أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ ذات الجدار الرقيق مقابل أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ ذات الجدار الثقيل: كيفية الاختيار

يُؤثر الاختيار بين أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ ذات الجدران الرقيقة والثقيلة على قدرة الضغط ومساحة التدفق ونقل الحرارة والتصنيع والتفتيش والتكلفة الإجمالية للتركيب.

توفر الأنابيب الرقيقة الجدار وزنًا أقل وقطرًا داخليًا أكبر عند قطر خارجي معين. توفر الأنابيب الثقيلة الجدار المزيد من المعدن لمقاومة الضغط والحمل الميكانيكي ،ولكن يزيد من الوزن ويقلل من مرور التدفق المتاح.

يبدأ الاختيار الصحيح مع الحد الأدنى من سمك الجدار المطلوب في ظل ظروف التشغيل المقصودة.تشكيل العمليات ومتطلبات الاتصال ثم تحديد المواصفات الأنابيب المناسبة.

يجب النظر في سمك الجدار جنبا إلى جنب مع القطر الخارجي. الجدار الذي هو ثقيل نسبيا لأنبوب جهاز صغير يمكن أن تكون رقيقة نسبيا لأنبوب أكبر بكثير.

إحدى المقارنات المفيدة هي نسبة القطر إلى الحائط:

نسبة القطر إلى الجدار = القطر الخارجي ÷ سمك الجدار

نسبة أعلى تشير إلى جدار رقيق نسبيا إلى قطر الأنبوب.

في إرشادات ثني الأنابيب ، غالبًا ما تسمى هذه النسبة بعامل الجدار. على سبيل المثال ، يستخدم يورو Inox عامل جدار أكبر من 30 لتحديد الأنابيب ذات الجدران الرقيقة في مناقشته لسلوك الانحناء.هذا هو المبدأ التوجيهي، بدلاً من تصنيف عالمي لتصميم الضغط أو المشتريات.

قد تستخدم معايير المنتجات والشركات المصنعة وقطاعات التطبيق تعريفات مختلفة. لذلك يجب تحديد أوامر الشراء القطر الخارجي الفعلي، وسمك الجدار، والتسامح، وقاعدة الجدار.

بالنسبة للأنابيب المستديرة من الفولاذ المقاوم للصدأ، فإن وصف الأبعاد المفيد هو:

القطر الخارجي × سمك الجدار × الطول النهائي

مصطلحات مثل "جدار رقيق" أو "جدار ثقيل" أو رقم القياس وحده لا توفر معلومات كافية للتصنيع أو فحص القبول.

يفترض المقارنة التالية نفس القطر الخارجي ، نوع الفولاذ المقاوم للصدأ وحالة المواد.

هذه الاختلافات تحدد المقايضات. إنها لا تحدد تصنيف الضغط أو تؤكد ملاءمة خدمة معينة.

فكر في أنبوبين من الفولاذ المقاوم للصدأ بنفس25.4 ملم قطر خارجي، ما يعادل 1000 بوصة.

يتم حساب القيم التالية من الهندسة الاسمية باستخدام كثافة افتراضية8،000 كجم/م3.

مثال الحائط الثقيل يحتوي على ما يقرب من2.91 مرة أكثر من المعدن لكل متر، مع توفير حوالي26مساحة تدفق داخلية أقل بنسبة 0.5٪.

عند نفس معدل التدفق الحجمي ، ينتج الحفرة الأصغر متوسط سرعة السائل الأعلى. وبالتالي يجب إعادة حساب انخفاض الضغط باستخدام الحفرة الفعلية ، خصائص السائل ،طول الأنابيب وتكوين النظام.

هذه مقارنات هندسية، وتسامحات التصنيع والكثافة المحددة للصف ستؤثر على الأبعاد والوزن الفعليين.

يمكن أن يصف إقتباسان يظهران نفس سمك الجدار منتجات مختلفة إذا استخدم أحدهما جدارًا اسميًا والآخر يستخدم جدارًا أدنى.

