Выбор правильной толщины стенки бесшовных стальных труб для высокопressureных сред

Толщина стенки является одним из наиболее важных факторов в системе высоконапорной трубопроводки. Если стенка трубки слишком тонкая, она может не обеспечивать требуемую напорную способность. Однако слишком толстая стенка может увеличить вес, расход материала, время сварки и стоимость установки.

По этой причине промышленные покупатели не должны выбирать бесшовные стальные трубки только по внешнему диаметру и сортаменту. Они также должны учитывать давление, температуру, марку материала, риск коррозии, производственные допуски и действующий проектный кодекс.

Компания Zhongersheng Steel поставляет бесшовные стальные трубки для промышленной трубопроводки, энергетических систем, химической переработки, машиностроения и других требовательных проектов. Мы сотрудничаем с проектными покупателями для подтверждения размеров, стандартов, потребностей в контроле и экспортной упаковки перед производством.

Почему толщина стенки важна в напорных системах

Внутреннее давление создает напряжение в стенке бесшовной стальной трубки. По мере увеличения давления трубке требуется достаточная прочность материала и толщина стенки для безопасного удержания жидкости.

Толщина стенки также может влиять на:

• Напорную способность
• Вес системы
• Площадь потока
• Требования к сварке
• Исподвижность при изгибе
• Срок службы при коррозии
• Способ установки
• Стоимость материала
• Срок службы

Тем не менее, сама по себе толщина стенки не гарантирует безопасную эксплуатацию. Марка материала, температура, соединения, сварки, клапаны, опоры и эксплуатационные условия должны работать вместе как единая система.

Квалифицированный инженер должен рассчитать требуемую толщину в соответствии с руководящим проектным кодексом проекта.

Начните с проектного давления

Проектное давление не всегда совпадает с нормальным рабочим давлением. Оно обычно включает запас для возможных изменений, скачков давления, условий запуска или других эксплуатационных событий.

Перед выбором трубки проектная команда должна определить:

• Нормальное рабочее давление
• Максимальное ожидаемое давление
• Проектное давление
• Испытательное давление
• Возможные скачки давления
• Условия вакуума
• Тип жидкости

Использование только нормального давления может привести к неподходящему выбору материала. Поэтому техническое задание на закупку должно указывать подтвержденное проектное давление.

Для систем с пульсирующим давлением, таких как некоторые гидравлические линии, линии отвода насосов и системы компрессоров, может также потребоваться учет усталости.

Учтите проектную температуру

Прочность стали может изменяться с повышением температуры. Материал, который хорошо работает при комнатной температуре, может иметь lower allowable stress при повышенной температуре.

Низкие температуры также могут влиять на ударную вязкость. Поэтому важны как максимальная, так и минимальная проектные температуры.

Приложения с высокой температурой могут включать:

• Паропроводы
• Котельные системы
• Теплообменники
• Трубопроводы нефтеперерабатывающих заводов
• Системы теплопередачи маслом
• Оборудование для производства электроэнергии

Марка материала и расчет толщины стенки должны соответствовать проектной температуре. Покупатели также должны подтвердить, применяются ли термическая обработка, ударные испытания или другие специальные требования.

Подберите марку материала под эксплуатационные условия

Разные марки стали имеют разные показатели прочности, ударной вязкости, свариваемости и температурной стойкости. Общие марки бесшовных углеродистых стальных труб могут включать ASTM A106 Grade B и другие марки, выбранные в соответствии с соответствующим проектным стандартом.

Нержавеющая сталь может потребоваться, если жидкость или рабочая среда создают повышенный риск коррозии. Сплавная сталь может использоваться для некоторых высокотемпературных или требовательных по давлению приложений.

Правильный материал зависит от:

• Композиции жидкости
• Рабочая температура
• Уровень давления
• Условия коррозии
• Требуемая механическая прочность
• Процесс сварки
• Применимый кодекс трубопроводов
• Ожидаемый срок службы

Похожая по внешнему виду марка не должна приниматься без проверки ее химического состава, механических свойств, термической обработки и требований стандарта.

Понятите номинальную и минимальную толщину стенки

Указанная толщина стенки может быть номинальной, а не минимально допустимой величиной. Производственные стандарты могут допускать отрицательный допуск по толщине стенки.

Например, трубка, заказанная с номинальной толщиной, может содержать измеренные точки ниже этой номинальной величины, но при этом все еще соответствовать продукционному стандарту. Поэтому проектный расчет должен учитывать допустимый производственный допуск.

Покупатели должны четко указать:

• Номинальная толщина стенки
• Минимально допустимая толщина стенки
• Отрицательный производственный допуск
• Допуск по внешнему диаметру
• Применимый продуктовый стандарт
• Требуемый метод измерения

Этот шаг особенно важен, когда рассчитанная толщина близка к стандартному размеру трубы.

Сортамент трубы vs фактическая толщина стенки

Сортаменты труб, такие как Schedule 40, Schedule 80 и Schedule 160, предоставляют стандартные толщины стенок для многих размеров труб. Однако тот же номер сортамента не представляет собой одну фиксированную толщину для каждого внешнего диаметра.

