux, le fonctionnement
constant dans la plage r = 0,4 ... 0,6 de résonance n'est
pas permis. Pour les fluides liquides, dans de nombreuses
applications, la nouvelle fréquence limite rmax = 0,4 pour larésonance typique s'applique.
Résonance en ligne :r = 0,5 (oscillation de traînée)Résonance principale :r = 1 (oscillation de portance)

rmax

00,10,20,30,4

rmax

0,50,60,70,80,91

r = fs/fn

Section 6-8.2 :0,8Gaz basse densité NSC > 2,5 et Re < 105
Sections 6-8.3 et 6-8.4 :Contrainte cyclique

0,40,60,8

Tous autres cas :0,4L'évaluation des résultats dynamiques est faite en utilisantle facteur d'amortissement NSC (le Nombre Scruton NSC
est en relation directe avec le ratio de fréquence admissible
rmax de la fréquence de décollement du vortex fs sur lafréquence naturelle fn). Plus simplement, pour les gaz, unevaleur caractéristique est NSC > 2,5 ; et pour les liquides,typiquement, NSC < 2,5.

Les résultats statiques de ASME PTC 19.3 TW-2016 sontproduits à partir de la pression maximum admissible duprocess (dépendante de la température de process et de lagéométrie du doigt de gant) et de la contrainte de courbure
à la base du doigt de gant. La contrainte de courbure est
causée par le flux incident sur le doigt de gant et dépend dela longueur protégée de la bride.

Le nombre Scruton NSC, dans le calcul, est dépendantdu facteur d'amortissement intrinsèque, de la densité
du matériau du doigt de gant, du fluide de process et dudiamètre de l'extrémité et de l'orifice du doigt de gant.
Savoir si le ratio de fréquence r < 0,8 peut aussi êtreutilisé comme limite d'évaluation avec les autres fluides deprocess est déterminé en prenant en compte les contraintes
admissibles dans le matériau du doigt de gant par rapport
aux contraintes réelles en résonance. En outre, uneévaluation de la résistance du matériau du doigt de gant parrapport à la contrainte de fatigue à la flexion dans la zone dela fixation du doigt de gant est effectuée.

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Solutions utilisant les changements structuraux, lorsque le ratio de fréquence
admissible rmax est dépassé
En dépassant la fréquence limite maximum admissible, rmax,
pour la résonance “en ligne”- ou la résonance principale,il faudra peut-être procéder aux changements structuraux
suivants :a) Raccourcissement de la longueur d'insertion
C'est la méthode la plus efficace (et la méthode
recommandée par ASME PTC 19.3 TW-2016) pouraméliorer le ratio de fréquence r.
b) Augmentation du diamètre de la base
En augmentant le diamètre de la base, la fréquence
naturelle fn est augmentée, optimisant le ratio defréquence r.
c) Augmentation du diamètre de l'extrémité
En augmentant le diamètre de l'extrémité, la fréquence
naturelle fs est réduite, optimisant le ratio de fréquence r.
d) Colliers de soutien
Les colliers de soutien ou autres moyens de soutien ne
figurent pas en standard à la livraison. L'utilisation decollars n'est pas recommandée de manière générale,
car un soutien rigide peut être obtenu seulement avec unajustement précis entre le collier de soutien et la tuyauterie
installée, ASME PTC 19.3 TW-2016 points 6-7-(e). À lademande du client, il est possible d‘utiliser des colliersde soutien, et ils sont conçus pour fournir un ajustement
serré avec le raccord process. Le doigt de gant sera
exécuté en accord avec la version et les critères de calcul
de l'ASME PTC 19.3 TW-2016 ; toutefois, ceci dépassele cadre de l'ASME PTC 19.3 TW-2016. L'opérateur
est responsable du soutien rigide du collier dans leraccordement, ce qui pourrait signifier qu'il faut retoucher
le collier. Aucune garantie pour des solutions de collier desoutien n'est donnée en général par WIKA !

e) Version ScrutonWell®
La version ScrutonWell® peut être utilisée pour toutes
sortes de doigt de gant massifs avec raccord à bride,
en exécution Vanstone ou pour des raccords processà souder ou à visser. Cette version réduit l'amplitude
d'oscillation de plus de 90 % 1) et permet en même temps
une installation facile et rapide du doigt de gant sans un
travail supplémentaire sur site long et coûteux. La version
WIKA ScrutonWell® a été testée et approuvée par leslaboratoires indépendants TÜV SÜD NEL (Glasgow)
et l'Institut de mécanique et dynamique des fluides(Université de Technologie de Freiberg).
Pour des informations détaillées, prière de consulter lafiche technique SP 05.16.
Calcul basé sur ASME PTC 19.3 – TW-2016 pour laversion ScrutonWell®
■■ Pression maximale admissible avec dimensions
d'origine de la tige■■ Charge de courbure maximale admissible avec
dimensions de la tige modifiées■■ La partie dynamique du calcul de stress pour doigts degant n'est pas nécessaire à cause de l'amortissement
de l'oscillation de plus de 90 %Doigt de gant type TW10 en version ScrutonWell®

La norme ASME PTC 19.3 TW-2016 n'est pas applicablepour les doigts de gant mécano-soudés. Prière decontacter un représentant de WIKA pour fournir descalculs basés sur Dittrich/Klotter.