الحائط الاسمي هو سمك المرجعية المحددة. يحدد المعيار والنظام المعمول به الاختلاف المسموح به.

عندما يُسمح بالتسامح السلبي، يمكن أن يكون الجدار المُسلم رقيقًا أكثر من القيمة الاسمية المعلنة.

الحد الأدنى للجدار يحدد حد أقل للسمك بموجب قواعد القبول المعمول بها. يجب أن تستوعب أهداف التصنيع هذا الشرط.

بعض المواصفات تسمح بمعدل ترتيب الجدار مع معايير تحمل محددة.لا ينبغي تفسير تسمية الحائط المتوسط على أنها ضمان بأن كل مكان يساوي أو يتجاوز السماكة المعلنة.

المواصفات الشائعة للأنابيب توضح لماذا هذا التمييز مهم:

تأتي هذه الوصفات الجدارية من نطاقات المواصفات ذات الصلة ؛ يجب أيضًا التحقق من الإصدار المطلوب وتعليمات الأبعاد التفصيلية.

تقدم ASTM A1016/A1016M المتطلبات العامة للعديد من مواصفات الأنابيب ، بما في ذلك الثلاثة أعلاه.يجب قراءة المتطلبات المحددة للمنتج والأحكام المعمول بها في طلب الشراء مع تلك المتطلبات العامة.

على سبيل المثال، إذا كان الطلب يسمح بنسبة 10٪ من التسامح السلبي للجدار، يمكن أن يكون للجدار الاسمي 0.80 ملم حد أسفل مقبول من 0.72 ملم. هذا لن يفي بمتطلب 0.الحائط الأدنى 80 مم.

الرقم 10% هنا هو مثال، وليس تسامح عالمية لأنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ.

يتطلب اختيار الضغط أكثر من قياس سمك الجدار. تشمل المدخلات ذات الصلة:

• القطر الخارجي والحائط الحد الأدنى المتاح

• نوع المواد وحالة التسليم

• الإجهاد المسموح به عند درجة حرارة التصميم.

• طريق التصنيع و عوامل اللحام المطبقة.

• التآكل، والتآكل والإصدار.

• دورات الضغط والحمل الميكانيكي ومعايير الاتصال.

استخدم رمز التصميم المنظم للتطبيق. يتناول ASME B31.3 أنابيب العملية ، بينما يتناول ASME BPVC القسم الثامن الأوعية الضغطية ضمن نطاقه.مواصفات منتجات الأنابيب تحدد متطلبات التوريد؛ يحدد قانون البناء المعمول به كيفية استخدام هذا المنتج في النظام.

عندما تقلل درجة الحرارة من الإجهاد المسموح به للمادة ، فإن قيمة الضغط عند درجة حرارة الغرفة تتطلب ضبطًا.استخدام بيانات التصميم الخاصة بالصف أو طريقة التصنيف المطبقة لمصنع النظام المختار.

يمكن أن يعاني الأنبوب من ضغط خارجي عندما يتجاوز الضغط المحيط الضغط الموجود بداخله. ويمكن أن يحدث هذا في خدمة الفراغ أو في مبادل حرارة ذو ضغط أعلى على جانب الغلاف.

يجب أن تأخذ دراسة الضغط الخارجي بعين الاعتبار الاستقرار والانهيار المحتمل. والقطر، وسمك الجدار، والطول غير المدعوم، وخصائص المواد، والبيض والظروف الداعمة كلها تؤثر على النتيجة.

لا يحدد حساب الضغط الداخلي تصنيفاً للضغط الخارجي. حدد ظروف التشغيل والإيقاف والانزعاج ذات الصلة قبل اختيار الجدار.

بالنسبة لأنابيب مبادلة الحرارة الفولاذ المقاوم للصدأ ، يمكن أن يقلل تقليل سمك الجدار من المقاومة الحرارية للجدار المعدني.