Кроме того, более высокий сортамент не автоматически означает, что трубка подходит для каждого высоконапорного приложения. Марка материала и температура все еще влияют на допустимое давление.

Поэтому покупатели должны проверить фактическую толщину стенки, указанную в соответствующем размерном стандарте. В заказе на покупку при возможности следует включить и сортамент, и требуемую номинальную толщину.

Может быть выбран бесшовная труба с толстой стенкой, если стандартные сортаменты не удовлетворяют рассчитанному требованию.

Добавьте подходящий запас на коррозию

Коррозия или эрозия могут уменьшить стенку трубки во время эксплуатации. Запас на коррозию добавляет материал сверх минимального конструктивного требования.

Правильный запас зависит от:

• Тип жидкости
• Химическая концентрация
• Скорость потока
• Температура
• Воздействие влаги
• Ожидаемая скорость коррозии
• Частота контроля
• Требуемый срок службы
• Внутреннее покрытие или оболочка

Общий запас на коррозию не должен заменять правильный анализ материала. В высококоррозионной среде выбор более устойчивой марки может быть более подходящим, чем просто увеличение толщины стенки.

Эрозию также следует учитывать в линиях, транспортирующих твердые вещества, пульпу или высокоскоростные жидкости.

Включите механические и технологические запасы

Давление не является единственной нагрузкой на трубку. Внешние силы могут поступать от опор, соединений оборудования, теплового расширения, вибрации, ветра или веса трубы.

Обработка также может уменьшить эффективную толщину стенки. Резьбование, канавка, изгиб, механическая обработка или формование могут удалить материал или создать локальное утонение.

Инженерный анализ должен учитывать:

• Запас на изгиб
• Глубина резьбы
• Запас на механическую обработку
• Уменьшение при формовании
• Внешние нагрузки
• Вибрация
• Циклическая эксплуатация
• Установочное напряжение

Если бесшовная трубка будет изгибаться, покупатель должен предоставить радиус изгиба и метод формования. Утонение стенки на внешнем изгибе может потребовать особого внимания.

Следуйте действующему проектному кодексу

Системы высоконапорной трубопроводки должны следовать кодексу, требуемому отраслью, собственником проекта и местом установки.

В зависимости от приложения проект может ссылаться на стандарты или кодексы, такие как:

• ASME B31.1 для энергетической трубопроводки
• ASME B31.3 для технологической трубопроводки
• Применимые правила для котлов и напорных сосуда
• Европейские стандарты для напорной трубопроводки
• Инженерные технические условия заказчика
• Местные правила безопасности

Руководящий кодекс определяет, как давление, температура, допустимое напряжение, коэффициенты соединений, допуски и запасы используются в проекте.

Поставщик труб может подтвердить спецификации материала и продукта. Однако ответственность за расчет и утверждение окончательной толщины стенки остается за проектировщиком системы.

Проверьте толщину стенки перед отгрузкой

Для проектов, связанных с давлением, размерный контроль должен подтвердить, что доставленные трубки соответствуют утвержденному заказу.

Точки контроля могут включать:

• Внешний диаметр
• Толщина стенки
• Овальность
• Прямолинейность
• Длина трубки
• Состояние концов
• Качество поверхности
• Идентификация материала
• Количество
• Маркировка упаковки

Толщину стенки можно проверить на концах трубки с помощью подходящих измерительных инструментов. Ультразвуковое оборудование также может использоваться для проверки выбранных точек вдоль трубки при необходимости.

План выборки, критерии приемки и записи контроля должны быть согласованы перед производством.

Подтвердите потребности в испытаниях и отслеживаемости

Высоконапорные проекты могут требовать больше, чем размерный контроль. Требования к испытаниям зависят от стандарта трубки и условий эксплуатации.

Покупатели могут запросить или указать:

• Записи химического состава
• Результаты механических свойств
• Гидростатическое испытание
• Ультразвуковое испытание
• Вихревотоковое испытание
• Ударные испытания
• Записи термической обработки
• Сертификаты материала
• Отслеживаемость по плавке или партии
• Третьего лица контроль

Не каждое испытание относится к каждому заказу. Поэтому требуемый тип испытания, стандарт, уровень приемки и формат документа должны быть указаны в запросе.

Подготовьте полный запрос на бесшовную трубку

Подробный запрос помогает поставщику определить правильный продукт и избежать неясных предположений.

Пожалуйста, предоставьте:

• Марка материала
• Производственный стандарт
• Внешний диаметр
• Номинальная и минимальная толщина стенки
• Сортамент трубы, если применимо
• Длина трубки
• Проектное давление и температура
• Жидкость или среда
• Запас на коррозию
• Требования к обработке
• Требования к испытаниям и документам
• Количество заказа
• Инструкции по упаковке
• Место назначения доставки

Компания Zhongersheng Steel поставляет бесшовные углеродистые и нержавеющие стальные трубки, а также листы, рулоны, бары, проволоку и профили. Проектные покупатели могут отправить технические