تصنيف ضغط الأنابيب لأنابيب الصلب غير الملحومة

من بين أنواع مختلفة من أنابيب الصلب ،أنابيب فولاذية غير ملحومةهي الخيار المفضل لأنظمة نقل السوائل ذات الضغط العالي ودرجات الحرارة العالية والحرجة بسبب عدم وجود اللحامات وإزالة نقاط الضعف الهيكلية.

توفر هذه المقالة ، وفقًا لمعايير الصناعة ، تحليلًا متعمقًا لأساس الحساب لتصنيف الضغط لأنابيب الصلب غير الملحومة ، وفروق الأداء بين سلسلة جدار الأنبوب المختلفة (الجدول 10 ، 40 ، 80) ، وتقديم جدول مقارنة ضغط بديهي لمساعدتك على اتخاذ قرارات اختيار دقيقة.

ما هو تصنيف ضغط أنبوب أستيل ؟

يشير تصنيف ضغط أنابيب الصلب إلى أقصى ضغط داخلي (يعبر عنه عادة برطل لكل بوصة مربعة أو قضيب) يمكن أن يتحمل الأنبوب بأمان عند درجة حرارة تشغيل محددة دون تشوه دائم أو انفجار.

بالنسبة للأنابيب الفولاذية غير الملحومة ، تلتزم تقييمات الضغط الخاصة بها بدقة بمواصفات التصميم الدولية ومعايير التصنيع ، مثل ASME B31.3 (مواصفات أنابيب المعالجة) ، ASME B36.10 (معيار حجم أنابيب الفولاذ الكربوني) ، و ASME B36.19 (معيار حجم أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ). من المهم التأكيد على أن رقم "الجدول الزمني" (SCH) للأنابيب الفولاذية يمثل تصنيف سمك الجدار ، وليس قيمة الضغط المباشر. ومع ذلك ، بما أن سمك الجدار يحدد مباشرة القوة الهندسية للأنبوب ، فإن رقم الجدول الزمني هو الأساس الأساسي لحساب قدرة تحمل الضغط.

أربعة عوامل أساسية تحدد تصنيف ضغط الأنابيب الفولاذية غير الملحومة

وفقًا لدليل الصناعة الموثوق ، دليل تصنيفات ضغط أنابيب الصلب ، فإن ضغط التشغيل الآمن الفعلي لأنابيب الفولاذ الكربوني غير الملحومة أو الفولاذ المقاوم للصدأ ليس ثابتًا ؛ يتم تحديده بواسطة العوامل الهندسية الأربعة التالية:

1. حجم الأنابيب الاسمية (NPS)

حجم الأنبوب يتناسب عكسيًا مع سعة الضغط. في نفس الجدول الزمني ، كلما كان القطر أصغر ، كلما زاد الضغط الذي يمكن أن يتحمله. على سبيل المثال ، يمكن أن يتحمل جدول 40 1/2 بوصة ضغط PSI أعلى بكثير من 8 بوصةأنبوب جدول 40لأن نسبة سمك الجدار إلى القطر الخارجي (سمك الجدار النسبي) أكبر بكثير للأنابيب ذات القطر الأصغر.

2. سمك الجدار وصيغة بارلو

يمكن قياس السعة النظرية لتحمل الضغط لأنابيب الصلب غير الملحومة بدقة رياضياً باستخدام صيغة بارلو الكلاسيكية ، التي تحدد العلاقة بين الضغط الداخلي ، وسمك الجدار ، والقطر الخارجي ، والضغط المسموح به للمادة:

P = (2 × S × t) / (D-t)

أين:

P = ضغط العمل الداخلي (رطل لكل بوصة مربعة)

S = الضغط المسموح به للمادة (رطل لكل بوصة مربعة) ، حسب درجة الفولاذ (على سبيل المثال ، ASTM A106/A53 الصف ب)

T = سمك الجدار الاسمي للأنبوب (بوصة)

D = القطر الخارجي للأنبوب (بوصة)

مع ترقيات سلسلة جدار الأنبوب من الجدول 10 إلى الجدول 80 ، يزداد سمك الجدار وفقًا لذلك ، وتزيد قدرة تحمل الضغط للأنبوب خطيا.