يعتمد نقل الحرارة الإجمالي أيضًا على الحمل الحراري من جانب السائل ، والتلوث ، وموصلية المواد ومساحة نقل الحرارة.لذلك فإن تقليل سمك المعدن لا ينتج زيادة بنسبة مئوية معادلة في أداء المبادل الكلي.

تقييم سمك الجدار مع:

• سرعة تدفق جانب الأنابيب وانخفاض الضغط

• اختلافات الضغط على جانب القذيفة والأنبوب.

• أنابيب دعم الفاصل والاهتزاز

• متطلبات المفاصل بين الأنبوب والورق.

• طرق التنظيف والخسائر المعدنية المتوقعة.

يجب أن يفي الجدار المختار بواجب الحرارة والتصميم الميكانيكي في نفس الوقت.

يمكن أن يوفر سمك الجدار الإضافي إعفاءً من فقدان المواد المتوقع عندما يسمح التصميم بذلك.

يتطلب التآكل المحلي نهجًا مختلفًا. يعتمد التآكل في الحفر والتآكل في الشقوق والتكسير في التآكل من الإجهاد على السبائك والبيئة وحالة السطح وحالة الإجهاد.لا يمكن معالجة سلوكهم بشكل موثوق به عن طريق إضافة بدل سمك تعسفي.

يجب أن يؤخذ اختيار المواد بعين الاعتبار وسيلة العملية، التركيز، درجة الحرارة، الكلوريدات، مواد التنظيف الكيميائية والتغييرات في التشغيل.

عندما يكون التآكل هو القلق الرئيسي، قارن الصفات المناسبة من الفولاذ المقاوم للصدأ قبل أن تقرر كمية الجدار الإضافية لشراء.

يجب أن يبقى الجدار المطلوب متاحا بعد التصنيع.

أثناء الانحناء ، يمتد الجزء الخارجي من الانحناء ويمكن أن يصبح أرق. يمكن أن يؤدي الانحناءات الضيقة أيضًا إلى التسطيح أو التجاعيد أو تغييرات أبعاد أخرى. قطر الأنبوب ، سمك الجدار ،خصائص المواد، نصف قطر الانحناء والأدوات كلها تؤثر على النتيجة.

بالنسبة للمكونات المنحنية، حدد متطلبات القبول للإنحناء النهائي، بما في ذلك الحد الأدنى للجدار والبيضات المسموح بها.

بالنسبة للمكونات المصنعة، احتساب المواد التي يتم إزالتها عن طريق الحفر أو التدريب أو التشغيل أو التشطيب السطحي.

في حالة أجهزة الضغط، تحقق من المجموعة المسموح بها من جدران الأنابيب ومتطلبات صلابة السطح. على سبيل المثال،ينشر الحد الأدنى والحد الأقصى من نطاقات الجدران لأنظمته التركيبية وينصح بعدم استخدام سمك الجدران خارج هذه النطاقاتزيادة سمك الجدار فوق النطاق المعتمد يمكن أن يخلق مشكلة التوافق.

يجب أن يتحقق الاختبار من متطلبات المنتج المحددة وتعويض التقطعات ذات الصلة بالتطبيق.

تحدد خطة التفتيش المفيدة طريقة الاختبار ومعايير القبول وتغطية أخذ العينات أو الفحص ومتطلبات الإبلاغ والقدرة على التتبع.- اختبار كامل - واسع جدا لتحديد شرط القبول.

تحقق من الأبعاد التي تؤثر على التصميم والتجميع:

• القطر الخارجي والبيضات.

• سمك الجدار في المواقع المطلوبة.

• تغير الجدار حول المحيط

• القطر الداخلي حيث يتم التحكم فيه وظيفياً.

• المباشرة والطول النهائي

• إنهاء المربعة، و التشوهات المحلية

• الخدوش السطحية والشقوق وغيرها من العيوب

أنابيب الحائط الرقيق تتطلب أساليب قياس تتجنب تشويه القسم من خلال قوة اتصال مفرطة.

