Käyttöpaine ja suurin sallittu käyttöpaine
Putkilinjan käyttöpaine on suurin sisäinen paine, jonka linja on suunniteltu kestämään jatkuvasti normaalikäytössä. Koodit ja projektitiedot ilmaisevat yleensä saman rajan kuin suurin sallittu käyttöpaine. Se on putken geometriasta ja materiaalin lujuudesta johdettu suunnitteluarvo, ei materiaalitodistuksesta luettava paine.
Kaksi muuta painearvoa sekoitetaan usein siihen. Hydrostaattinen koepaine on tehtaalla tai rakentamisen jälkeen suoritettu koepaine, joka on normaalisti korkeampi kuin käyttöraja. Räjähdyspaine on paine, jossa putki todella rikkoutuu, ja se on taas useita kertoja suurempi. Suunnittelukäytännössä pidetään huomattava aukko käyttö- ja murtumispaineen välillä korroosion, mekaanisten vaurioiden ja painepiikitusten vaimentamiseksi.
Suunnittelukaava X52-työpaineen takana
Putkilinjan suunnittelukoodit määrittävät Barlow-suhteen sallitun sisäisen paineen, joka on kirjoitettu ASME B31.8:n ja vastaavien putkistostandardien käyttämässä muodossa:
P = (2 x S x t / D) x F x E x T
P on suunniteltu sisäinen paine.
S on putkimateriaalin määritetty pienin myötöraja. API 5L X52:lle tämä on 52 000 psi tai 359 MPa.
t on seinämän nimellinen paksuus.
D on nimellinen ulkohalkaisija.
F on koodin ja sijaintiluokan asettama suunnittelutekijä; 0,72 on yleisesti käytetty arvo luokan 1 sijainnille.
E on pitkittäisliitostekijä, joka riippuu sauman tyypistä ja sen tarkastustasosta.
T on lämpötilan vähennystekijä, joka on 1 000 normaaleissa putkiston lämpötiloissa.
Kaava osoittaa, miksi arvosana yksin kertoo hyvin vähän. Kahdella samaa laatua olevalla putkilinjalla voi olla työpaineet, jotka eroavat kertoimella neljä yksinkertaisesti siksi, että toinen käyttää raskaampaa seinämää tai pienempää halkaisijaa.
Toimiva esimerkki 8 tuuman X52-linjalle
Otetaan standardi linjaputki, jonka ulkohalkaisija on 8,625 tuumaa, joka on 219,1 mm, 12,7 mm:n seinällä, luokka X52, jonka vähimmäismyötöraja on 359 MPa, suunnittelukerroin 0,72, liitoskerroin 1,0 saumattomalle tai täysin tarkastetulle hitsatulle putkelle ja lämpötilakerroin 1:0.
P=(2 x 359 x 12,7 / 219,1) x 0,72 x 1,0 x 1.0=29.9 MPa, noin 4 350 psi.
Alla olevat lasketut arvot käyttävät samoja oletuksia, ja niiden tarkoituksena on näyttää, kuinka halkaisija ja seinämän paksuus vaikuttavat sallittuun paineeseen. Hankkeen arvot on aina laskettava uudelleen todellisilla suunnittelutekijöillä ohjesäännöstä.
| Ulkohalkaisija | Seinän paksuus | Laskettu suunnittelupaine |
| 219,1 mm (8,625 tuumaa) | 6,35 mm | 15,0 MPa (noin 2 175 psi) |
| 219,1 mm (8,625 tuumaa) | 12,7 mm | 30,0 MPa (noin 4 350 psi) |
| 323,9 mm (12,75 tuumaa) | 12,7 mm | 20,3 MPa (noin 2 940 psi) |
| 508,0 mm (20 tuumaa) | 12,7 mm | 12,9 MPa (noin 1 875 psi) |
Tekijät, jotka alentavat sallittua työpainetta
Lämpötila: vertailulämpötilan yläpuolella hiiliteräksen myötöraja putoaa ja koodin vähennyskerroin alle 1,0.
Sijaintiluokka: asutuilla tai risteysalueilla vaaditaan pienempi suunnittelukerroin, mikä alentaa suoraan sallittua painetta.
Korroosionvara: sisäinen tai ulkoinen korroosio vähentää tehollista seinämän paksuutta suunnittelun käyttöiän aikana.
Saumatyyppi: pienemmällä pitkittäisliitoskertoimella varustetun putken tulee kulkea pienemmällä paineella samalla seinämänpaksuudella.
Hapan palvelu: rikkivetypalvelu asettaa kovuus- ja kemialliset rajat, jotka voivat rajoittaa laatuja, joita voidaan käyttää suunnittelupaineessa.
Miksi X52 on edelleen yleinen valinta
X52 tarjoaa tasapainon, joka sopii suureen osaan siirto- ja keräystyötä. Sen myötöraja on riittävän korkea pitämään seinämän paksuuden kohtuullisena keskihalkaisijaisilla linjoilla, kun taas sen hiilipitoisuus ja hiiliekvivalentti pysyvät riittävän alhaisina luotettavaan kenttähitsaukseen. Grade X52 reagoi myös ennustettavasti normalisointiin ja termo{4}}mekaaniseen valssaukseen, joten sitkeys alhaisissa lämpötiloissa voidaan saavuttaa ilman vaikeuksia. Suuremmissa suunnittelupaineissa siirtyminen X60:een tai X70:een pienentää seinämän paksuutta, mutta se lisää myös hitsaus- ja tarkastusvaatimuksia, ja kompromissi tulee arvioida suhteessa linjan kokonaiskustannuksiin.
FAQ
K: Mikä on X52-putken suurin käyttöpaine?
Ei ole olemassa yhtä arvoa. Sallittu paine riippuu halkaisijasta, seinämän paksuudesta, liitostekijästä, lämpötilasta ja ohjesäännön käyttämästä suunnittelukertoimesta.
K: Mitä myötörajaa käytetään X52:lle painelaskelmissa?
Määritetty pienin myötöraja, joka on 52 000 psi tai 359 MPa API 5L X52:lle.
K: Onko hydrostaattinen testipaine sama kuin työpaine?
Ei. Hydrostaattinen testi on koetesti, joka suoritetaan käyttörajaa korkeammalla paineella, ja sitä käytetään eheyden osoittamiseen toiminta-alueen asettamisen sijaan.
K: Miksi halkaisijaltaan suurempi putki kuljettaa vähemmän painetta samalla seinämänpaksuudella?
Koska vanteen jännitys kasvaa halkaisijan mukaan tietyllä seinällä ja paineella. Barlow-suhde jakaa ulkohalkaisijalla, joten halkaisijan lisääminen alentaa sallittua painetta.
K: Voiko työpainetta nostaa käyttämällä paksumpaa seinää korkeamman laadun sijaan?
Kyllä, ja tämä on usein taloudellisempi reitti, koska sillä vältetään hitsattavuus- ja tarkastusrikkomukset, jotka liittyvät korkeampiin lujuusluokkiin.
K: Mitä suunnittelutekijää yleensä käytetään X52-putkistoissa?
0,72 on laajalti käytössä ASME B31.8:n luokan 1 sijainneissa. Muihin sijaintiluokkiin ja muihin koodeihin sovelletaan erilaisia tekijöitä, joten projektikoodiin on tutustuttava.
