Pracovní tlak a maximální povolený provozní tlak
U potrubí je pracovním tlakem maximální vnitřní tlak, který je potrubí navrženo tak, aby nepřetržitě nesl za normálního provozu. Kódy a specifikace projektu obvykle vyjadřují stejný limit jako maximální povolený provozní tlak. Je to návrhová hodnota odvozená z geometrie potrubí a pevnosti materiálu, nikoli tlak, který lze vyčíst z certifikátu materiálu.
Často se s ním zaměňují dvě další hodnoty tlaku. Hydrostatický zkušební tlak je průkazná zkouška aplikovaná na mlýně nebo po výstavbě a je normálně vyšší než provozní limit. Trhací tlak je tlak, při kterém potrubí skutečně selže, a je opět několikanásobně vyšší. Konstrukční praxe udržuje značnou mezeru mezi provozním tlakem a tlakem při roztržení, aby absorbovala korozi, mechanické poškození a tlakové rázy.
Designový vzorec za pracovním tlakem X52
Kódy návrhu potrubí určují přípustný vnitřní tlak z Barlowova vztahu, zapsaného ve formě používané ASME B31.8 a ekvivalentními normami potrubí:
P = (2 x S x t / D) x F x E x T
P je návrhový vnitřní tlak.
S je stanovená minimální mez kluzu materiálu trubky. Pro API 5L X52 je to 52 000 psi nebo 359 MPa.
t je jmenovitá tloušťka stěny.
D je jmenovitý vnější průměr.
F je návrhový faktor stanovený kódem a třídou umístění; 0,72 je hodnota běžně používaná pro umístění třídy 1.
E je součinitel podélného spoje, který závisí na typu švu a úrovni jeho kontroly.
T je faktor snížení teploty, který se rovná 1 000 při normální teplotě potrubí.
Vzorec ukazuje, proč vám samotná známka řekne velmi málo. Dvě potrubí stejné třídy mohou mít pracovní tlaky, které se čtyřikrát liší, jednoduše proto, že jedno používá těžší stěnu nebo menší průměr.
Pracovní příklad pro 8palcový X52 řádek
Vezměte standardní velikost potrubního potrubí o vnějším průměru 8,625 palce, což je 219,1 mm, se stěnou 12,7 mm, jakost X52 se specifikovanou minimální mezí kluzu 359 MPa, konstrukčním faktorem 0,72, součinitelem spoje 1,0 pro bezešvé nebo plně zkontrolované svařované potrubí a teplotním faktorem 1,0:
P=(2 x 359 x 12,7 / 219,1) x 0,72 x 1,0 x 1.0=29.9 MPa, přibližně 4 350 psi.
Níže uvedené vypočítané hodnoty používají stejné předpoklady a mají ukázat, jak průměr a tloušťka stěny řídí přípustný tlak. Projektové hodnoty musí být vždy přepočítány se skutečnými návrhovými faktory z řídícího předpisu.
| Vnější průměr | Tloušťka stěny | Vypočítaný návrhový tlak |
| 219,1 mm (8,625 palce) | 6,35 mm | 15,0 MPa (asi 2 175 psi) |
| 219,1 mm (8,625 palce) | 12,7 mm | 30,0 MPa (asi 4 350 psi) |
| 323,9 mm (12,75 palce) | 12,7 mm | 20,3 MPa (asi 2 940 psi) |
| 508,0 mm (20 palců) | 12,7 mm | 12,9 MPa (asi 1 875 psi) |
Faktory, které snižují přípustný pracovní tlak
Teplota: nad referenční teplotou klesá mez kluzu uhlíkové oceli a kódový faktor snížení pod 1,0.
Třída umístění: obydlené nebo přecházející oblasti vyžadují nižší návrhový faktor, který přímo snižuje povolený tlak.
Přídavek na korozi: vnitřní nebo vnější koroze snižuje účinnou tloušťku stěny během projektované životnosti.
Typ švu: trubka s nižším podélným součinitelem spoje musí být vedena při nižším tlaku při stejné tloušťce stěny.
Kyselý provoz: sirovodíkový provoz ukládá limity tvrdosti a chemie, které mohou omezovat jakosti, které mohou být použity při projektovaném tlaku.
Proč X52 zůstává běžnou volbou
X52 nabízí vyvážení, které vyhovuje velkému podílu přenosových a sběracích prací. Jeho mez kluzu je dostatečně vysoká, aby udržela přiměřenou tloušťku stěny na vedeních středního průměru, zatímco jeho obsah uhlíku a uhlíkový ekvivalent zůstávají dostatečně nízké pro spolehlivé svařování v terénu. Třída X52 také předvídatelně reaguje na normalizační a termo{4}}mechanické válcování, takže houževnatosti při nízkých teplotách lze dosáhnout bez potíží. Pro vyšší návrhové tlaky přechod na X60 nebo X70 snižuje tloušťku stěny, ale také zvyšuje požadavky na svařování a kontrolu a kompromis by měl být posouzen oproti celkovým nákladům na instalaci linky.
FAQ
Otázka: Jaký je maximální pracovní tlak potrubí X52?
Neexistuje jediná hodnota. Přípustný tlak závisí na průměru, tloušťce stěny, součiniteli spoje, teplotě a konstrukčním součiniteli použitém řídícím předpisem.
Otázka: Jaká je mez kluzu použitá pro X52 při výpočtech tlaku?
Stanovená minimální mez kluzu, která je 52 000 psi nebo 359 MPa pro API 5L X52.
Otázka: Je hydrostatický zkušební tlak stejný jako pracovní tlak?
Ne. Hydrostatický test je průkazný test prováděný při tlaku vyšším, než je provozní limit, a používá se k prokázání integrity spíše než k nastavení provozní obálky.
Otázka: Proč potrubí o větším průměru nese menší tlak při stejné tloušťce stěny?
Protože napětí obruče roste s průměrem pro danou stěnu a tlak. Barlowův vztah se dělí vnějším průměrem, takže rostoucí průměr snižuje přípustný tlak.
Otázka: Lze zvýšit pracovní tlak použitím silnější stěny místo vyšší třídy?
Ano, a toto je často ekonomičtější cesta, protože se vyhne sankcím za svařitelnost a kontrolu související s vyššími pevnostními třídami.
Otázka: Jaký konstrukční faktor se běžně používá pro potrubí X52?
0,72 je široce používán pro umístění třídy 1 podle ASME B31.8. Jiné třídy umístění a jiné kódy uplatňují různé faktory, takže je nutné konzultovat kód projektu.
