ما هو تصنيف ضغط الأنابيب ؟

أتصنيف ضغط الأنابيب، المعروف أيضًا باسم أقصى ضغط عمل مسموح به (mwp) ، يشير إلى أعلى ضغط سائل داخلي يمكن أن يتحمله الأنبوب أو الوصلة أو الشفة بأمان وبشكل مستمر عند درجة حرارة تشغيل محددة.

إنه ليس بعدًا ماديًا يمكن قياسه باستخدام الفرجار ، ولكنه مؤشر أداء مستمد من حسابات هندسية صارمة. في معايير الولايات المتحدة الشمالية ، عادة ما يتم التعبير عن تصنيفات الضغط برطل لكل بوصة مربعة (رطل لكل بوصة مربعة) أو فئة ASME (مثل الفئة 150 ، الفئة 300) ؛ بينما في المعايير الاقتصادية أو الدولية ، يتم التعبير عنها غالبًا بـ PN (الضغط الاسمي ، مثل PN16 ، PN40) أو شريط.

العناصر الأساسية الأربعة التي تؤثر على تصنيفات الضغط

الضغط المقدر للأنبوب ليس رقمًا ثابتًا. حتى بالنسبة للأنبوب نفسه ، يمكن أن يختلف تصنيف الضغط بشكل كبير في ظل ظروف مختلفة. وهو مقيد بشكل رئيسي بالعوامل الأربعة التالية:

1. سمك الجدار المادي
هذا هو الأساس المادي الأكثر مباشرة لتحديد أقصى ضغط داخلي يمكن أن يتحمله الأنبوب. وفقًا لصيغة بارلو ، بقطر خارجي ثابت ، كلما كان الجدار أكثر سمكًا ، زادت مقاومته للتوسع والتمزق الداخلي ، وكلما ارتفع تصنيف الضغط. هذا هو السبب في أن أنظمة الضغط العالي تتطلب غالبًا درجات جدول زمني أعلى (مثل Sch 80 أو Sch 160).

2. قوة خضوع المواد
الفولاذ المختلفة لها قوة شد مختلفة. على سبيل المثال ، يكون الضغط المسموح به للفولاذ الكربوني العادي (ASTM A53 Gr.B) أقل بكثير من الصلب ذي الأنابيب عالي القوة (API 5L X70) أو الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج الخاص. كلما كانت المادة أفضل ، كلما ارتفع تصنيف الضغط بنفس سمك الجدار.

3. درجة حرارة التشغيل
درجة الحرارة هي "القاتل الخفي" لمعدلات الضغط. تقل قوة الشد لجميع الأنابيب المعدنية بشكل كبير مع زيادة درجة الحرارة. قد لا يكون لأنبوب مصنّف عند 1000 رطل لكل بوصة مربعة في درجة حرارة الغرفة (100 درجة مئوية) سوى ضغط مقنن يبلغ 700 رطل لكل بوصة مربعة عند التشغيل في درجة حرارة عالية (600 درجة مئوية).

4. بدل التآكل وعامل الأمان
في الحسابات الهندسية العملية ، للتعامل مع تآكل السوائل الداخلي على المدى الطويل ، يخصم مهندسو التصميم "بدل التآكل" من سمك الجدار المحسوب نظريًا. وفي الوقت نفسه ، تفرض معايير مثل ASME B31.3 إدخال عامل أمان (عادة من 3 إلى 4) لضمان التكرار الكافي في تصنيف الضغط.

طاولة فلانشة أنابيب فولاذية كربونية نموذجية لخفض الضغط ودرجة الحرارة

مع أخذ الفولاذ الكربوني الأكثر شيوعًا في الصناعة (ASTM A105/A53) كمثال ، تحت معيار ASME B16.5 المطابق ، ينخفض تصنيف الضغط لمختلف الفئات مع زيادة درجة الحرارة على النحو التالي:

درجة حرارة التشغيل (°و/°ج)	فئة 150 تصنيف الضغط (رطل)	فئة 300 تصنيف الضغط (رطل)	فئة 600 تصنيف الضغط (رطل)
-20 إلى 100 درجة مئوية (38 درجة مئوية)	285	740	1480
200 درجة مئوية (93 درجة مئوية)	260	680	1360
400 درجة مئوية (204 درجة مئوية)	200	635	1270
600 درجة مئوية (315 درجة مئوية)	140	570	1140
800 درجة و (426 درجة مئوية)	80	410	820

الأسئلة الشائعة (الأسئلة الشائعة) حول تصنيف ضغط الأنابيب

س: هل يعني أنبوب Sch 40 أن معدل ضغطه هو 40 رطل لكل بوصة مربعة أو 40 بار ؟

أ: بالتأكيد لا. هذا مفهوم خاطئ شائع وخطير للغاية. يمثل رقم الجدول فقط التسمية القياسية لسمك الجدار وليس له علاقة تحويل رياضية مباشرة مع قيمة الضغط. كما ذكر أعلاه ، يعتمد الضغط المقدر لأنبوب Sch 40 على القطر والمواد ودرجة الحرارة.

س: بما أن تصنيف الضغط يحدد السلامة ، هل يمكنني أن أطلب مباشرة من المصنع إنتاج أنابيب فولاذية بـ "تصنيف ضغط يصل إلى 1000 رطل لكل بوصة مربعة" ؟

أ: لا تستطيع المصانع إنتاج أنابيب مباشرة بتصنيف "1000 رطل لكل بوصة مربعة". كمشتري ، يجب عليك إجراء تحويلات التصميم وإبلاغ الشركة المصنعة لأنابيب الصلب بالقطر الخارجي المحدد (درجة المواد) ، وتصنيف سمك الجدار (الجدول الزمني) الذي تحتاجه. المصنع مسؤول فقط عن الأبعاد المادية والمواد ، في حين أن مهندس التصميم هو المسؤول عن تصنيف الضغط.

س: هل PN16 في المعيار الأوروبي يعادل فئة ASME 150 ؟

أ: تتشابه من حيث نطاق الضغط (يمثل n16 حوالي 16 بار أو 232 رطل لكل بوصة مربعة عند درجة حرارة الغرفة ؛ تبلغ الفئة 150 حوالي 285 رطل لكل بوصة مربعة عند درجة حرارة الغرفة) ، ولكن معايير الأبعاد وتباعد فتحة الشفة مختلفة تمامًا ، ولا يمكن تبديل الاثنين مباشرةً.