การทำความเข้าใจความหนาของผนังท่อและพิกัดแรงดัน - ความรู้ - ข่าว

ในการเลือกท่อสำหรับใช้ในอุตสาหกรรมหรือเชิงพาณิชย์นั้นความหนาของผนังเป็นหนึ่งในพารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุดที่ต้องพิจารณา โดยส่งผลโดยตรงต่อแรงดันภายในที่ท่อสามารถรับได้อย่างปลอดภัย ระยะเวลาที่ท่อทนภายใต้ความเค้น และประสิทธิภาพของท่อ

ในบทความก่อนหน้าของเราSchedule 40 กับ Schedule 80 Pipe: ควรเลือกแบบไหนสำหรับการใช้งานแรงดันสูง-เราได้พูดคุยกันว่าท่อที่หนาขึ้นสามารถต้านทานแรงดันภายในได้มากขึ้น แต่ยังมาพร้อมกับน้ำหนักและต้นทุนที่เพิ่มขึ้นอีกด้วย บทความนี้จะนำความเข้าใจดังกล่าวเพิ่มเติม - โดยอธิบายว่าความหนาของผนัง อัตราแรงดัน และความแข็งแรงของวัสดุมีปฏิสัมพันธ์กันอย่างไรในการพิจารณาประสิทธิภาพของท่อ

ด้วยการทำความเข้าใจความสัมพันธ์เหล่านี้ วิศวกรและผู้ซื้อจะสามารถเลือกข้อมูลได้เมื่อออกแบบระบบสำหรับการใช้งานน้ำ ก๊าซ น้ำมัน หรือโครงสร้าง

ความหนาของผนังท่อคือระยะห่างระหว่างพื้นผิวด้านนอกกับพื้นผิวด้านในของท่อ โดยจะกำหนดเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน (ID) ซึ่งจะส่งผลต่อการไหลของของไหลและความทนทานต่อแรงดัน

ในระบบ ASME/ANSIความหนาของผนังระบุด้วยหมายเลข "กำหนดการ" - เช่นกำหนดการ 10, 20, 40, 80 หรือ 160.

A หมายเลขกำหนดการที่สูงขึ้นวิธีผนังหนาขึ้น.
สำหรับขนาดท่อที่ระบุ (NPS) ที่กำหนดเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก (OD)คงที่ในขณะที่เส้นผ่านศูนย์กลางภายใน (ID)ลดลงเมื่อความหนาของผนังเพิ่มขึ้น

ความสัมพันธ์ระหว่าง NPS, OD และความหนาของผนังเป็นสิ่งสำคัญในการพิจารณาการจัดอันดับความดัน- ท่อสามารถบรรจุแรงดันได้อย่างปลอดภัยเท่าใด

ยิ่งผนังท่อหนาเท่าไรก็ยิ่งสามารถทนต่อแรงดันภายในได้มากขึ้นเท่านั้น นี่คือคำอธิบายโดยสูตรบาร์โลว์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการคำนวณทางวิศวกรรม:

P = (2 × S × t) / (D – 2y)

ที่ไหน:

P= แรงดันภายในสูงสุดที่อนุญาต
S= ความเค้นที่อนุญาตของวัสดุ (psi หรือ MPa)
t= ความหนาของผนัง (นิ้วหรือมม.)
D= เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก (นิ้วหรือมม.)
y= ปัจจัยการออกแบบ (โดยทั่วไปคือ 0.4 สำหรับเหล็ก)

ในแง่ง่ายๆ:
➡️ ความหนามากขึ้น (t)= ความดันที่อนุญาตสูงกว่า (P)
➡️ ความแข็งแรงของวัสดุที่สูงขึ้น (S)ความจุแรงดันสูงกว่า =

มาดูกันว่าความสัมพันธ์นี้เปลี่ยนแปลงไปตามกำหนดการต่างๆ อย่างไร:

