API 5L caurules biezuma formula
API 5L caurules sieniņu biezuma aprēķināšana parasti tiek veikta saskaņā ar Amerikas Naftas institūta izstrādātajām spiediena projektēšanas vadlīnijām, kas ir reproducētas cauruļvadu kodos, kas izmanto API 5L kā caurules specifikāciju. Pamatattiecības attiecībā uz minimālo nepieciešamo sienu biezumu ir:
t = P x D / (2 x S x E x F)
| Simbols | Nozīme | Kā tas tiek noteikts |
|---|---|---|
| t | Minimālais nepieciešamais sienas biezums | Aprēķina rezultāts |
| P | Iekšējais dizaina spiediens | Iestata procesa konstrukcija vai maksimālais darba spiediens |
| D | Caurules ārējais diametrs | No izvēlētā caurules izmēra |
| S | Norādītā caurules materiāla minimālā tecēšanas robeža | No API 5L pakāpes tabulas, piemēram, 360 MPa L360 |
| E | Gareniskās locītavas faktors | 1,00 bezšuvju caurulei, mazāk nekā 1,00 metinātai caurulei atkarībā no šuves veida un koda |
| F | Dizaina faktors | To nosaka atrašanās vietas klase un pakalpojuma nosacījumi, un to piešķir attiecīgais cauruļvada kods |
Tās vienkāršākajā formā, savienojuma un dizaina faktoriem ir iestatīti vienoti, šīs ir Bārlova attiecības. Pēc tam cauruļvadu kodi ievada savienojuma koeficientu, lai ņemtu vērā garenisko šuvi, un konstrukcijas faktoru, lai ņemtu vērā atteices sekas cauruļvada vietā. Aprēķina rezultāts ir minimālais sienas biezums tikai spiediena gadījumā; tas vēl nav sienas biezums, ko var pasūtīt.
No dizaina biezuma līdz pasūtīšanas biezumam
Pirms pasūtījuma sienas biezuma noteikšanas ir jāņem vērā vēl trīs pielaides.
Korozijas vai erozijas pabalsts. Korozīvā vidē projektētajā kalpošanas laikā zaudētais metāls ir jāpievieno aprēķinātajai sienai, pretējā gadījumā caurule pirms tā kalpošanas laika beigām nokritīsies zem spiediena līmeņa.
Dzirnavu pielaides pabalsts. API 5L pieļauj mīnusa pielaidi sienas biezumam, un pieļaujamās vērtības ir atkarīgas no caurules veida un sienas biezuma joslas, tāpēc piegādātājs var piegādāt cauruli, kas ir nedaudz plānāka par nominālo sienu. Tāpēc dizaineri pievieno piemērojamo mīnus pielaidi.
Mehāniskā piemaksa. Vītņošana, rievošana, locīšana un citas izgatavošanas darbības noņem vai atšķaida materiālu, tāpēc sienai jābūt pietiekamai gan pēc šīm darbībām, gan pirms tām.
Pasūtīšanas sienas biezums jāpārbauda arī attiecībā pret standarta sienas biezuma sēriju, lai izvēlētos komerciāli pieejamu izmēru. Nākamās pieejamās sienas atlasīšana virs aprēķinātā skaitļa ir normāla prakse, ja iegūtā siena nepārsniedz robežu, kurā formulas plānās sienas pieņēmums paliek spēkā.
Pakāpe, ražas stiprums un ietekme uz biezumu
Sienas biezums ir apgriezti proporcionāls aprēķinos izmantotajai tecēšanas robežai, tāpēc izvēlētajai klasei ir tieša ietekme uz nepieciešamo tērauda daudzumu.
| API 5L klase | Minimālā tecēšanas robeža MPa | Ietekme uz nepieciešamo sienas biezumu |
|---|---|---|
| L245 | 245 | Biezākā siena noteiktam spiedienam un diametram |
| L290 | 290 | Mērens samazinājums |
| L360 | 360 | Ievērojams samazinājums, plaši izmantots vidēja spiediena līnijām |
| L415 | 415 | Turpmāka samazināšana, izplatīta pārraides pakalpojumā |
| L450 un L485 | 450 un 485 | Plānākā siena, bet visaugstākās metināšanas un stingrības prasības |
Pārejot uz augstāku pakāpi, tiek samazināts sienas biezums un līdz ar to arī tērauda svars, bet tas arī pastiprina metināšanas procedūru, stingrības prasības un lauka konstrukcijas kontroles. Daudzos vidēja spiediena projektos sienas biezuma samazinājums, kas panākts, pārejot no L290 uz L360, ir vērtīgs bez papildu būvniecības slodzes, ko rada augstas stiprības pakāpe.