1) Journal of Offshore and Mechanics and Artic Engineering Nov 2011, Vol 133/041102-1,
ASME

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Calcul de stress pour doigts de gant standard conformément àASME PTC 19.3 TW-2016
Le logigramme ci-contre représente
la procédure de calcul de stresspas-à-pas pour doigts de gantstandard conformément àASME PTC 19.3 TW-2016. Le
diagramme concerne exclusivement
les ratios de fréquence erronés.
Consulter le mode d'emploi WIKA
pour obtenir une liste complète descodes d'erreur.
En raison des différentes conceptions
de doigts de gant en combinaison
avec les différents paramètres duprocess, tous les calculs de stresspour doigts de gant ne peuvent pas
suivre cette procédure standard.
Si la procédure présentée ne fournit
pas de résultat satisfaisant, contacter
WIKA afin de trouver une solution
personnalisée.

Calcul de stress pour doigts
de gant conformément à
ASME PTC 19.3 TW-2016

Le doigt de gant nefigure pas dans le cadre
du PTC 19.3 TW-2016Revêtementsen stellite, surface
rugueuse, collier de soutien,nervures spiralées, alésage étagéou autre conception duflanc spécifiés ?

OuiContacter WIKA pourobtenir de l'aide

NonCalcul de stress pour doigts
de gant conformément à
ASME PTC 19.3 TW-2016

Collier de soutienou
Version ScrutonWell®

Oui

Résultat admissible ?
NonLongueur
non prise encharge proposée (L)> projection du tube +épaisseur de paroi +2" (50 mm)

OuiNonRemplacer la longueurnon prise en charge par
Lopt puis recalculer

Résultat admissible ?

AVERTISSEMENT !
En cas de “situation deboucle” contacter WIKA
pour obtenir de l‘aide.

NonAugmenter le diamètre del'extrémité et/ou de la basepuis recalculer

Oui

Résultat admissible ?

NonOuiFIN du calcul de stresspour doigts de gant
Doigt de gant validé

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Details du design
Déterminer l'emplacement du premier collier de soutien
L'emplacement du collier de soutien du doigt de gant sera
calculé ainsi : projection du tube – 1" (25,4 mm)
Pour exemple :Projection du tube 14" (355,6 mm). Le premier collier desoutien serait situé à 13" (330,2 mm) de la face de bride.
La longueur de projection du tube de raccordement est
définie comme la longueur entre le diamètre extérieur de latuyauterie/du tube et la hauteur du raccordement (face de labride ou raccord à enficher, etc.).

Projection du raccordement

Longueur deprojection du tubede raccordement

Déterminer le nombre de colliers de soutien et lesemplacements
Si le premier collier de soutien est placé à moins de5" (127 mm), un seul collier de soutien est requis.
Si le premier collier de soutien est placé à 5" (127 mm) ouplus, un deuxième collier de soutien est nécessaire et sera
positionné à l'emplacement du premier collier de soutien
divisé par deux. Pour les longueurs de tube supérieures à30" (762 mm), consulter un représentant WIKA.
Exemple 1 – Deux colliers de soutien
La longueur du tube est de 14" (356 mm). Le collier desoutien 1 est placé à 14" (356 mm) – 1" (25,4 mm) =13" (330 mm). Ce chiffre étant supérieur à 5" (127 mm),deux colliers de soutien seront nécessaires. Par conséquent,13" (330 mm) / 2 = 6,5" (165 mm). Le collier de soutien 2 estplacé à 6,5" (165 mm).
Exemple 2 – Un collier de soutien
La longueur du tube est de 4,5" (114 mm). Le collier desoutien 1 est placé à 4,5" (114 mm) – 1" (25,4 mm) =3,5" (89 mm). Ce chiffre étant inférieur à 5" (127 mm), un seul
collier de soutien sera nécessaire.