3. درجة الصلب ومعيار المواد

يحدد التركيب الكيميائي وعملية التصنيع للصلب "الإجهاد المسموح به". تشمل الدرجات القياسية الأكثر استخدامًا في مجال الأنابيب الفولاذية غير الملحومة عالية الضغط ما يلي:

ASTM A106 الصف ب: المعيار الذهبي للصناعة لأنابيب الصلب الكربوني غير الملحومة ذات درجة الحرارة العالية والضغط العالي.

ASTM A53 الصف ب: تستخدم على نطاق واسع لنقل السوائل ذات الضغط المتوسط والمنخفض والهياكل الميكانيكية.

ASTM A312: المواصفات القياسية لأنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ غير الملحومة.

كلما ارتفعت درجة المواد ، زادت قيمة الضغط المسموح بها. هذا يعني أنه مع هندسة متطابقة ، سيكون للأنابيب غير الملحومة بدرجة A106 B معدل ضغط أعلى من أنبوب درجة أقل.

4. درجة حرارة التشغيل

مع زيادة السوائل أو درجة الحرارة المحيطة ، تنخفض قوة الشد وقوة إنتاج الفولاذ تدريجيًا. على سبيل المثال ، في درجات الحرارة المحيطة (بحد أقصى 100 درجة مئوية/38 درجة مئوية) ، يمكن أن يؤدي الأنبوب الصلب بنسبة 100 ٪ من إجهاده المسموح به ؛ ومع ذلك ، عندما تتجاوز درجة الحرارة 400 درجة مئوية (204 درجة مئوية) ، يتم تقليل الضغط المسموح به للمادة بشكل كبير ، مما أدى إلى انخفاض 20 ٪ إلى 40 ٪ في تصنيف الضغط الكلي للأنابيب الفولاذية.

مخطط مقارنة تصنيف ضغط أنابيب الصلب غير الملحومة

المقاس الاسمي	القطر الخارجي	سُمك الجدار (SCH 10)	معدل الضغط (SCH 10)	سُمك الجدار (SCH 40)	معدل الضغط (SCH 40)	سُمك الجدار (SCH 80)	معدل الضغط (SCH 80)
1/2"	0.840	0.065	3,100	0.109	4,995	0.147	7,105
1"	1.315	0.109	2,750	0.133	3,810	0.179	5,450
2"	2.375	0.109	1,460	0.154	2,377	0.218	3,545
4"	4.500	0.120	890	0.237	1,914	0.337	2,825
6"	6.625	0.134	640	0.280	1,524	0.432	2,430
8"	8.625	0.148	540	0.322	1,342	0.500	2,140

الأسئلة الشائعة (الأسئلة الشائعة) في الهندسة

1. لماذا يفضل الأنابيب غير الملحومة على الأنابيب الملحومة في تصميم نظام الضغط العالي ؟

الأنابيب الملحومة لها التماس اللحام الطولي اليسار أثناء التصنيع. تحت الضغط الشديد أو الإرهاق المادي ، يمكن أن يصبح التماس اللحام نقطة تركيز إجهاد محتملة. من ناحية أخرى ، يتم تشكيل الأنابيب الفولاذية غير الملحومة في قطعة واحدة من خلال عمليات الثقب والدرفلة على الساخن/البارد ، مما يؤدي إلى بنية مجهرية شاملة مستمرة وموحدة. تسمح هذه الدرجة العالية من التجانس الهيكلي للأنابيب غير الملحومة ، لنفس الحجم والمواد ، أن يكون لها ضغط مسموح به محسوب بنسبة 10 ٪ إلى 20 ٪ أعلى من الأنابيب الملحومة.

2. كيف يؤثر عامل الأمان على تصميم الأنابيب ؟

في الهندسة العملية ، من غير المقبول تمامًا أن تعمل الأنابيب الفولاذية بالقرب من ضغط الاندفاع النظري. وفقًا لمعايير آسمي ، يجب إدخال عامل أمان للنظام يتراوح من 1.5 إلى 2.0 (أو حتى أعلى). إذا كان الحد الأقصى المسموح به المحسوب لضغط العمل (MAWP) لأنابيب الصلب غير الملحومة هو 3000 رطل لكل بوصة مربعة ، بعد التعديل لعوامل السلامة ، فإن ضغط التشغيل التصميمي الفعلي لشبكة خطوط الأنابيب بأكملها يقتصر عادة على ما بين 1500 و 2000 رطل لكل بوصة مربعة.

اقرأ المزيد:دليل تصنيفات ضغط أنابيب الصلبأومخطط تصنيف ضغط أنابيب الفولاذ الكربوني