ما هو الضغط على الجدول الزمني 40 أنبوب

في أنظمة الغاز والماء والهواء والسوائل الصناعية، يُعدّ الضغط المقنن لأنبوب من النوع 40 أحد أهم العوامل عند اختيار الأنابيب. ستتناول هذه المقالة الضغوط التي يتحملها أنبوب من النوع 40، والعوامل التي تحدد ضغطه المقنن، وكيف يتغير الضغط بتغير الحجم وظروف التشغيل.

ما هو أنبوب الجدول 40؟

يشير الجدول 40 (SCH 40) إلى سُمك جدار أنبوب قياسي مُحدد وفقًا لمعيار ASME B36.10 (للفولاذ الكربوني) ومعيار ASME B36.19 (للفولاذ المقاوم للصدأ). لا يُمثل هذا السُمك الضغط بشكل مباشر، ولكن سُمك الجدار يلعب دورًا حاسمًا في تحديد قدرة تحمل الضغط. تتوفر هذه الأنابيب بنوعيها الملحومة وغير الملحومة، وتُفضل الأنابيب غير الملحومة في التطبيقات ذات الضغط العالي.

ما هو تصنيف ضغط أنبوب الجدول 40؟

لا يُعد الضغط المُصنف لأنبوب الجدول 40 قيمة ثابتة؛ بل يعتمد على أربعة عوامل هندسية رئيسية:

1. قطر الأنبوب

يُعد قطر الأنبوب العامل الأهم. تتحمل الأنابيب الأصغر ضغوطًا أعلى، بينما تتحمل الأنابيب الأكبر ضغوطًا مُصنفة أقل. على سبيل المثال:

يتحمل أنبوب أسود من الجدول 40 بقطر 1/2 بوصة ضغطًا يصل إلى 3000 رطل لكل بوصة مربعة تقريبًا.

يتحمل أنبوب أسود من الجدول 40 بقطر 8 بوصات ضغطًا يصل إلى 700 رطل لكل بوصة مربعة تقريبًا.


يتحمل أنبوب أسود من الجدول 40 بقطر 8 بوصات ضغطًا يصل إلى 700 رطل لكل بوصة مربعة تقريبًا. ينشأ هذا الاختلاف لأن معدل زيادة سُمك الجدار أقل بكثير من معدل زيادة القطر.


2. سُمك الجدار (تصنيف قطر الأنبوب)

تم حساب قيم الضغط الموضحة أدناه بناءً على معايير تصميم ASME وقيم الإجهاد المسموح بها النموذجية لأنابيب الصلب الكربوني ASTM عند درجة حرارة الغرفة. يُحسب تصنيف الضغط عادةً باستخدام معادلة بارلو:

P = (2 × S × t) / (D − t)
حيث:

P = ضغط التشغيل؛

S = الإجهاد المسموح به للأنبوب (رطل/بوصة مربعة)، على سبيل المثال، S = 12000–20000 رطل/بوصة مربعة لـ ASTM A53 الدرجة B؛

t = سُمك الجدار (بوصة)؛

D = القطر الخارجي (بوصة)؛

مع زيادة سُمك الجدار t، يزداد الضغط P خطيًا؛

مع ثبات القطر الخارجي D، ينتج عن زيادة سُمك الجدار مقاومة ضغط أعلى.


3. درجة المادة

يعتمد تصنيف الضغط أيضًا على درجة الفولاذ الكربوني ومعايير التصنيع.

المعايير الشائعة:

ASTM A53 الدرجة A/B
ASTM A106 الدرجة B
ASTM A500 الدرجة B/C

توفر درجات الفولاذ الأعلى عمومًا مقاومة ضغط أفضل.

4. درجة حرارة التشغيل

تؤثر درجة الحرارة على قوة الشد؛ فارتفاع درجات الحرارة يؤدي إلى انخفاض مقاومة الضغط. على سبيل المثال، عند 204 درجة مئوية (400 درجة فهرنهايت)، قد ينخفض تصنيف الضغط بنسبة تتراوح بين 20% و40%. لذلك، يجب إجراء الحسابات بناءً على ظروف درجة الحرارة الفعلية.

جدول تصنيف ضغط أنابيب الجدول 40 (رطل لكل بوصة مربعة حسب الحجم)

محسوب بناءً على قيم الإجهاد المسموح بها وفقًا لمعيار ASME B31.3:

