Formula din spatele grosimii țevii API 5L
Calcularea grosimii peretelui unei țevi API 5L urmează, în general, ghidul de proiectare a presiunii stabilit de Institutul American de Petrol și reprodus în codurile conductelor care adoptă API 5L ca specificație pentru țeavă. Relația de bază pentru grosimea minimă necesară a peretelui este:
t = P x D / (2 x S x E x F)
| Simbol | Sens | Cum se stabilește |
|---|---|---|
| t | Grosimea minimă necesară a peretelui | Rezultatul calculului |
| P | Presiunea de proiectare internă | Setată de proiectul procesului sau de presiunea maximă de funcționare |
| D | Diametrul exterior al conductei | Din dimensiunea țevii selectată |
| S | Limita de curgere minimă specificată a materialului țevii | Din tabelul de calitate API 5L, de exemplu 360 MPa pentru L360 |
| E | Factorul articulației longitudinale | 1,00 pentru teava fara sudura, mai putin de 1,00 pentru teava sudata in functie de tipul cusaturii si cod |
| F | Factorul de proiectare | Setat de clasa de locație și de condițiile de serviciu și atribuit de codul conductei aplicabil |
În forma sa cea mai simplă, cu factorii de îmbinare și de proiectare setați la unitate, aceasta este relația Barlow. Codurile conductelor introduc apoi factorul de îmbinare pentru a ține cont de cusătura longitudinală și factorul de proiectare pentru a ține seama de consecințele defecțiunii la locația conductei. Rezultatul calculului este o grosime minimă a peretelui numai pentru cazul de presiune; nu este încă o grosime de perete care poate fi comandată.
De la grosimea de proiectare la grosimea de comandă
Trebuie luate în considerare încă trei rezerve înainte de a se stabili grosimea peretelui comandat.
Aport de coroziune sau eroziune. Într-un mediu corosiv, metalul pierdut pe durata de viață trebuie adăugat la peretele calculat, altfel conducta va scădea sub nivelul de presiune înainte de sfârșitul duratei sale de viață.
Toleranță la moara. API 5L permite o toleranță minus la grosimea peretelui, iar valorile permise depind de tipul țevii și de banda de grosime a peretelui, astfel încât furnizorul poate livra țeavă puțin mai subțire decât peretele nominal. Prin urmare, proiectanții adaugă o alocație pentru toleranța în minus aplicabilă.
Aport mecanic. Filetarea, canelarea, îndoirea și alte operațiuni de fabricare îndepărtează sau subțiază materialul, astfel încât peretele trebuie să fie suficient după aceste operații, precum și înainte de acestea.
Grosimea peretelui de comandă trebuie, de asemenea, verificată în raport cu seria standard de grosime a peretelui, astfel încât să fie selectată o dimensiune disponibilă în comerț. Selectarea următorului perete disponibil deasupra cifrei calculate este o practică normală, cu condiția ca peretele rezultat să nu depășească limita la care ipoteza peretelui subțire a formulei rămâne valabilă.
Gradul, puterea de curgere și efectul asupra grosimii
Grosimea peretelui este invers proporțională cu limita de curgere utilizată în calcul, astfel încât calitatea selectată are un efect direct asupra cantității de oțel necesară.
| Clasa API 5L | Limita de curgere minimă MPa | Efect asupra grosimii necesare a peretelui |
|---|---|---|
| L245 | 245 | Cel mai gros perete pentru o presiune și un diametru dat |
| L290 | 290 | Reducere moderată |
| L360 | 360 | Reducere apreciabilă, utilizat pe scară largă pentru liniile de presiune medie |
| L415 | 415 | Reducere suplimentară, comună în serviciul de transport |
| L450 și L485 | 450 și 485 | Cel mai subțire perete, dar cele mai mari cerințe de sudare și duritate |
Trecerea la o calitate superioară reduce grosimea peretelui și, prin urmare, greutatea oțelului, dar întărește și procedura de sudare, cerințele de duritate și controalele de construcție pe teren. Pentru multe proiecte de presiune medie, reducerea grosimii peretelui obținută prin trecerea de la L290 la L360 este utilă fără sarcina suplimentară de construcție a unui grad de rezistență ridicat.
Toleranța și verificarea grosimii peretelui
API 5L specifică toleranțele permise pentru grosimea peretelui, care depind de dacă țeava este fără sudură sau sudată și de banda de grosime a peretelui, iar toleranța minus permisă este motivul pentru care se adaugă o toleranță la peretele de proiectare. Peretele nominal afișat pe comanda de achiziție nu este un minim garantat, astfel încât calculul și specificația de achiziție trebuie citite împreună.
Grosimea calculată ar trebui, de asemenea, verificată în practică. O țeavă comandată la un perete calculat este în mod normal verificată prin măsurarea cu ultrasunete a grosimii peretelui de-a lungul lungimii, iar valoarea minimă măsurată este comparată cu minimul necesar după aplicarea toleranței permise. Acolo unde linia va fi testată hidrostatic după construcție, testul confirmă integritatea presiunii întregului sistem, dar nu înlocuiește verificarea grosimii peretelui a îmbinărilor individuale. Pentru funcționarea la temperaturi ridicate, efortul admisibil utilizat în calcul trebuie luat la temperatura de proiectare mai degrabă decât la temperatura camerei, deoarece limita de curgere a oțelului scade pe măsură ce temperatura crește.
FAQ
Î: Care este formula de bază pentru grosimea țevii API 5L?
Grosimea minimă a peretelui este calculată ca presiunea internă de proiectare înmulțită cu diametrul exterior, împărțit la două ori produsul limită de curgere minimă specificată, factorul de îmbinare longitudinală și factorul de proiectare.
Î: Care este factorul comun E?
Ține cont de cusătura longitudinală. Țevii fără sudură i se atribuie un factor de îmbinare de 1,00, în timp ce țevii sudate i se atribuie un factor sub 1,00, în funcție de tipul de îmbinare și de regulile codului de conductă aplicabil.
Î: Care este factorul de proiectare F?
Este un factor de siguranță aplicat limitei de curgere pentru a ține seama de clasa de locație și de condițiile de funcționare. Codurile atribuie valori diferite în funcție de cât de aproape este conducta de zonele populate și de produsul transportat.
Î: De ce grosimea calculată nu este grosimea comandată?
Deoarece calculul acoperă doar cazul de presiune. Înainte de a alege grosimea peretelui de comandă, trebuie adăugate o toleranță la coroziune, o toleranță la freza și o toleranță pentru fabricare, cum ar fi filetarea sau îndoirea.
Î: O notă mai mare înseamnă întotdeauna o conductă mai ieftină?
Nu neapărat. O calitate superioară reduce grosimea peretelui și greutatea oțelului, dar crește și cerințele de sudură și inspecție. Cazul economic ar trebui să compare costul total instalat, nu doar costul pe tonă de țeavă.
Î: Cum se verifică grosimea peretelui calculată?
Prin măsurarea cu ultrasunete a grosimii peretelui de-a lungul conductei, comparată cu valoarea minimă necesară după aplicarea toleranței permise, împreună cu inspecția dimensională și testul de presiune cerut de specificația de achiziție.