ขนาดท่อ (NPS)	กำหนดการ	ความหนาของผนัง (มม.)	ระดับความดัน (psi)	การลดพื้นที่การไหลสัมพัทธ์
2"	กำหนดการ 10	2.77	290	0%
2"	กำหนดการ 40	3.91	400	-4%
2"	ตารางที่ 80	5.54	530	-8%
2"	ตารางที่ 160	9.53	820	-15%

ที่มา: ข้อมูลทางวิศวกรรมท่อเหล็ก Huayang (อ้างอิงจากเหล็กกล้าคาร์บอน ASTM A53/API 5L)

ดังที่แสดงไว้ การเพิ่มความหนาของผนังจะเพิ่มความจุแรงดัน - แต่ยังลดพื้นที่การไหลภายในท่อด้วย ซึ่งส่งผลต่อความเร็วของของไหลและประสิทธิภาพการสูบ

มาตรฐานสากลที่แตกต่างกันกำหนดวิธีการคำนวณแรงดันที่อนุญาตสำหรับท่อเหล็ก ที่พบบ่อยที่สุดคือ:

ASME B31.3- กระบวนการวางท่อ
ASME B31.1- ท่อส่งกำลัง
เอพีไอ 5 ลิตร- ท่อส่งน้ำมันและก๊าซ
มาตรฐาน ASTM A53/A106- ท่อเหล็กคาร์บอนสำหรับบริการความดันและอุณหภูมิ

แต่ละมาตรฐานจะระบุสูตร ปัจจัยด้านความปลอดภัย และวิธีการทดสอบเพื่อให้แน่ใจว่าท่อสามารถรองรับแรงดันและอุณหภูมิเฉพาะได้อย่างปลอดภัย

ที่ท่อเหล็กหัวหยางผลิตภัณฑ์ของเราสอดคล้องกับAPI 5L, ASTM A53, ASTM A106, และอีเอ็น 10217มาตรฐาน ทำให้มั่นใจได้ว่าความหนาของผนัง ความกลม และประสิทธิภาพสม่ำเสมอภายใต้การรับน้ำหนักที่แตกต่างกัน

ขนาดท่อที่กำหนด (NPS)	ตารางที่ 10 (มม.)	ตาราง 40 (มม.)	ตาราง 80 (มม.)	ตาราง 160 (มม.)
1"	2.11	2.77	3.73	6.35
2"	2.77	3.91	5.54	9.53
4"	3.05	6.02	8.56	13.49
6"	3.40	7.11	10.97	18.26
10"	4.19	9.27	12.7	25.4

สังเกตว่ากำหนดการ 40 และ 80 แสดงความหนาของผนังที่เพิ่มขึ้นอย่างมากได้อย่างไร โดยทั่วไปจะใช้ในการใช้งานที่มีแรงดันสูง- เช่น โรงกลั่น หม้อไอน้ำ และท่อส่งก๊าซ

หากคุณต้องการทำความเข้าใจว่า Schedule 10 เปรียบเทียบกับ Schedule 40 ในระบบแรงดันต่ำ-อย่างไร โปรดดูบทความที่เกี่ยวข้องของเรา:
👉 ท่อ Schedule 10 กับ Schedule 40 - การทำความเข้าใจความหนาของผนังและการใช้งาน

ระดับแรงดันที่แท้จริงของท่อไม่ได้ถูกกำหนดโดยความหนาของผนังเพียงอย่างเดียว ตัวแปรหลายตัวมีปฏิกิริยาโต้ตอบเพื่อส่งผลต่อการจัดอันดับสุดท้าย:

ประเภทวัสดุ- เหล็กที่แตกต่างกันมีความแข็งแรงของผลผลิตที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น API 5L เกรด X70 สามารถรองรับความเครียดที่สูงกว่า ASTM A53 เกรด B
อุณหภูมิ- อุณหภูมิสูงจะลดความแข็งแรงของวัสดุ ทำให้ระดับแรงดันลดลง
เส้นผ่านศูนย์กลางท่อ- เส้นผ่านศูนย์กลางที่ใหญ่ขึ้นจะประสบกับความเค้นมากกว่าภายใต้ความกดดันเดียวกัน ทำให้ต้องใช้ผนังที่หนาขึ้น
กระบวนการผลิต- โดยทั่วไปแล้ว ท่อไร้รอยต่อจะมีพิกัดแรงดันที่สูงกว่าท่อเชื่อมที่มีความหนาเท่ากัน เนื่องจากไม่มีรอยเชื่อม
ค่าเผื่อการกัดกร่อน- ในสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อน วิศวกรเพิ่มความหนาของผนังเพิ่มเติมเพื่อชดเชยการบางที่อาจเกิดขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป

