SCH 10S، SCH 40S و SCH 80S برنامه‌های ضخامت دیواره لوله فولاد ضد زنگ هستند. در همان اندازه لوله اسمی،SCH 10S نازک‌ترین دیواره و بزرگترین حفره داخلی را دارد، SCH 40S دیواره‌ای میانی را فراهم می‌کند و SCH 80S ضخیم‌ترین دیواره و کوچکترین حفره را دارد است.
انتخاب مناسب به حداقل دیواره مورد نیاز، درجه مواد، فشار و دمای طراحی، شرایط خوردگی، روش اتصال و مشخصات پروژه بستگی دارد.
یک برنامه بالاتر به طور خودکار به معنای لوله بهتر نیست. این مقدار مواد، ناحیه جریان داخلی، وزن و الزامات ساخت را تغییر می‌دهد. انتخاب برنامه مناسب به معنای برآورده کردن الزامات مهندسی ضمن در نظر گرفتن سیستم نصب شده کامل است.
مقایسه زیر برای همان اندازه لوله اسمی، مواد و استاندارد ابعادی اعمال می‌شود.
| نقطه مقایسه | SCH 10S | SCH 40S | SCH 80S |
|---|---|---|---|
| ضخامت دیواره اسمی | نازک‌ترین از سه | میانی | ضخیم‌ترین از سه |
| قطر خارجی | یکسان | یکسان | یکسان |
| قطر داخلی | بزرگترین | میانی | کوچکترین |
| وزن لوله در متر | کمترین | میانی | بیشترین |
| فلز موجود برای تلرانس‌های مشخص شده | کمترین | بیشتر | بیشترین |
| مبنای انتخاب | قابل قبول در مواردی که تمام الزامات طراحی و نصب برآورده شده‌اند | مناسب در مواردی که دیواره بزرگتر مورد نیاز یا مشخص شده است | مناسب در مواردی که طراحی نیاز به دیواره سنگین‌تر دارد |
هیچ یک از این برنامه‌ها حد فشار عملیاتی، دمای یا مقاومت در برابر خوردگی جهانی را تعیین نمی‌کنند.
این خواص باید با استفاده از مشخصات لوله واقعی و شرایط سرویس ارزیابی شوند.
پسوند "S" سری ابعادی لوله فولاد ضد زنگ را که باASME B36.19 است.
این به معنای بدون درز نیست. برنامه و مسیر ساخت، ویژگی‌های متفاوتی را توصیف می‌کنند:
برنامهسری ضخامت دیواره اسمی را مشخص می‌کند.
درجه موادآلیاژ مشخص شده را مشخص می‌کند.
مسیر ساختمشخص می‌کند که آیا لوله بدون درز، جوش داده شده یا با روش مجاز دیگر تولید شده است.
استاندارد محصولالزامات مواد، ساخت و آزمایش قابل اجرا را تعیین می‌کند.
بنابراین، توضیحی مانند "316L SCH 40S" بدون اندازه لوله و مشخصات محصول ناقص باقی می‌ماند.
برخی ابعاد همپوشانی دارند، اما برنامه‌ها به طور جهانی یکسان نیستند.
ASME تفاوت‌هایی را بین سری فولاد ضد زنگ B36.19 و ابعاد B36.10 در اندازه‌های خاص، از جمله NPS 12 Schedule 40S و NPS 10 و 12 Schedule 80S شناسایی می‌کند. پسوند و استاندارد ابعادی مشخص شده را در سفارش خرید نگه دارید به جای اینکه فرض بر برابری باشد.
جدول زیر ابعاد اسمی منتخب برای لوله فولاد ضد زنگ SCH 10S، SCH 40S و SCH 80S را مقایسه می‌کند.
| اندازه لوله اسمی | قطر خارجی، میلی‌متر | دیواره SCH 10S، میلی‌متر | دیواره SCH 40S، میلی‌متر | دیواره SCH 80S، میلی‌متر |
|---|---|---|---|---|
| NPS 1/2 | 21.3 | 2.11 | 2.77 | 3.73 |
| NPS 3/4 | 26.7 | 2.11 | 2.87 | 3.91 |
| NPS 1 | 33.4 | 2.77 | 3.38 | 4.55 |
| NPS 1-1/2 | 48.3 | 2.77 | 3.68 | 5.08 |
| NPS 2 | 60.3 | 2.77 | 3.91 | 5.54 |
| NPS 3 | 88.9 | 3.05 | 5.49 | 7.62 |
| NPS 4 | 114.3 | 3.05 | 6.02 | 8.56 |
| NPS 6 | 168.3 | 3.40 | 7.11 | 10.97 |
قطرهای خارجی به یک رقم اعشار گرد شده‌اند. مقادیر دیواره ابعاد اسمی هستند، نه حداقل اندازه‌گیری تضمین شده یا رتبه‌بندی فشار. این ترکیبات ابعادی در جداول تولیدکنندگان لوله فولاد ضد زنگ مستند شده‌اند.
