Формула товщини труб API 5L
Розрахунок товщини стінки труби API 5L зазвичай відповідає інструкціям щодо проектування тиску, встановленим Американським інститутом нафти та відтвореним у кодах трубопроводів, які приймають API 5L як специфікацію труби. Основне співвідношення для мінімально необхідної товщини стінки:
t = P x D / (2 x S x E x F)
| символ | Сенс | Як це встановлено |
|---|---|---|
| t | Мінімально необхідна товщина стінки | Результат розрахунку |
| P | Внутрішній розрахунковий тиск | Встановлюється проектом процесу або максимальним робочим тиском |
| D | Зовнішній діаметр труби | Від обраного розміру труби |
| S | Зазначений мінімальний межа текучості матеріалу труби | З таблиці марок API 5L, наприклад, 360 МПа для L360 |
| E | Фактор поздовжнього суглоба | 1,00 для безшовної труби, менше 1,00 для зварної труби залежно від типу шва та коду |
| F | Фактор дизайну | Встановлюється класом розташування та умовами експлуатації та призначається відповідним кодом трубопроводу |
У своїй найпростішій формі, коли коефіцієнти об’єднання та дизайну встановлені на одиницю, це співвідношення Барлоу. Потім коди трубопроводів вводять коефіцієнт з’єднання для врахування поздовжнього шва та розрахунковий коефіцієнт для врахування наслідків відмови в місці розташування трубопроводу. Результатом розрахунку є мінімальна товщина стінки лише для корпусу під тиском; це ще не товщина стінки, яку можна замовити.
Від проектної товщини до товщини замовлення
Перед встановленням товщини стінки для замовлення потрібно врахувати ще три допуски.
Допуск на корозію або ерозію. У корозійному середовищі метал, втрачений протягом розрахункового терміну служби, повинен бути доданий до розрахункової стінки, інакше труба впаде нижче тиску корпусу до кінця терміну служби.
Допуск фрези. API 5L допускає мінусовий допуск на товщину стінки, а дозволені значення залежать від типу труби та діапазону товщини стінки, тому постачальник може постачати трубу трохи тоншу за номінальну стінку. Тому дизайнери додають поправку на застосовний мінусовий допуск.
Механічний припуск. Різьба, канавки, згинання та інші виробничі операції видаляють або стоншують матеріал, тому стінка повинна бути достатньою як після цих операцій, так і до них.
Товщину стінки, що замовляється, також слід порівняти зі стандартною серією товщини стінки, щоб вибрати комерційно доступний розмір. Вибір наступної доступної стіни вище обчисленого значення є нормальною практикою, за умови, що результуюча стіна не перевищує межі, за якої припущення про тонку стінку у формулі залишається дійсним.
Сорт, межа текучості та вплив на товщину
Товщина стінки обернено пропорційна межі текучості, використаній у розрахунку, тому обрана марка безпосередньо впливає на необхідну кількість сталі.
| Клас API 5L | Мінімальна межа текучості МПа | Вплив на необхідну товщину стінки |
|---|---|---|
| L245 | 245 | Найбільш товста стінка для заданого тиску та діаметра |
| L290 | 290 | Помірне зниження |
| L360 | 360 | Помітне зниження, широко використовується для ліній середнього тиску |
| L415 | 415 | Подальше скорочення, поширене в службі передачі |
| L450 і L485 | 450 і 485 | Найтонша стінка, але найвищі вимоги до зварювання та міцності |
Перехід до вищого класу зменшує товщину стінки і, отже, вагу сталі, але також посилює процедуру зварювання, вимоги до міцності та контроль конструкції на місці. Для багатьох проектів із середнім тиском зменшення товщини стінки, досягнуте шляхом переходу від L290 до L360, є доцільним без додаткового будівельного тягаря високої міцності.
Допуск і перевірка товщини стінки
API 5L визначає дозволені допуски на товщину стінки, які залежать від того, чи є труба безшовною чи зварною, а також від діапазону товщини стінки, і дозволений мінусовий допуск є причиною допуску допуску до проектної стіни. Номінальна стіна, указана в замовленні на купівлю, не є гарантованим мінімумом, тому розрахунок і специфікацію закупівлі слід читати разом.
Розраховану товщину слід також перевірити на практиці. Труба, замовлена до розрахункової стінки, зазвичай перевіряється ультразвуковим вимірюванням товщини стінки по довжині, а мінімальне виміряне значення порівнюється з необхідним мінімумом після застосування дозволеного допуску. Там, де після будівництва лінія буде проходити гідростатичне випробування, випробування підтверджує цілісність тиску всієї системи, але не замінює перевірку товщини стінок окремих з’єднань. Для роботи при високій температурі допустиме напруження, яке використовується в розрахунку, має бути прийнято за розрахункову температуру, а не за кімнатної температури, оскільки межа текучості сталі падає з підвищенням температури.
FAQ
З: Яка основна формула для товщини труби API 5L?
Мінімальна товщина стінки розраховується як внутрішній розрахунковий тиск, помножений на зовнішній діаметр, подвійний добуток заданої мінімальної межі текучості, коефіцієнта поздовжнього з’єднання та розрахункового коефіцієнта.
З: Що таке спільний фактор Е?
На нього припадає поздовжній шов. Безшовній трубі присвоюється коефіцієнт з’єднання 1,00, тоді як зварній трубі призначається коефіцієнт нижче 1,00 залежно від типу шва та правил відповідного кодексу трубопроводів.
Q: Що таке конструкторський фактор F?
Це коефіцієнт міцності, застосований до межі текучості для врахування класу розташування та умов експлуатації. Коди присвоюють різні значення залежно від того, наскільки близько трубопровід розташований до населених пунктів, і від продукту, що транспортується.
З: Чому розрахована товщина не є замовленою?
Оскільки розрахунок охоплює лише випадок тиску. Перед тим, як вибрати товщину стінки для замовлення, необхідно додати припуск на корозію, допуск на фрезу та припуск на виготовлення, наприклад на різьблення або згинання.
З: Чи завжди вищий клас означає дешевший трубопровід?
Не обов'язково. Вищий клас зменшує товщину стінки та вагу сталі, але також підвищує вимоги до зварювання та контролю. Економічне обґрунтування має порівнювати загальну встановлену вартість, а не лише вартість тонни труби.
З: Як перевіряється розрахована товщина стінки?
Шляхом ультразвукового вимірювання товщини стінки вздовж труби, порівняння з необхідним мінімальним значенням після застосування дозволеного допуску разом із перевіркою розмірів і випробуванням тиском, що вимагається специфікацією закупівлі.