แม้ว่าท่อไร้รอยต่อและท่อเชื่อมสามารถทำตามกำหนดเวลาและเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกเดียวกันได้ท่อไร้รอยต่อมีแนวโน้มที่จะมีระดับแรงกดดันสูงกว่าเล็กน้อย นั่นเป็นเพราะว่าพวกมันผลิตจากเหล็กแท่งแข็ง ซึ่งช่วยขจัดจุดอ่อนที่อาจเกิดขึ้นจากตะเข็บเชื่อม

ยังไงก็ทันสมัยERW (รอยเชื่อมความต้านทานไฟฟ้า)ไปป์ - เหมือนที่ผลิตโดยท่อเหล็กหัวหยาง- ได้รับการทดสอบอย่างเข้มงวดเพื่อให้มั่นใจในความสมบูรณ์ของการเชื่อม ทำให้เชื่อถือได้เท่าเทียมกันสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมส่วนใหญ่

ประเภทท่อ	วิธีการผลิต	ช่วงกำหนดการทั่วไป	ระดับความดัน (สัมพันธ์)	การใช้งาน
ไร้รอยต่อ	เจาะและกลิ้งอย่างร้อนแรง	20–160	★★★★★	ท่อส่งน้ำมัน/ก๊าซแรงดันสูง-
ERW (เชื่อม)	การเชื่อมความต้านทานไฟฟ้า	10–80	★★★★☆	น้ำ แก๊ส การใช้โครงสร้าง
แอลเอสเอ	การเชื่อมอาร์กใต้น้ำตามยาว	40–100	★★★★☆	ท่อขนาดใหญ่-

สำหรับการเปรียบเทียบเชิงลึก โปรดดูบทความของเรา:
👉 ท่อเหล็กเชื่อมกับท่อเหล็กไร้ตะเข็บ - เลือกแบบไหนสำหรับใช้ในอุตสาหกรรม

พิกัดแรงดันถือเป็นสิ่งสำคัญในการป้องกันการรั่วไหล การแตกร้าว หรือความล้มเหลวร้ายแรง นอกจากนี้ยังช่วยวิศวกรออกแบบระบบที่มีความสมดุลประสิทธิภาพ, ความปลอดภัย, และค่าใช้จ่าย.

หากท่อสัมผัสกับแรงดันที่ผันผวนหรือไฟกระชาก การเลือกกำหนดเวลาที่สูงขึ้นเล็กน้อย (เช่น 80 แทนที่จะเป็น 40) จะช่วยยืดอายุการใช้งานได้อย่างมาก ตัวอย่างเช่น:

กำหนดการ 40 เหล็กกล้าคาร์บอนสามารถรองรับ ~400 psi สำหรับ 2" NPS
กำหนดการ 80 เหล็กกล้าคาร์บอนสามารถรองรับ ~530 psi ภายใต้เงื่อนไขเดียวกัน

การปรับปรุง 30% นั้นสามารถสร้างความแตกต่างให้กับระบบที่สำคัญเช่นเส้นไอน้ำ, ช่องจ่ายคอมเพรสเซอร์, และหน่วยประมวลผลทางเคมี.