دو نکته به ویژه هنگام خواندن یکجدول اندازه لوله فولاد ضد زنگ است.
اول، یک برنامه ضخامت دیواره ثابت را نشان نمی‌دهد. SCH 40S در NPS 2 برابر با 3.91 میلی‌متر و در NPS 4 برابر با 6.02 میلی‌متر است.
دوم، تغییر برنامه در همان NPS به جای قطر خارجی، حفره را تغییر می‌دهد.
برای یک لوله دایره‌ای ایده‌آل:
قطر داخلی = قطر خارجی - 2 × ضخامت دیواره
مقایسه تنها ضخامت دیواره، اثر کامل تغییر برنامه‌ها را نشان نمی‌دهد.
مثال زیر از موارد زیر استفاده می‌کند:
قطر خارجی:60.3 میلی‌متر
ابعاد دیواره اسمی از جدول قبلی
چگالی فرض شده:8000 کیلوگرم بر متر مکعب، مطابق با داده‌های مرجع منتشر شده برای 316L
هندسه دایره‌ای ایده‌آل، بدون احتساب تلرانس‌های ابعادی، اتصالات و آماده‌سازی انتها
چگالی یک فرض محاسباتی است، نه یک مقدار جهانی برای هر درجه فولاد ضد زنگ.
| برنامه | دیواره اسمی، میلی‌متر | قطر داخلی محاسبه شده، میلی‌متر | ناحیه جریان محاسبه شده، میلی‌متر مربع | وزن نظری لوله، کیلوگرم بر متر |
|---|---|---|---|---|
| SCH 10S | 2.77 | 54.76 | 2,355 | 4.01 |
| SCH 40S | 3.91 | 52.48 | 2,163 | 5.54 |
| SCH 80S | 5.54 | 49.22 | 1,903 | 7.62 |
ناحیه جریان به صورت زیر محاسبه می‌شود:
ناحیه جریان = π × قطر داخلی² ÷ 4
جرم نظری لوله از ناحیه مقطع فلز و چگالی فرض شده محاسبه می‌شود.
برای این مثال NPS 2:
وزن لوله تقریباً افزایش می‌یابد90.4% است.
ناحیه جریان داخلی تقریباً کاهش می‌یابد19.2% است.
سرعت متوسط سیال تقریباً افزایش می‌یابد23.8% در همان جریان حجمی.
یک مسیر لوله 100 متری تقریباً حاوی362 کیلوگرم مواد لوله بیشتر است.
اینها مقایسه‌های هندسی هستند، نه پیش‌بینی فشار عملیاتی یا عملکرد سیستم.
حفره کوچکتر ممکن است بر افت فشار و الزامات پمپ تأثیر بگذارد. وزن بیشتر بر بارهای جابجایی و پشتیبانی تأثیر می‌گذارد. این عواقب باید قبل از تأیید یک برنامه سنگین‌تر به عنوان جایگزین در نظر گرفته شوند.
SCH 10S در مواردی که دیواره مورد نیاز با لوله نازک‌تر قابل دستیابی است و سیستم اتصال انتخاب شده آن را مجاز می‌داند، یک گزینه است.
مزایای عملی آن شامل وزن مواد کمتر و حفره داخلی بزرگتر در همان NPS است. اینها می‌توانند در مواردی که ناحیه جریان، جابجایی و وزن نصب شده مهم هستند، مفید باشند.
قبل از انتخاب SCH 10S، تأیید کنید که:
حداقل دیواره تحویل داده شده، محاسبات طراحی را برآورده می‌کند.
تلرانس‌های خوردگی، فرسایش و مکانیکی در نظر گرفته شده‌اند.
الزامات فشار خارجی یا خلاء برآورده شده‌اند.
روش اتصال برای اندازه لوله و دیواره تأیید شده است.
ساخت و جابجایی می‌تواند کیفیت ابعادی مورد نیاز را حفظ کند.