Sienas biezuma pielaide un pārbaude
API 5L nosaka pieļaujamās sienas biezuma pielaides, kas ir atkarīgas no tā, vai caurule ir bezšuvju vai metināta, un no sienas biezuma joslas, un pieļaujamā mīnus pielaide ir iemesls, kāpēc projektētajai sienai tiek pievienota pielaide. Pirkšanas pasūtījumā norādītā nominālā siena nav garantētais minimums, tāpēc aprēķins un pirkuma specifikācija ir jālasa kopā.
Aprēķinātais biezums ir jāpārbauda arī praksē. Caurule, kas pasūtīta pie aprēķinātās sienas, parasti tiek pārbaudīta ar ultraskaņas sienas biezuma mērījumu visā garumā, un pēc atļautās pielaides piemērošanas minimālo izmērīto vērtību salīdzina ar nepieciešamo minimumu. Ja līnijai pēc uzbūvēšanas tiks veikta hidrostatiskā pārbaude, tests apstiprina visas sistēmas spiediena integritāti, bet neaizstāj atsevišķu savienojumu sienu biezuma pārbaudi. Augstas temperatūras ekspluatācijai aprēķinos izmantotais pieļaujamais spriegums ir jāņem projektētajā temperatūrā, nevis istabas temperatūrā, jo, paaugstinoties temperatūrai, tērauda tecēšanas robeža samazinās.
FAQ
J: Kāda ir API 5L caurules biezuma pamatformula?
Minimālo sienas biezumu aprēķina kā iekšējo projektēto spiedienu, kas reizināts ar ārējo diametru, dalīts ar divreiz noteikto minimālo tecēšanas robežu, garensavienojuma koeficientu un projektēšanas koeficientu.
J: Kas ir kopīgais faktors E?
Tas veido garenisko šuvi. Bezšuvju caurulei tiek piešķirts savienojuma koeficients 1,00, savukārt metinātajai caurulei tiek piešķirts koeficients, kas ir mazāks par 1,00 atkarībā no šuves veida un piemērojamā cauruļvada koda noteikumiem.
J: Kāds ir dizaina faktors F?
Tas ir drošības koeficients, ko piemēro tecēšanas robežai, lai ņemtu vērā atrašanās vietas klasi un ekspluatācijas apstākļus. Kodi piešķir dažādas vērtības atkarībā no tā, cik tuvu cauruļvads atrodas apdzīvotām vietām un no transportējamā produkta.
J: Kāpēc aprēķinātais biezums nav pasūtītais biezums?
Tā kā aprēķins attiecas tikai uz spiediena gadījumu. Pirms pasūtījuma sienas biezuma izvēles ir jāpievieno korozijas pielaide, frēzēšanas pielaide un ražošanas pielaide, piemēram, vītņošana vai locīšana.
J: Vai augstāka klase vienmēr nozīmē lētāku cauruļvadu?
Nav obligāti. Augstāka klase samazina sienu biezumu un tērauda svaru, bet arī palielina metināšanas un pārbaudes prasības. Ekonomiskajā gadījumā ir jāsalīdzina kopējās uzstādītās izmaksas, nevis tikai izmaksas par vienu tonnu caurules.
J: Kā tiek pārbaudīts aprēķinātais sienas biezums?
Ar ultraskaņas sienas biezuma mērījumu pa cauruli, salīdzinot ar nepieciešamo minimālo vērtību pēc pieļaujamās pielaides piemērošanas, kopā ar izmēru pārbaudi un spiediena pārbaudi, kas prasīta pirkuma specifikācijā.
