Odpowiedź bezpośrednia: co tak naprawdę oznacza „wskaźnik ciśnienia rury ze stali nierdzewnej”.
Rura ze stali nierdzewnej nie ma jednego uniwersalnego ciśnienia znamionowego. Prawidłowe „ciśnienie znamionowe rury ze stali nierdzewnej” to dopuszczalne ciśnienie robocze dla określonego rozmiaru rury, harmonogramu (grubości ścianki), gatunku, temperatury i metody produkcji – zgodnie z używanym kodem projektu lub tabelą znamionową.
Jako konkretny punkt odniesienia pokazują to opublikowane tabele ciśnienia znamionowego dla bezszwowych rur ze stali nierdzewnej ASTM A312 NPS 2 Harmonogram 40 lat TP316L przy 50°C wynosi około 13,8 MPa (≈ 2002 psi) . Jeśli przejdziesz na typową rurę spawaną, musisz zastosować redukcję wydajności złącza spawanego (zwykle 0,85), obniżając ją do ≈ 11,7 MPa (≈ 1701 psi) .
Co faktycznie określa wartość ciśnienia dla rury ze stali nierdzewnej
Wydajność ciśnieniowa zależy od kombinacji geometrii, wytrzymałości materiału w temperaturze i współczynników normowych. Traktuj „harmonogram” jako geometrię, a „gatunek” jako wytrzymałość i zachowanie korozyjne, ale pamiętaj, że dopuszczalne ciśnienie jest zawsze warunkowe.
- Rozmiar rury i harmonogram: Średnica zewnętrzna jest stała dla danego NPS, natomiast harmonogram zmienia grubość ścianki (np. 40 lat vs lata 80).
- Klasa i specyfikacja: TP304/304L w porównaniu z TP316/316L (często ASTM A312 dla rurociągów procesowych) wpływa na dopuszczalne naprężenia i marginesy korozji.
- Temperatura: Dopuszczalne naprężenie maleje wraz ze wzrostem temperatury, dlatego w przypadku pracy w trybie gorącym należy obniżyć ciśnienie znamionowe.
- Czynniki jakości produkcji i spawania: Rura bez szwu zazwyczaj przenosi E = 1,0; spawana rura często wymaga zmniejszenia wydajności, chyba że zostaną spełnione ulepszone warunki badań i norm.
- Ulgi i straty: Naddatek na korozję/erozję, tolerancja frezowania, gwinty/rowki i obciążenia zewnętrzne zmniejszają margines użytkowy.
- Słabe ogniwo systemu: Kołnierze, złączki, zawory, połączenia gwintowe, uszczelki i szczegóły spoin mogą ograniczać ogólną ocenę zespołu, nawet jeśli ściana rury jest „wystarczająco mocna”.
Najszybsza metoda: użyj opublikowanej tabeli wartości ciśnienia rur ze stali nierdzewnej
Jeśli Twój projekt na to pozwala, najszybszą metodą uzyskania wartości dającej się obronić jest sprawdzona tabela wartości ciśnienia. Tabele te zazwyczaj zakładają określone materiały (np. ASTM A312), metodę projektowania dostosowaną do przepisów dotyczących rur i określone warunki (takie jak bezszwowe czy spawane).
| Rozmiar nominalny | Schedule | średnica zewnętrzna (mm) | Ściana (mm) | Dopuszczalne ciśnienie (MPa) | Około. ciśnienie (psi) |
|---|---|---|---|---|---|
| NPS 1 | 40 lat | 33.40 | 3.38 | 22.3 | ≈ 3234 |
| NPS 2 | 40 lat | 60.33 | 3.91 | 13.8 | ≈ 2002 |
| NPS 2 | lata 80 | 60.33 | 5.54 | 20.1 | ≈ 2915 |
| NPS 4 | 40 lat | 114.30 | 6.02 | 11.1 | ≈ 1610 |
Praktyczny wniosek: w przypadku tego samego harmonogramu większa średnica zazwyczaj zmniejsza dopuszczalne ciśnienie, a przejście z 40S na 80S może znacząco zwiększyć ciśnienie znamionowe, ponieważ zwiększa się grubość ścianki.
Metoda obliczania kodu: zmienne zmieniające ocenę
Kiedy konieczne jest obliczenie (zamiast polegania na tabeli), projekt ciśnienia w prostej rurze dla ciśnienia wewnętrznego w typowych przepisach dotyczących rurociągów jest zazwyczaj oparty na dopuszczalnych naprężeniach i geometrii, a następnie modyfikowany o współczynniki jakości i temperatury.
Podstawowe dane wejściowe, które należy zdefiniować
- D: średnica zewnętrzna (ustalona przez normę NPS)
- t: nominalna grubość ścianki (według harmonogramu) pomniejszona o tolerancje i tolerancje, jeśli są wymagane
- S: dopuszczalne naprężenie w temperaturze projektowej (według kodu; zmniejsza się wraz z ciepłem)
- E: współczynnik jakości złącza spoiny wzdłużnej (często 1,0 dla szwu; niższy dla wielu produktów spawanych, chyba że spełnione są warunki normowe)
- W i y: współczynniki kodowe (W może zmniejszać wytrzymałość w podwyższonych temperaturach; y wpływa na zachowanie grubościennych ścian w niektórych preparatach)
- c: korozja/erozja i naddatki mechaniczne (w stosownych przypadkach)
Kluczowy punkt: Dwie rury o tym samym „harmonogramie” mogą nadal mieć różne wartości ciśnienia, jeśli gatunek, temperatura, współczynniki spoiny lub naddatek na korozję różnią się.