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Collier de soutien 2

Collier de soutien 1

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Installation type dans un raccordement
Détailajustement serré entre
le collier de soutien etle diamètre intérieur duraccordement≥ 45 mm (1,75")
12,7 mm (½")

voir “Détail”

Collier de soutien à 4 points“A”

conique Ured

longueur utile“A”

Process

Section “A”-“A”

Déterminer le diamètre extérieur du collier de soutien à partir de la taille et de laclasse de la tuyauterie
NPSUOM

Diamètre extérieur du collier de soutien1"

pouce1,107

1 ½"
2"mm

poucemmpouce

mmSCH.10

SCH.40

SCH.STD

SCH.80

SCH.XS

SCH.160

SCH.XXS

28,1

26,926,924,624,621,0

15,5

1,692

43,0

2,167

55,0

1,059

1,620

41,1

2,077

52,8

1,059

1,620

41,1

2,077

52,8

0,967

1,510

38,4

1,949

49,5

0,967

1,510

38,4

1,949

49,5

0,825

1,348

34,2

1,697

43,1

0,609

1,110

28,2

1,513

38,4

Déterminer le diamètre maximum proposé de la base en fonction de la taille duraccordement et la classe de tuyauterieNPSUOMDiamètre de base proposé au niveau du collier de soutien

1"

pouce

0,938

1 ½"2"

mm

poucemmpouce

mmSCH.1023,81,500

38,1

1,87547,6Fiche technique WIKA IN 00.15 ∙ 01/2019

SCH.40
0,875

22,2

1,375

34,9

1,750

44,5SCH.STD
0,875

22,2

1,375

34,9

1,750

44,5SCH.80
0,813

20,6

1,250

31,8

1,625

41,3

SCH.XS
0,813

20,6

1,250

31,8

1,625

41,3

SCH.160
0,688

17,51,125

28,61,500

38,1SCH.XXS
0,500

12,7

1,000

25,4

1,250

31,8Page 6 sur 7

Spécifications de conception selon ASME PTC 19.3 TW-2016
Description

Conceptions coniques et droites

Longueur utile L

63,5 mm (2,5")

Diamètre de l'extrémité B

9,2 mm (0,36")

Diamètre de perçage d

20,9 mm (0,825")

6,1 mm (0,24")

6,7 mm (0,265")

B
VA

Q----

0,80,875-

-

2-

0-

U

609,6 mm (24")

0,583-

d127 mm (5")

0,5-dans les fiches
techniques
WIKA

B

10,71

selon ASME
PTC 19.3TW-2016
L46,5 mm (1,83")-

3 mm (0,12")

Epaisseur minimale de paroi (B-D)/d609,6 mm (24")--

Rapport de longueur Ls/L

Diamètre de la racine

3,175 mm (0,125")2

Rapport de surface transversale L/BDiamètre de l'extrémitéMaximale

0,16Rapport de perçage d/B

Diamètre de perçage

Minimum-

Rapport B/A pour B = 22,2 mm

Longueur utile

Maximale-Rapport B/A pour B = 12,7 mm

Marquage

Minimum

0,58

Conicité B/A

Conception avec rétrein

0,63 mm (0,12")-Si les dimensions du doigt de gant, basées sur lesdemandes du client ou pour des applications spécifiques,se trouvent en-dehors des exigences ASME PTC 19.3
TW-2016, les résultats du calcul ne pourront être utilisés qu’àtitre d’information.
Pour toutes ces raisons, une garantie ne peut être donnéepar WIKA!

Mise à disposition des données de calcul
Les exemples figurant sur le tableau suivant montrentcomment les données de process et de géométrie doiventêtre placées sur la page Excel pour traitement électroniquepar WIKA.
Tableau d'échantillons incluant les données de calcul pour 6 points de mesureN°TPv
rho
ViscositéTyped'étiquette en °C en bar en m/s en kg/m³ dynamique en cPØdØAØBTtNID

NL

Matériau(EN)

TW-0301220

1,523,6

2,40,013

TW10

250

8,5

25

19

6,4

38,3

220

1.4435TW-0305

235

10

19,6

6,1

0,015

TW10

250

8,5

25

19

6,4

38,3

220

1.4435TW-0303
TW-0307
TW-0309
TW-031108/2019 FR based on 01/2019 EN

Dimensions en mm

L

220
220
235
400

1,5
1030

31,5

25,7
13

8,9

31,9

2,0
8,928,3
10,1

Légende :N° d'étiquette N° de point de mesure
TTempérature
PPressionv
Vitesse d'écoulementrho
Densité du fluide de process

0,0170,014
0,013
0,017LØd
ØAØB
TtTW10TW10TW10TW10

Longueur utile
Diamètre intérieur
Diamètre de la racine
Diamètre de l'extrémité
Epaisseur de l'extrémité

250
355
355
355

8,525

8,525

8,525

8,525

19
19
19
19

6,4
6,4
6,4
6,438,338,338,338,3220
220
220
220

1.44351.45711.45711.4571

Diamètre intérieur du raccordement
NID
Longueur du raccordement
NL
Type Type de doigt de gant WIKA

© 03/2004 WIKA Alexander Wiegand SE & Co. KG, tous droits réservés.
Les spécifications mentionnées ci-dessus correspondent à l'état actuel de la technologie au moment de l'édition du document.
Nous nous réservons le droit de modifier les spécifications et matériaux.

Fiche technique WIKA IN 00.15 ∙ 01/2019

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