SCH 10S نباید به طور خودکار به سرویس غیرفشار محدود شود. به همین ترتیب، نباید صرفاً به این دلیل که فشار عملیاتی عادی کم به نظر می‌رسد، پذیرفته شود.
دمای طراحی، گذراها، بارهای مکانیکی و محدودیت‌های اتصال می‌توانند انتخاب را تغییر دهند.
SCH 40S زمانی یک گزینه می‌شود که دیواره اسمی مورد نیاز از SCH 10S بیشتر باشد، یا زمانی که مشخصات لوله‌کشی تأیید شده آن را می‌طلبد.
این ماده دیواره بیشتری در همان NPS فراهم می‌کند در حالی که حفره بزرگتر و وزن کمتری نسبت به SCH 80S حفظ می‌کند.
این موقعیت میانی می‌تواند مفید باشد، اما SCH 40S را به یک پیش‌فرض جهانی تبدیل نمی‌کند.
به عنوان مثال، SCH 40S ممکن است الزام دیواره پروژه را برآورده کند در حالی که SCH 10S این کار را نمی‌کند. در کاربرد دیگر، SCH 10S ممکن است در حال حاضر تمام الزامات را برآورده کند و مواد اضافی غیرضروری باشد.
تصمیم باید ازانتخاب ضخامت دیواره لوله فولاد ضد زنگ، سازگاری اتصال و مشخصات لوله‌کشی پروژه گرفته شود.
SCH 80S زمانی یک گزینه است که طراحی تأیید شده به دیواره سنگین‌تری نسبت به SCH 40S نیاز دارد.
دلایل احتمالی شامل الزام دیواره محاسبه شده بالاتر، تلرانس‌های مکانیکی مشخص شده یا سایر شرایط خاص پروژه است.
با این حال، SCH 80S نباید صرفاً به این دلیل که سیستمی به عنوان "فشار بالا" توصیف شده است، انتخاب شود. این توصیف یک مبنای طراحی عددی را تعیین نمی‌کند.
یک برنامه سنگین‌تر همچنین به طور خودکار موارد زیر را حل نمی‌کند:
یک درجه مواد نامناسب.
خوردگی ناشی از کلراید.
بارهای انبساط حرارتی بیش از حد.
یک شیر یا اتصال با رتبه‌بندی ناکافی.
مشکل خستگی یا لرزش.
تأیید کنید که دیواره اضافی نیاز واقعی را برآورده می‌کند قبل از پذیرش وزن اضافی و حفره کوچکتر.
یک برنامه لوله یک کلاس فشار نیست.
فشار مجاز لوله به قطر، حداقل دیواره، خواص مواد در دما، ضرایب کد قابل اجرا و تلرانس‌ها بستگی دارد.
برای همان ماده، قطر، دما و مبنای طراحی، دیواره ضخیم‌تر به طور کلی ظرفیت فشار داخلی را افزایش می‌دهد. هیچ ضریب جهانی وجود ندارد که رتبه‌بندی SCH 10S را به رتبه‌بندی SCH 40S یا SCH 80S تبدیل کند.
دما نیز باید در نظر گرفته شود. یک رتبه‌بندی دمای اتاق را نمی‌توان به طور خودکار به یک خط فرآیند داغ اعمال کرد.
کد لوله‌کشی حاکم ممکن است نیاز به بررسی‌های فراتر از فشار داخلی لوله مستقیم، از جمله انعطاف‌پذیری، بارگذاری چرخه‌ای، فشار خارجی و مناسب بودن قطعات داشته باشد. به عنوان مثال، ASME B31.3، مواد، طراحی، ساخت، بازرسی و آزمایش را به عنوان بخشی از یک چارچوب لوله‌کشی کامل پوشش می‌دهد.
ضخامت دیواره در یک جدول برنامه اسمی است. مشخصات محصول ممکن است تلرانس منفی ساخت را مجاز کند.
بنابراین، یک دیواره اسمی 3.91 میلی‌متر نباید به طور خودکار به عنوان حداقل دیواره تضمین شده 3.91 میلی‌متر در نظر گرفته شود.
توالی مناسب این است که دیواره مورد نیاز را تعیین کنید، تلرانس‌های قابل اجرا را اضافه کنید، تلرانس ساخت را در نظر بگیرید و سپس الزام اسمی حاصل را با برنامه‌های موجود مقایسه کنید.
فرض کنید یک ارزیابی مهندسی قبلاً ضخامت اسمی مورد نیاز برای یک لوله NPS 2، از جمله تلرانس‌های مربوطه و تلرانس ساخت را تعیین کرده است.