تحتاج الأنابيب ذات الجدران الثقيلة أيضًا إلى الانتباه إلى الحد الأدنى للجدار المحلي. يمكن أن يتعايش قطر خارجي وسمك متوسط مرضي مع فتحة غريبة أو موقع رقيق غير مقبول.

عندما يتم استخدام قياس سمك الموجات فوق الصوتية، يجب إثبات أن المعدات والإجراءات يمكن أن تحل النطاق الفعلي للجدار والانحناء.

يقيّم الاختبار الهيدروستاتيكي الأنبوب تحت ضغط داخلي للسيول المحدد وإجراءات القبول.

تحدد مواصفات المنتج المعمول بها وطلب الشراء ما إذا كان هناك حاجة إلى اختبار هيدروستاتيكي أو ما إذا كان يتم تطبيق بديل معتمد. على سبيل المثال ، ASTM A269 ،يتطلب أن يخضع كل أنبوب لاختبار كهربائي غير مدمر أو اختبار هيدروستاتي؛ تحديد A269 وحده لا يعني أن كلاهما تم تنفيذه.

يجب أن تحدد وثائق التفتيش الاختبار الذي تم إجراؤه وأساس القبول المعمول به. عند الضرورة ، يجب أن تشمل السجلات الضغط ،مدة الاحتفاظ وتتبع المواد المختبرة.

اختبار هيدروستاتيكي للطاحونة الناجح يثبت الأداء في ظل ظروف الاختبار.عمر التعب وسلامة المفاصل التي يتم تجميعها لاحقًا تتطلب تصميمها والتحقق منها.

يكتشف اختبار التيار الدوامي التغيرات في الاستجابة الكهرومغناطيسية المرتبطة بالانقطاعات والتغيرات المادية أو الهندسية الأخرى.

تتناول ASTM E426 فحص التيار الدوامي للمنتجات الأنبوبية المحددة ، بما في ذلك الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي.نطاقه يميز هذه المواد من الفولاذ المقناطيسي الفيرريتي والمارتنسيت.

بالنسبة للمشتريات، حدد الإجراءات المطبقة، والمعايير المرجعية، ومعايير الحساسية والقبول.

سمك الحائط ، والموصلات ، والشفافية المغناطيسية ، وتخطيط المسبار وتردد الاختبار يؤثرون على الاستجابة.لا يحدد تلقائيًا عيبًا يمكن رفضه.

يجب أيضا أن لا تعتبر دراسة التيار الدوامي كإثبات مباشر لاحتواء الضغط أو ضيق تسرب المفاصل.

يمكن اختبار الموجات فوق الصوتية لفحص الأنابيب بحثًا عن الاختلالات باستخدام أشعة صوتية مثبتة بشكل مناسب. يمكن تقنيات الموجات فوق الصوتية المنفصلة قياس سمك الجدار.

تغطي ASTM E213 الفحص بالموجات فوق الصوتية للأنابيب والأنابيب المعدنية وتتناول هندسة الفحص لكل من الجدران الثقيلة نسبياً والأنابيب ذات الحوائط الدقيقة ذات القطر الصغير.الزوايا المناسبة للشعاع وأشكاله ضرورية للحصول على التغطية المقصودة وتجنب الإجابات المضللة.

يجب أن يحدد متطلبات الفحص بالموجات فوق الصوتية:

• أنواع التقطعات والتوجهات التي يجب اكتشافها.

• عاكسات مرجعية ومعايير القبول

• تغطية الفحص وأي مناطق نهائية لم يتم فحصها.

• أبعاد الأنابيب المطبقة وحالة المواد.

• متطلبات الإبلاغ والمعايرة.

يجب تحديد قياس السماكة وكشف العيوب بشكل منفصل عندما تكون كل منهما ضرورية. لا يوفر مسح السماكة تلقائيًا فحصًا كاملًا للعيوب.

التكوين الكيميائي والخصائص الميكانيكية تؤكد المتطلبات التي لا يمكن قياس الجدران.