แม้ว่าท่อที่หนากว่าจะมีค่าใช้จ่ายล่วงหน้ามากกว่า แต่ก็มักจะลด-ค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานในระยะยาว สิทธิประโยชน์ ได้แก่:

ลดต้นทุนการบำรุงรักษาและการเปลี่ยนทดแทน
ต้านทานการกัดกร่อนและการกัดเซาะภายในได้ดีขึ้น
ลดความเสี่ยงของอุบัติเหตุที่เกี่ยวข้องกับแรงกดดัน-

สำหรับโครงการที่ความปลอดภัยและเวลาทำงานเป็นสิ่งสำคัญ - เช่น โรงกลั่น แพลตฟอร์มนอกชายฝั่ง หรือ-ระบบ HVAC ในอาคารสูง - การลงทุนเพิ่มเติมในกำหนดการที่สูงขึ้นจะให้ผลตอบแทนเมื่อเวลาผ่านไป

ในฐานะผู้ผลิตชั้นนำของท่อเหล็ก ERWตั้งอยู่ในเหมิงชุน, เหอเป่ย, ท่อเหล็กหัวหยางใช้เทคโนโลยีการผลิตขั้นสูงเพื่อรับประกันความสม่ำเสมอของความหนาของผนังและความแม่นยำของมิติ

ทุกท่อผ่าน:

การตรวจสอบอัลตราโซนิกออนไลน์ (UT)เพื่อตรวจจับข้อบกพร่องของผนัง
การทดสอบแรงดันอุทกสถิตเพื่อประกันการรั่ว-
การตรวจสอบเกจวัดความหนาผนังอัตโนมัติ-เพื่อให้มั่นใจถึงความสม่ำเสมอ
การตรวจสอบมิติตามมาตรฐาน API และ ASTM

ช่วงการผลิตของเราครอบคลุมเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก Φ73–Φ1422 มมและความหนาของผนัง 2.5–50 มมให้บริการภาคพลังงาน การก่อสร้าง และโครงสร้างพื้นฐานทั่วโลก

สำหรับท่อที่ต้องสัมผัสกับสภาวะที่ไม่เอื้ออำนวย (โรงงานใต้ดิน ทะเล หรือโรงงานเคมี) ความหนาของผนังจะต้องได้รับการเสริมด้วยสารเคลือบป้องกัน

ท่อเหล็กหัวหยางจัดเตรียมให้:

3PE สารเคลือบป้องกันการกัดกร่อน-สำหรับท่อฝัง
ชั้นสังกะสีสำหรับการใช้งานกลางแจ้งหรือชายฝั่ง
เคลือบอีพ็อกซี่และบิทูมินัสสำหรับอุตสาหกรรมเคมีและบำบัดน้ำ

สารเคลือบเหล่านี้ช่วยยืดอายุการใช้งานของท่อและรักษาความสมบูรณ์ของแรงกดแม้ในสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน

การทำความเข้าใจว่าความหนาของผนังและพิกัดแรงดันทำงานร่วมกันอย่างไรเป็นรากฐานของการออกแบบระบบท่อที่เชื่อถือได้ กำหนดการที่ถูกต้องไม่เพียงแต่รับประกันความปลอดภัยในการดำเนินงาน แต่ยังปรับปรุงประสิทธิภาพและต้นทุน-ประสิทธิผลอีกด้วย

สำหรับระบบแรงดันต่ำ-กำหนดการ 10 หรือ 40อาจเพียงพอในขณะนั้นกำหนดการ 80 หรือ 160ควรเลือกสำหรับการใช้งานที่มีแรงดันสูง-

เมื่อความแม่นยำและประสิทธิภาพมีความสำคัญ จงวางใจท่อเหล็กหัวหยางซึ่งเป็นพันธมิตรที่เชื่อถือได้ของคุณในการผลิต ERW และท่อเหล็กคาร์บอนคุณภาพสูง-

หากต้องการเปรียบเทียบว่าความหนาของผนังส่งผลต่อแรงกดในการติดตั้ง-โลกจริงอย่างไร โปรดดูบทความที่เกี่ยวข้องของเรา:
👉 Schedule 40 กับ Schedule 80 Pipe: ควรเลือกแบบไหนสำหรับการใช้งานแรงดันสูง-
และทบทวนคำแนะนำหลักของเราอีกครั้ง
👉 ท่อ Schedule 10 กับ Schedule 40 - การทำความเข้าใจความหนาของผนังและการใช้งาน