The Formula Behind API 5L Pipe Thickness
API 5L -putken seinämän paksuuden laskeminen noudattaa yleensä American Petroleum Instituten laatimia painesuunnitteluohjeita, jotka on toistettu API 5L:n putkispesifikaatioksi hyväksyvissä putkistokoodeissa. Vaaditun seinämän vähimmäispaksuuden perussuhde on:
t = P x D / (2 x S x E x F)
| Symboli | Merkitys | Miten se perustetaan |
|---|---|---|
| t | Pienin vaadittu seinämän paksuus | Laskelman tulos |
| P | Sisäinen suunnittelupaine | Asetetaan prosessin suunnittelun tai suurimman käyttöpaineen mukaan |
| D | Putken ulkohalkaisija | Valitusta putken koosta |
| S | Putkimateriaalin määritetty pienin myötöraja | API 5L -luokkataulukosta esimerkiksi 360 MPa L360:lle |
| E | Pitkittäisliitostekijä | 1,00 saumattomalle putkelle, alle 1,00 hitsatulle putkelle riippuen sauman tyypistä ja koodista |
| F | Suunnittelutekijä | Asetetaan sijaintiluokan ja palveluehtojen mukaan ja määrätään sovellettavan putkilinjakoodin mukaan |
Yksinkertaisimmassa muodossaan, kun liitos- ja suunnittelutekijät on asetettu yhtenäisiksi, tämä on Barlow-suhde. Putkilinjakoodit tuovat sitten käyttöön liitostekijän pituussauman huomioon ottamiseksi ja suunnittelutekijän, joka ottaa huomioon putkilinjan sijainnin epäonnistumisen seuraukset. Laskelman tulos on pelkkä painekotelon seinämän vähimmäispaksuus; se ei ole vielä tilattavissa oleva seinämäpaksuus.
Suunnittelupaksuudesta tilauspaksuuteen
Kolme lisävaraa on otettava huomioon ennen tilauksen seinämän paksuuden vahvistamista.
Korroosio tai eroosiokorvaus. Syövyttävässä ympäristössä mitoitusiän aikana menetetty metalli on lisättävä laskettuun seinään, muuten putki putoaa painekotelon alapuolelle ennen käyttöikänsä loppua.
Myllyn toleranssiraja. API 5L sallii seinämänpaksuuden miinustoleranssin, ja sallitut arvot riippuvat putkityypistä ja seinämän paksuuskaistasta, joten toimittaja voi toimittaa putken hieman nimellisseinämää ohuemman. Suunnittelijat lisäävät siksi rajoituksen sovellettavaan miinustoleranssiin.
Mekaaninen lisäys. Pujotus-, uritus-, taivutus- ja muut valmistustoimenpiteet poistavat tai ohentavat materiaalia, joten seinän tulee olla riittävä niiden jälkeen sekä ennen niitä.
Tilausseinämän paksuus tulee myös verrata vakioseinänpaksuussarjaan, jotta valitaan kaupallisesti saatavilla oleva koko. Seuraavan käytettävissä olevan seinän valitseminen lasketun luvun yläpuolella on normaali käytäntö, mikäli tuloksena oleva seinä ei ylitä rajaa, jossa kaavan ohut seinämä oletus pysyy voimassa.
Laji, tuottolujuus ja vaikutus paksuuteen
Seinämän paksuus on kääntäen verrannollinen laskennassa käytettyyn myötörajaan, joten valitulla laadulla on suora vaikutus tarvittavan teräksen määrään.
