فشار کاری خط لوله X52 چقدر است؟ محاسبه طراحی

فشار کاری و حداکثر فشار کاری مجاز

برای یک خط لوله، فشار کاری حداکثر فشار داخلی است که خط برای حمل مداوم در عملیات عادی طراحی شده است. کدها و مشخصات پروژه معمولاً همان حد حداکثر فشار کاری مجاز را بیان می کنند. این یک ارزش طراحی است که از هندسه لوله و استحکام مواد بدست می‌آید، نه فشاری که بتوان آن را از گواهی مواد خواند.

دو مقدار فشار دیگر اغلب با آن اشتباه گرفته می شود. فشار تست هیدرواستاتیک یک آزمایش اثبات است که در آسیاب یا پس از ساخت و ساز اعمال می شود و معمولاً بالاتر از حد عملیاتی است. فشار ترکیدگی فشاری است که در آن لوله واقعاً از کار می افتد و دوباره چندین برابر بیشتر است. عمل طراحی فاصله قابل توجهی بین فشار عملیاتی و ترکیدگی برای جذب خوردگی، آسیب های مکانیکی و نوسانات فشار حفظ می کند.

فرمول طراحی پشت فشار کاری X52

کدهای طراحی خط لوله، فشار داخلی مجاز را از رابطه بارلو تعیین می کنند، که به شکل استفاده شده توسط ASME B31.8 و استانداردهای خط لوله معادل آن نوشته شده است:

P = (2 x S x t / D) x F x E x T

P فشار داخلی طراحی است.

S حداقل قدرت تسلیم مشخص شده مواد لوله است. برای API 5L X52 این 52000 psi یا 359 MPa است.

t ضخامت اسمی دیوار است.

D قطر خارجی اسمی است.

F فاکتور طراحی تعیین شده توسط کد و کلاس مکان است. 0.72 مقداری است که معمولاً برای مکان کلاس 1 استفاده می شود.

E فاکتور اتصال طولی است که به نوع درز و سطح بازرسی آن بستگی دارد.

T ضریب کاهش دما است که در دمای معمولی خط لوله برابر با 1000 است.

این فرمول نشان می دهد که چرا نمره به تنهایی خیلی کم به شما می گوید. دو خط لوله در یک درجه می توانند فشار کاری داشته باشند که تنها به این دلیل که یکی از دیوارهای سنگین تر یا قطر کمتری استفاده می کند، ضریب چهار متفاوت است.

نمونه کار شده برای خط 8 اینچی X52

اندازه لوله خط استاندارد با قطر خارجی 8.625 اینچ، که 219.1 میلی متر است، با دیواره 12.7 میلی متر، درجه X52 با حداقل استحکام تسلیم مشخص شده 359 مگاپاسکال، ضریب طراحی 0.72، ضریب اتصال 1.0 برای لوله جوش داده شده بدون درز یا کاملاً بازرسی شده، و درجه حرارت:

P=(2 x 359 x 12.7 / 219.1) x 0.72 x 1.0 x 1.0=29.9 MPa، تقریباً 4350 psi.

مقادیر محاسبه‌شده زیر از همین مفروضات استفاده می‌کنند و در نظر گرفته شده‌اند که نشان دهند قطر و ضخامت دیوار چگونه فشار مجاز را هدایت می‌کنند. مقادیر پروژه همیشه باید با فاکتورهای طراحی واقعی از کد حاکم مجدداً محاسبه شوند.

عواملی که فشار کاری مجاز را کاهش می دهند

دما: بالاتر از دمای مرجع، استحکام تسلیم فولاد کربنی کاهش می‌یابد و ضریب کاهش کد به زیر 1.0 می‌رسد.

طبقه مکان: مناطق پرجمعیت یا عبوری نیاز به ضریب طراحی کمتری دارند که به طور مستقیم فشار مجاز را کاهش می دهد.

کمک هزینه خوردگی: خوردگی داخلی یا خارجی باعث کاهش ضخامت موثر دیوار در طول عمر طراحی می شود.

نوع درز: لوله ای با ضریب اتصال طولی کمتر باید برای ضخامت دیواره با فشار کمتری کار کند.

سرویس ترش: سرویس سولفید هیدروژن محدودیت های سختی و شیمی را اعمال می کند که می تواند درجه هایی را که ممکن است در فشار طراحی استفاده شود محدود کند.

چرا X52 یک انتخاب رایج باقی می ماند؟

X52 تعادلی را ارائه می دهد که برای بخش بزرگی از کار انتقال و جمع آوری مناسب است. استحکام تسلیم آن به اندازه‌ای بالا است که ضخامت دیواره را در خطوط با قطر متوسط ​​معقول نگه دارد، در حالی که محتوای کربن و معادل کربن آن به اندازه کافی برای جوشکاری میدانی قابل اطمینان کم می‌ماند. درجه X52 همچنین به طور قابل پیش بینی به نرمال شدن و نورد مکانیکی حرارتی{4} پاسخ می دهد، بنابراین چقرمگی در دمای پایین بدون مشکل قابل دستیابی است. برای فشارهای طراحی بالاتر، حرکت به سمت X60 یا X70 ضخامت دیوار را کاهش می‌دهد، اما الزامات جوشکاری و بازرسی را نیز افزایش می‌دهد، و مبادله باید با هزینه کل نصب شده خط ارزیابی شود.

سوالات متداول

س: حداکثر فشار کاری لوله X52 چقدر است؟
هیچ ارزش واحدی وجود ندارد. فشار مجاز بستگی به قطر، ضخامت دیوار، عامل اتصال، دما و ضریب طراحی استفاده شده توسط کد حاکم دارد.

س: استحکام تسلیم مورد استفاده برای X52 در محاسبات فشار چیست؟
حداقل قدرت تسلیم مشخص شده، که 52000 psi یا 359 MPa برای API 5L X52 است.

س: آیا فشار تست هیدرواستاتیک با فشار کاری یکسان است؟
خیر. تست هیدرواستاتیک یک آزمایش اثبات است که در فشاری بالاتر از حد عملیاتی انجام می شود و برای نشان دادن یکپارچگی به جای تنظیم پاکت عملیاتی استفاده می شود.

س: چرا یک لوله با قطر بزرگتر فشار کمتری را در ضخامت دیواره یکسان تحمل می کند؟
زیرا تنش حلقه با قطر برای یک دیوار و فشار معین افزایش می یابد. رابطه بارلو بر قطر خارجی تقسیم می شود، بنابراین افزایش قطر فشار مجاز را کاهش می دهد.

س: آیا می توان فشار کاری را با استفاده از دیوار ضخیم تر به جای درجه بالاتر افزایش داد؟
بله، و این اغلب راه مقرون به صرفه‌تر است، زیرا از جوش‌پذیری و جریمه‌های بازرسی مرتبط با درجه‌های مقاومت بالاتر جلوگیری می‌کند.

س: چه فاکتور طراحی معمولاً برای خطوط لوله X52 استفاده می شود؟
0.72 به طور گسترده برای مکان های کلاس 1 تحت ASME B31.8 استفاده می شود. سایر کلاس های مکان و سایر کدها فاکتورهای متفاوتی را اعمال می کنند، بنابراین باید کد پروژه را بررسی کرد.