سپس سه برنامه را می‌توان به شرح زیر غربال کرد:
| دیواره اسمی مورد نیاز | سبک‌ترین گزینه در بین این سه برنامه |
|---|---|
| تا 2.77 میلی‌متر | SCH 10S |
| بیشتر از 2.77 میلی‌متر و تا 3.91 میلی‌متر | SCH 40S |
| بیشتر از 3.91 میلی‌متر و تا 5.54 میلی‌متر | SCH 80S |
| بیشتر از 5.54 میلی‌متر | هیچ یک از این سه مورد، الزام ضخامت را برآورده نمی‌کند |
این یک مثال غربالگری ابعادی است. این یک رتبه‌بندی فشار را تعیین نمی‌کند یا سایر الزامات طراحی و نصب را لغو نمی‌کند.
از مفاد تلرانس واقعی استاندارد محصول و مشخصات سفارش داده شده استفاده کنید.
SCH 80S به طور ذاتی مقاومت خوردگی بهتری نسبت به SCH 10S ندارد.
برای همان آلیاژ، وضعیت و کیفیت سطح، افزایش ضخامت شیمی آلیاژ را تغییر نمی‌دهد. دیواره اضافی ممکن است برای از دست دادن مواد قابل پیش‌بینی تلرانس فراهم کند، اما جایگزینی برای انتخاب درجه مناسب نیست.
یک مقایسه304 در مقابل 316 فولاد ضد زنگ تفاوت‌های مواد را پوشش می‌دهد. یک مقایسهSCH 10S در مقابل SCH 40S در مقابل SCH 80S ابعاد دیواره را پوشش می‌دهد.
این تصمیمات باید با هم گرفته شوند، بدون اینکه یکی را جایگزین دیگری در نظر بگیریم.
مقاومت در برابر خوردگی به ماده و محیط بستگی دارد. حمله موضعی یا ترک خوردگی تنشی-خوردگی ممکن است حتی زمانی که دیواره لوله افزایش می‌یابد، همچنان یک نگرانی باشد.
برای سرویس خورنده، ترکیب سیال، غلظت، دما، آلاینده‌ها و شرایط تمیز کردن را قبل از نهایی کردن برنامه ارزیابی کنید.
ضخامت دیواره بر الزامات آماده‌سازی اتصال، تناسب و رویه جوشکاری تأثیر می‌گذارد.
دیواره نازک‌تر نیاز به کنترل دقیق هم‌ترازی و ورودی حرارت دارد. دیواره ضخیم‌تر ممکن است بسته به اتصال و فرآیند، نیاز به آماده‌سازی متفاوت و فلز جوش بیشتری داشته باشد.
جوشکاری فولاد ضد زنگ همچنین نیاز به توجه به تمیزی، انتخاب پرکننده و محافظت از ریشه دارد. راهنمایی جوشکاری سازنده بر کنترل حرارت و تناسب تأکید می‌کند زیرا هر دو بر اعوجاج و کیفیت جوش تأثیر می‌گذارند.
فرض نکنید که یک رویه جوشکاری یا آماده‌سازی انتها موجود را می‌توان پس از جایگزینی برنامه بدون تغییر استفاده کرد.
سیستم‌های اتصال مکانیکی الزامات خاصی برای اندازه لوله، مواد، ضخامت دیواره و آماده‌سازی انتها دارند.
یک کوپلینگ که یک قطر خارجی خاص را می‌پذیرد، به طور خودکار برای هر برنامه‌ای در آن قطر تأیید نمی‌شود.
به عنوان مثال، سیستم‌های فولاد ضد زنگ شیاری ممکن است نیاز به ابزار و آماده‌سازی خاص برنامه داشته باشند. دستورالعمل‌های سازنده اتصال و محدودیت‌های فشار-دما باید برای ترکیب دقیق در حال عرضه بررسی شوند.
رزوه کردن مواد را از دیواره لوله حذف می‌کند. دیواره باقی‌مانده و تلرانس رزوه قابل اجرا باید در نظر گرفته شوند.
ضخامت لوله و جزئیات اتصال را با هم انتخاب کنید به جای اینکه فرض کنید هر لوله فولاد ضد زنگ را می‌توان به طور رضایت‌بخشی رزوه کرد.
وزن کمتر لوله می‌تواند مصرف مواد را کاهش دهد، اما قیمت خرید باید بر اساس یک مبنای سازگار مقایسه شود.