تصنيف ضغط أنابيب الفولاذ الكربوني الجدول 40

الحجم (in)	القطر الخارجي (in)	سُمك الجدار (in)	القطر الداخلي (in)	الجدول الزمني	درجة الحرارة (oF)
					100	200	300	400	500	600	650	700
					الإجهاد المسموح به (psi)
					20000	20000	20000	20000	18900	17300	17000	16500
1/2	0.840	0.109	0.622	40	4995	4995	4995	4995	4721	4321	4246	4121
3/4	1.050	0.113	0.824	40	4074	4074	4074	4074	3849	3524	3463	3361
1	1.315	0.133	1.049	40	3810	3810	3810	3810	3600	3295	3238	3143
1 1/4	1.660	0.14	1.38	40	3137	3137	3137	3137	2964	2714	2666	2588
1 1/2	1.900	0.145	1.61	40	2822	2822	2822	2822	2667	2441	2399	2328
2	2.375	0.154	2.067	40	2377	2377	2377	2377	2247	2056	2021	1961
2 1/2	2.875	0.203	2.469	40	2600	2600	2600	2600	2457	2249	2210	2145
3	3.500	0.216	3.068	40	2258	2258	2258	2258	2133	1953	1919	1862
3 1/2	4.000	0.226	3.548	40	2059	2059	2059	2059	1946	1781	1750	1699
4	4.500	0.237	4.026	40	1914	1914	1914	1914	1809	1656	1627	1579
5	5.563	0.258	5.047	40	1678	1678	1678	1678	1585	1451	1426	1384
6	6.625	0.28	6.065	40	1524	1524	1524	1524	1441	1319	1296	1258
8	8.625	0.322	7.981	40	1342	1342	1342	1342	1268	1161	1140	1107
10	10.75	0.365	10.02	40	1217	1217	1217	1217	1150	1053	1035	1004
12	12.75	0.406	11.938	40	1140	1140	1140	1140	1077	986	969	940
14	14.00	0.438	13.124	40	1120	1120	1120	1120	1058	968	952	924
16	16.00	0.5	15	40	1118	1118	1118	1118	1057	967	950	923
18	18.00	0.562	16.876	40	1117	1117	1117	1117	1056	966	950	922

تصنيف ضغط أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ Sch 40

الحجم (in)	القطر الخارجي	سُمك الجدار (in)	القطر الداخلي (in)	تصنيف الضغط (psig)
				درجة الحرارة (oF)
				100	200	300	400	500	600	650	700	750
				الإجهاد المسموح به (psi)
				16700	16700	16700	15500	14400	13500	13200	12900	12600
1"	40	1.315	0.133	2205	2205	2205	2047	1902	1783	1743	1703	1664
1 1/2"	40	1.900	0.145	1629	1629	1629	1512	1404	1317	1287	1258	1229
2"	40	2.375	0.154	1371	1371	1371	1272	1182	1108	1083	1059	1034
3"	40	3.500	0.216	1301	1301	1301	1208	1122	1052	1028	1005	982
4"	40	4.500	0.237	1102	1102	1102	1023	950	891	871	851	831
5"	40	5.563	0.258	965	965	965	896	832	780	763	746	728
6"	40	6.625	0.280	877	877	877	814	756	709	693	677	661
8"	40	8.625	0.322	771	771	771	716	665	623	610	596	582
10"	40	10.750	0.365	699	699	699	649	603	565	553	540	528

*1 رطل لكل بوصة مربعة (رطل/بوصة2) = 6,894.8 باسكال (نيوتن/م2) = 6.895×10-2 بار

كيفية اختيار أنبوب من النوع 40 بناءً على الضغط

عند اختيار أنبوب من النوع 40، يُرجى مراعاة العوامل التالية:

ضغط النظام المطلوب: تختلف متطلبات الضغط لخطوط أنابيب الغاز، وخطوط أنابيب الهواء المضغوط، وأنظمة إخماد الحرائق.

معامل الأمان: تستخدم التصاميم الصناعية عادةً معامل أمان يتراوح بين 1.5 و2.0.

درجة حرارة الوسط المنقول: تتطلب درجات الحرارة المرتفعة ضغوطًا أقل.

قطر الأنبوب: يمكن للأقطار الاسمية الأصغر (NPS) تحمل ضغوط أعلى (PSI).

الأسئلة الشائعة حول ضغط أنابيب النوع 40

س1: هل أنابيب النوع 40 مناسبة لتطبيقات الضغط العالي؟

ج: أنابيب النوع 40 مناسبة لتطبيقات الضغط المتوسط. أما لأنظمة الضغط العالي، فيُنصح باستخدام أنابيب النوع 80 أو أنابيب ذات جدران أكثر سمكًا.

س2: هل يختلف تصنيف ضغط أنابيب النوع 40 باختلاف الحجم؟

ج: نعم. بشكل عام، تتميز الأنابيب ذات الأقطار الأكبر بضغط مسموح به أقل في ظل نفس ظروف الجدول الزمني والمواد.

س٣: هل تصنيف ضغط أنابيب الجدول ٤٠ موحد لجميع المواد؟

ج: لا. تختلف قيم الإجهاد المسموح به لأنابيب الفولاذ الكربوني والفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ السبائكي، مما يؤثر بشكل مباشر على تصنيف الضغط.

ملخص

يختلف الضغط المقنن لأنابيب الجدول ٤٠ تبعًا لحجم الأنبوب ونوع المادة ودرجة حرارة التشغيل. عادةً، اعتمادًا على قطر الأنبوب ودرجة الحرارة، يمكن أن يتجاوز ضغط التشغيل الموثوق لأنابيب الجدول ٤٠ ٥٠٠٠ رطل لكل بوصة مربعة. في التطبيقات العملية، يجب مراعاة درجة حرارة التشغيل وخصائص الوسط ولوائح السلامة. يُوصى بإجراء التحقق من الضغط وفقًا لمعيار ASME B31.3 وتقديم تقرير قياس المواد خلال مرحلة تصميم المشروع.

اقرأ المزيد: دليل تصنيفات ضغط أنابيب الصلب