Câu trả lời trực tiếp: “xếp hạng áp suất ống thép không gỉ” thực sự có ý nghĩa gì
Ống thép không gỉ không có một mức áp suất chung nào. "Xếp hạng áp suất ống thép không gỉ" chính xác là áp suất làm việc cho phép đối với kích thước ống, lịch trình (độ dày thành), cấp độ, nhiệt độ và phương pháp sản xuất cụ thể — theo mã thiết kế hoặc bảng xếp hạng bạn đang sử dụng.
Đối với một điểm tham chiếu cụ thể, các bảng xếp hạng áp suất được công bố cho ống không gỉ liền mạch ASTM A312 cho thấy rằng NPS 2 lịch trình 40S TP316L ở 50 °C là khoảng 13,8 MPa (≈ 2002 psi) . Nếu bạn chuyển sang sử dụng ống hàn thông thường, bạn phải áp dụng mức giảm hiệu suất mối hàn (thường là 0,85), giảm mức đó xuống ≈ 11,7 MPa (≈ 1701 psi) .
Điều gì thực sự đặt ra mức áp suất cho ống thép không gỉ
Khả năng áp suất được điều chỉnh bởi sự kết hợp của hình học, độ bền vật liệu ở nhiệt độ và các yếu tố mã. Hãy coi “kế hoạch” là hình học và “cấp” là cường độ và đặc tính ăn mòn—nhưng hãy nhớ rằng áp suất cho phép luôn có điều kiện.
- Kích thước ống và lịch trình: Đường kính ngoài được cố định cho một NPS nhất định, trong khi lịch trình thay đổi độ dày thành (ví dụ: 40S so với 80S).
- Lớp và đặc điểm kỹ thuật: TP304/304L so với TP316/316L (thường là ASTM A312 cho đường ống xử lý) ảnh hưởng đến giới hạn ứng suất và ăn mòn cho phép.
- Nhiệt độ: Ứng suất cho phép giảm khi nhiệt độ tăng, do đó mức áp suất phải được giảm đối với dịch vụ nóng.
- Các yếu tố chất lượng chế tạo và hàn: Ống liền mạch thường mang E = 1,0; ống hàn thường yêu cầu giảm hiệu suất trừ khi đáp ứng các điều kiện kiểm tra và mã nâng cao.
- Trợ cấp và tổn thất: Dung sai ăn mòn/xói mòn, dung sai máy nghiền, ren/rãnh và tải trọng bên ngoài làm giảm biên khả dụng.
- Liên kết yếu của hệ thống: Mặt bích, phụ kiện, van, kết nối ren, miếng đệm và các chi tiết hàn có thể hạn chế mức đánh giá lắp ráp tổng thể ngay cả khi thành ống “đủ chắc chắn”.
Phương pháp nhanh nhất: sử dụng bảng đánh giá áp suất ống thép không gỉ được công bố
Nếu dự án của bạn cho phép, bảng đánh giá áp suất uy tín là cách nhanh nhất để có được con số có thể bảo vệ được. Các bảng này thường giả định các vật liệu cụ thể (ví dụ: ASTM A312), phương pháp thiết kế phù hợp với mã đường ống và các điều kiện đã nêu (chẳng hạn như liền mạch và hàn).
| Kích thước danh nghĩa | Schedule | Đường kính ngoài (mm) | Tường (mm) | Áp suất cho phép (MPa) | Xấp xỉ. áp suất (psi) |
|---|---|---|---|---|---|
| NPS 1 | 40S | 33.40 | 3.38 | 22.3 | ≈ 3234 |
| NPS 2 | 40S | 60.33 | 3.91 | 13.8 | ≈ 2002 |
| NPS 2 | 80S | 60.33 | 5.54 | 20.1 | ≈ 2915 |
| NPS 4 | 40S | 114.30 | 6.02 | 11.1 | ≈ 1610 |
Bài học rút ra thực tế: đối với cùng một lịch trình, đường kính lớn hơn thường làm giảm áp suất cho phép và việc chuyển từ 40S sang 80S có thể làm tăng đáng kể mức áp suất vì độ dày thành ống tăng lên.
Phương pháp tính mã: các biến làm thay đổi xếp hạng
Khi bạn phải tính toán (thay vì dựa vào bảng), thiết kế áp suất của ống thẳng cho áp suất bên trong trong các mã đường ống thông thường thường dựa trên ứng suất và hình học cho phép, sau đó được sửa đổi bởi các yếu tố chất lượng và nhiệt độ.
Các đầu vào cốt lõi bạn phải xác định
- D: đường kính ngoài (cố định theo tiêu chuẩn NPS)
- t: độ dày thành danh nghĩa (theo lịch trình) trừ đi các khoản phụ cấp và dung sai khi cần thiết
- S: ứng suất cho phép ở nhiệt độ thiết kế (được liệt kê mã; giảm theo nhiệt)
- E: hệ số chất lượng mối hàn dọc (thường là 1,0 đối với mối hàn liền mạch; thấp hơn đối với nhiều sản phẩm hàn trừ khi đáp ứng các điều kiện về mã)
- W và y: hệ số mã (W có thể làm giảm cường độ ở nhiệt độ cao; y ảnh hưởng đến hành vi của thành dày trong một số công thức)
- c: ăn mòn/xói mòn và phụ cấp cơ học (nếu có)
Điểm mấu chốt: Hai đường ống có cùng “kế hoạch” vẫn có thể có mức áp suất khác nhau nếu cấp độ, nhiệt độ, hệ số mối hàn hoặc mức cho phép ăn mòn khác nhau.