| API 5L luokka | Pienin myötöraja MPa | Vaikutus vaadittuun seinämänpaksuuteen |
|---|---|---|
| L245 | 245 | Paksuin seinä annetulla paineella ja halkaisijalla |
| L290 | 290 | Kohtalainen vähennys |
| L360 | 360 | Huomattava vähennys, käytetään laajasti keskipainelinjoissa |
| L415 | 415 | Lisävähennys, yleinen siirtopalveluissa |
| L450 ja L485 | 450 ja 485 | Ohuin seinä, mutta korkeimmat hitsaus- ja sitkeysvaatimukset |
Korkeampaan laatuun siirtyminen vähentää seinämän paksuutta ja siten teräksen painoa, mutta se myös tiukentaa hitsausprosessia, sitkeysvaatimusta ja kenttärakentamisen valvontaa. Monissa keskipaineprojekteissa seinänpaksuuden pienennys, joka saavutetaan siirtymällä L290:stä L360:een, kannattaa ilman korkean lujuusluokan aiheuttamaa lisärakennustaakkaa.
Seinän paksuuden toleranssi ja tarkastus
API 5L määrittelee seinänpaksuuden sallitut toleranssit, jotka riippuvat siitä, onko putki saumaton vai hitsattu, ja seinämän paksuuskaistasta, ja sallittu miinustoleranssi on syy, miksi suunnitteluseinään lisätään toleranssivara. Ostotilauksessa näkyvä nimellisseinä ei ole taattu minimi, joten laskelma ja ostospesifikaatio on luettava yhdessä.
Laskettu paksuus on myös tarkistettava käytännössä. Laskettuun seinään tilattu putki tarkastetaan normaalisti ultraääni-seinämäpaksuusmittauksella pitkin pituutta ja minimimittausarvoa verrataan vaadittuun minimiin sallitun toleranssin soveltamisen jälkeen. Jos linjalle tehdään hydrostaattinen testaus rakentamisen jälkeen, testi vahvistaa koko järjestelmän paineenkestoisuuden, mutta ei korvaa yksittäisten liitosten seinämän paksuuden tarkistusta. Korkean lämpötilan käytössä laskennassa käytetty sallittu jännitys on otettava suunnittelulämpötilassa mieluummin kuin huoneenlämpötilassa, koska teräksen myötöraja laskee lämpötilan noustessa.
FAQ
K: Mikä on API 5L -putken paksuuden peruskaava?
Pienin seinämänpaksuus lasketaan sisäisellä suunnittelupaineella kerrottuna ulkohalkaisijalla jaettuna kaksinkertaisesti määritellyn pienimmän myötörajan, pitkittäisliitoskertoimen ja suunnittelutekijän tulolla.
K: Mikä on yhteinen tekijä E?
Se vastaa pituussuuntaista saumaa. Saumattoman putken liitoskerroin on 1,00, kun taas hitsatun putken kerroin on alle 1,00 riippuen sauman tyypistä ja sovellettavan putkilinjakoodin säännöistä.
K: Mikä on suunnittelutekijä F?
Se on myötölujuuteen sovellettu turvallisuustekijä sijaintiluokan ja käyttöolosuhteiden huomioon ottamiseksi. Koodit antavat erilaisia arvoja riippuen siitä, kuinka lähellä putkilinja on asutusta alueesta ja kuljetettavasta tuotteesta.
K: Miksi laskettu paksuus ei ole tilattu paksuus?
Koska laskenta kattaa vain painetilanteen. Korroosiovara, jyrsintätoleranssivara ja valmistusvara, kuten kierteitys tai taivutus, on lisättävä ennen tilausseinämän paksuuden valintaa.
K: Tarkoittaako korkeampi laatu aina halvempaa putkistoa?
Ei välttämättä. Korkeampi laatu vähentää seinämän paksuutta ja teräksen painoa, mutta lisää myös hitsaus- ja tarkastusvaatimuksia. Taloudellisessa tapauksessa tulisi verrata asennettuja kokonaiskustannuksia, ei vain kustannuksia putkitonnia kohden.
K: Miten laskettu seinämän paksuus varmistetaan?
Ultraääni-seinämäpaksuuden mittauksella putkea pitkin, verrattuna vaadittuun vähimmäisarvoon sallitun toleranssin soveltamisen jälkeen sekä mittatarkastuksen ja osto-eritelmän edellyttämän painetestin kanssa.