Sprawdzony przykład: przekształcenie wartości tabeli w decyzję projektową
Załóżmy, że potrzebujesz ciśnienia znamionowego rury ze stali nierdzewnej dla linii technologicznej wykorzystującej rurę TP316L (ASTM A312), NPS 2 Schedule 40S, o temperaturze projektowej bliskiej 50 °C.
- Zidentyfikuj geometrię: NPS 2 ma OD 60,33 mm i ściana Sch 40S 3,91 mm .
- Z opublikowanej tabeli wartości znamionowych rury bez szwu TP316L w temperaturze 50°C odczytaj dopuszczalne ciśnienie robocze: 13,8 MPa (≈ 2002 psi ).
- Jeżeli wybranym produktem jest standardowa rura spawana i w tabeli podano naddatek na spawanie wynoszący 85%, należy go zastosować: 13,8 MPa × 0,85 = 11,7 MPa (≈ 1701 psi ).
- Sprawdź ograniczniki systemu: potwierdź, że kołnierze, złączki, zawory i wybrane uszczelki spełniają lub przekraczają to samo ciśnienie projektowe w tej samej temperaturze.
Oto praktyczna interpretacja „ciśnienia znamionowego rury ze stali nierdzewnej”: dopuszczalne ciśnienie obowiązuje tylko wtedy, gdy jego podstawowe założenia są zgodne z instalacją.
Obniżanie wartości znamionowych temperatury: jak szybko mogą się zmieniać parametry znamionowe
Stal nierdzewna dobrze zachowuje wytrzymałość, ale dopuszczalne naprężenie nadal spada wraz z temperaturą, co odzwierciedlają tabele ciśnień. Jeśli zignorujesz temperaturę, zawyżysz ciśnienie znamionowe rury ze stali nierdzewnej.
Przykładowe obniżenie wartości znamionowych dla NPS 2 Sch 40S TP316L (bez szwu)
- W temperaturze 50°C: 13,8 MPa (≈ 2002 psi )
- W temperaturze 300°C: 11,4 MPa (≈ 1653 psi )
- W temperaturze 525 °C (jeśli jest wymienione): 9,4 MPa (≈ 1363 psi )
Ogólna zasada: traktuj wszelkie wartości znamionowe „temperatury pokojowej” jako tymczasowe, dopóki nie potwierdzisz wartości znamionowych dla rzeczywistej temperatury projektowej.
Typowe błędy powodujące nieprawidłowe wartości ciśnienia
- Dane dotyczące mieszania rur i przewodów rurowych: wykresy średnicy zewnętrznej/ściany rur i „ciśnienia roboczego” nie są wymienne z ocenami harmonogramu rur.
- Zakładając, że „Załącznik 40” równa się „40S”: zestawienia ze stali nierdzewnej (wg B36.19) mogą różnić się od zestawień dla stali węglowej (wg B36.10) dla tego samego NPS.
- Ignorowanie wydajności spawania: stosowanie parametrów bez szwu dla spawanych rur bez stosowania wymaganej redukcji.
- Zapominając o naddatku na korozję/erozję: projektowana grubość musi uwzględniać oczekiwane straty w okresie użytkowania, tam gdzie ma to zastosowanie.
- Traktowanie parametrów rur jako parametrów systemu: złączki, kołnierze i zawory często regulują rzeczywiste maksymalne dopuszczalne ciśnienie.
Lista kontrolna specyfikacji umożliwiająca ustalenie prawidłowego ciśnienia znamionowego
Użyj tej listy kontrolnej, jeśli chcesz, aby ciśnienie znamionowe rur ze stali nierdzewnej było możliwe do skontrolowania i bezpieczne dla zaopatrzenia.
- Podaj kod projektu (np. przepis rurociągu procesowego), ciśnienie projektowe i temperaturę projektową.
- Określ materiał i formę produktu: ASTM A312 TP316L (lub TP304L) i czy jest bezszwowy, czy spawany.
- Określ NPS i harmonogram: 40S , 80S itp. plus ewentualna minimalna ściana po tolerancji, jeśli jest to wymagane.
- Jeśli ma to zastosowanie, należy uwzględnić naddatek na korozję/erozję i potwierdzić zgodność ze środowiskiem (chlorki, kwasy, utlenianie w wysokiej temperaturze).
- Potwierdź, że parametry komponentów dla całej linii (łączniki, kołnierze, zawory, uszczelki) spełniają lub przekraczają parametry wybranej rury w temperaturze.
Konkluzja: „Wartość ciśnienia rury ze stali nierdzewnej” jest prawidłowa tylko wtedy, gdy jest powiązana z określoną normą, temperaturą, ścianką i jakością wykonania oraz gdy cały zespół ma co najmniej ten sam limit.