Ví dụ hoạt động: biến giá trị bảng thành quyết định thiết kế
Giả sử bạn cần mức áp suất ống thép không gỉ cho dây chuyền xử lý sử dụng ống TP316L (ASTM A312), NPS 2 Schedule 40S, với nhiệt độ thiết kế gần 50°C.
- Nhận dạng hình học: NPS 2 có OD 60,33 mm và tường Sch 40S 3,91 mm .
- Từ bảng xếp hạng được công bố cho ống liền mạch TP316L ở 50 °C, hãy đọc áp suất làm việc cho phép: 13,8 MPa (≈ 2002 psi ).
- Nếu sản phẩm được chọn là ống hàn tiêu chuẩn và bảng ghi chú mức cho phép hàn 85%, hãy áp dụng nó: 13,8 MPa × 0,85 = 11,7 MPa (≈ 1701 psi ).
- Kiểm tra các bộ giới hạn hệ thống: xác nhận lựa chọn mặt bích, phụ kiện, van và miếng đệm đáp ứng hoặc vượt quá áp suất thiết kế tương tự ở cùng nhiệt độ.
Đây là cách giải thích thực tế về “xếp hạng áp suất ống thép không gỉ”: áp suất cho phép chỉ có hiệu lực khi các giả định cơ bản của nó phù hợp với hệ thống lắp đặt của bạn.
Giảm nhiệt độ: xếp hạng có thể thay đổi nhanh như thế nào
Thép không gỉ giữ được độ bền tốt nhưng ứng suất cho phép vẫn giảm theo nhiệt độ và bảng áp suất phản ánh điều đó. Nếu bạn bỏ qua nhiệt độ, bạn sẽ đánh giá quá cao mức áp suất của ống thép không gỉ.
Ví dụ giảm công suất cho NPS 2 Sch 40S TP316L (liền mạch)
- Ở 50°C: 13,8 MPa (≈ 2002 psi )
- Ở 300°C: 11,4 MPa (≈ 1653 psi )
- Ở 525 °C (nơi được liệt kê): 9,4 MPa (≈ 1363 psi )
Quy tắc ngón tay cái: coi bất kỳ xếp hạng “nhiệt độ phòng” nào là tạm thời cho đến khi bạn xác nhận xếp hạng ở nhiệt độ thiết kế thực tế của mình.
Những lỗi thường gặp gây ra sai số về áp suất
- Trộn dữ liệu đường ống và đường ống: biểu đồ OD/tường ống và “áp suất làm việc” không thể thay thế được với xếp hạng lịch trình đường ống.
- Giả sử “Bảng 40” bằng “40S”: bảng kê không gỉ (theo B36.19) có thể khác với bảng kê thép carbon (theo B36.10) cho cùng một NPS.
- Bỏ qua hiệu quả hàn: sử dụng định mức liền mạch cho ống hàn mà không áp dụng mức giảm cần thiết.
- Bỏ qua khoản trợ cấp ăn mòn/xói mòn: độ dày thiết kế phải tính đến tổn thất dự kiến trong suốt thời gian sử dụng nếu có.
- Xử lý đánh giá đường ống như đánh giá hệ thống: phụ kiện, mặt bích và van thường chi phối áp suất tối đa thực tế cho phép.
Danh sách kiểm tra thông số kỹ thuật để khóa mức áp suất chính xác
Sử dụng danh sách kiểm tra này khi bạn cần xếp hạng áp suất ống thép không gỉ để có thể kiểm tra được và an toàn khi mua sắm.
- Nêu rõ mã thiết kế (ví dụ: mã đường ống xử lý), áp suất thiết kế và nhiệt độ thiết kế.
- Xác định chất liệu và hình thức sản phẩm: ASTM A312 TP316L (hoặc TP304L) và không liền mạch hoặc được hàn.
- Chỉ định NPS và lịch trình: 40S , 80S , v.v., cộng với bất kỳ bức tường tối thiểu nào sau dung sai nếu được yêu cầu.
- Bao gồm cả khoản dự phòng ăn mòn/xói mòn nếu có và xác nhận khả năng tương thích với môi trường (clorua, axit, quá trình oxy hóa ở nhiệt độ cao).
- Xác nhận xếp hạng thành phần cho toàn bộ dây chuyền (phụ kiện, mặt bích, van, miếng đệm) đáp ứng hoặc vượt quá định mức ống đã chọn ở nhiệt độ.
Điểm mấu chốt: "định mức áp suất ống thép không gỉ" chỉ đúng khi nó được gắn với một tiêu chuẩn, nhiệt độ, thành và chất lượng chế tạo xác định—và khi toàn bộ cụm lắp ráp được định mức ít nhất ở cùng một giới hạn.