اعتماداً على مواصفات المنتج وتطبيقه، يمكن أن يشمل التحقق خصائص السحب والصلابة والتسطيح والإشعال أو الاختبارات الأخرى المقررة.يجب أن تكون أساليب الاختبار واختيار العينات مناسبة لأبعاد الأنبوب والمعيار المعمول به.

تحديد المواد الإيجابي يمكن أن يكمّل شهادات المواد القابلة للتتبع، ولكن يجب أن تقيس التقنية العناصر اللازمة للقرار.

يمكن لـ XRF المحمولة في اليد تحديد العديد من عناصر السبائك ، ولكنها لا تستطيع قياس الكربون. وبالتالي ، لا يمكن لـ XRF وحدها التحقق من التمييز منخفض الكربون بين الصفوف مثل 316 و 316L.يتطلب التحقق من الكربون طريقة تحليلية مناسبة قادرة على الكربون.

قد يكون اختبارًا إضافيًا مناسبًا لخدمات معينة ، بما في ذلك اختبار التآكل ، وفحص الهيكل الدقيق ، وقياس خشونة السطح أو التحقق من النظافة.

تحديد الطريقة ومتطلبات القبول قبل الطلب. هذه الاختبارات تجيب على أسئلة مختلفة ويجب اختيارها وفقا للصف، طريق التصنيع والخدمة المقصودة.

أيضا تحديد ما إذا كانت هناك حاجة إلى مزيد من الفحص بعد الانحناء أو اللحام أو التوسع أو المعالجة. قبول الأنابيب الواردة لا يثبت التغييرات التي أدخلت أثناء التصنيع.

السؤال الردوي الكامل يسمح للموردين بإقتباس نفس المتطلبات التقنية ويقلل من النزاعات أثناء التفتيش.

عندما يطلب من الموردين المساعدة في الاختيار ، يقدمون أيضًا تفاصيل الضغط والدرجة الحرارية والوسيط والاتصال.

مقارنة الأسعار على أساس نفس الأبعاد والاختبار. السعر لكل كيلوغرام وحده لا يلتقط تأثيرات الطول القابل للاستخدام أو الدقة أو إنتاج التصنيع أو متطلبات التفتيش.

يمكن أن يكون ، شريطة أن تستوفي الدرجة والأبعاد والحائط الأدنى ودرجة الحرارة والاتصالات متطلبات التصميم المعمول بها.

حياة الخدمة تعتمد على آلية فشل التحكم. الجدار الإضافي يمكن أن تساعد في استيعاب فقدان المواد المسموح بها أو الحمل الميكانيكي، في حين أن التآكل، الاهتزاز،التعب وأداء الاتصال لا يزال بحاجة إلى تقييم منفصل.

نعم، عندما تكون المعدات والإجراءات المختارة مناسبة لقطر الأنابيب، وسمك الجدار والمواد.الأبعاد الصغيرة تتطلب اهتمامًا خاصًا بتفسير الإشارة وتغطية الفحص الموضحة.

يعتمد الاختيار على معيار المنتج، وظروف الخدمة، جودة التصنيع، متطلبات الأبعاد ومسار البناء المسموح به.يجب تقييم سمك الجدار ووجود لحام طولي كقرارات مواصفات منفصلة.

اطلب المزيج المطلوب من مواصفات المنتج، وقانون البناء والتطبيق. إذا كان كل منهما مطلوبا، حدد كلا منهما صراحة وحدد متطلبات قبولهما.

حدد سمك جدار أنبوب الفولاذ المقاوم للصدأ حول الحد الأدنى للجدار المطلوب في المكون النهائي، ثم تأخذ في الاعتبار اختلافات التصنيع، وتصنيع وظروف الخدمة.

يربط مواصفات الشراء المفيدة هذا المتطلب بمستوى المواد المحدد ومعيار المنتج وقاعدة الأبعاد وخطة التفتيش.توفير هذه التفاصيل مع RFQ يجعل خيارات الحائط الرقيق والحائط الثقيل قابلة للمقارنة بشكل كبير.