یک قیمت‌گذاری به ازای هر تن، هزینه طول خط لوله مورد نیاز را نشان نمی‌دهد. در مواردی که قیمت‌گذاری به ازای کیلوگرم بیان می‌شود:
هزینه مواد لوله در متر = وزن لوله در متر × قیمت به ازای کیلوگرم
از درجه‌ها، استانداردها، مقادیر، طول‌ها و شرایط تحویل قابل مقایسه استفاده کنید.
هزینه کل نصب شده همچنین شامل ساخت، اتصالات، بازرسی، حمل و نقل، جابجایی و پشتیبانی است. عملکرد هیدرولیک ممکن است بر هزینه عملیاتی تأثیر بگذارد.
یک برنامه سنگین‌تر ممکن است توسط طراحی توجیه شود، در حالی که یک برنامه سبک‌تر ممکن است در مواردی که تمام الزامات را برآورده می‌کند، مقرون به صرفه باشد. هیچ یک از نتایج نباید صرفاً از شماره برنامه فرض شود.
SCH 10S، SCH 40S و SCH 80S مشخص نمی‌کنند که آیا لوله 304L، 316L یا آلیاژ دیگری است. آنها همچنین تعیین نمی‌کنند که آیا لوله بدون درز است یا جوش داده شده.
هنگام مقایسهلوله فولاد ضد زنگ بدون درز و جوش داده شده، مسیر ساخت مشخص شده، استاندارد محصول، بازرسی‌ها و ضرایب طراحی قابل اجرا را تأیید کنید.
ASTM A312 چندین مسیر ساخت لوله فولاد ضد زنگ آستنی، از جمله محصولات بدون درز و جوش داده شده را پوشش می‌دهد. تعیین برنامه به تنهایی انطباق با آن استاندارد را تعیین نمی‌کند.
یک شرح تدارکات باید درجه، مشخصات محصول، استاندارد ابعادی، NPS، برنامه، مسیر ساخت و وضعیت مورد نیاز را مشخص کند.
چندین خطا می‌تواند یک استعلام به ظاهر دقیق را برای ارزیابی دشوار کند:
در نظر گرفتن SCH 40S یا SCH 80S به عنوان یک رتبه‌بندی فشار ثابت.
حذف اندازه لوله هنگام مشخص کردن برنامه.
حذف پسوند "S" بدون بررسی استاندارد ابعادی.
مقایسه دیواره اسمی مستقیماً با الزام حداقل دیواره.
فرض اینکه دیواره ضخیم‌تر مقاومت خوردگی آلیاژ را بهبود می‌بخشد.
تأیید جایگزینی برنامه بدون بررسی جزئیات حفره و اتصال.
مقایسه قیمت‌گذاری به ازای هر تن بدون بررسی طول کل مورد نیاز.
فرض اینکه قطرهای خارجی یکسان مونتاژهای قابل تعویض را تضمین می‌کنند.
هر یک از این اشتباهات را می‌توان با بررسی مشخصات کامل به جای شماره برنامه به تنهایی اجتناب کرد.
خیر. SCH 80S دیواره ضخیم‌تری در همان NPS فراهم می‌کند، اما وزن را نیز افزایش می‌دهد و حفره را کاهش می‌دهد. این زمانی مناسب است که طراحی یا مشخصات پروژه به دیواره اضافی نیاز داشته باشد.
بله، در مواردی که مواد، ضخامت دیواره، اتصالات و طراحی کامل، الزامات قابل اجرا را برآورده می‌کنند. SCH 10S یک تعیین ابعادی است تا ممنوعیت سرویس فشار.
خیر. به عنوان مثال، NPS 2 SCH 40S دارای دیواره اسمی 3.91 میلی‌متر است، در حالی که NPS 4 SCH 40S دارای دیواره اسمی 6.02 میلی‌متر است.
به طور خودکار خیر. قطر خارجی در همان NPS یکسان باقی می‌ماند، اما حفره، وزن، آماده‌سازی جوش و الزامات اتصال ممکن است تغییر کنند. قبل از جایگزینی، تأیید فنی لازم را دریافت کنید.
هیچ نسبت ثابتی اعمال نمی‌شود. ظرفیت فشار به ابعاد واقعی، خواص مواد در دما، تلرانس‌ها، تلرانس ساخت و مقررات کد قابل اجرا بستگی دارد.
خیر. پسوند سری برنامه ابعادی لوله فولاد ضد زنگ را مشخص می‌کند. ساخت بدون درز یا جوش داده شده باید به طور جداگانه مشخص شود.
بین SCH 10S، SCH 40S و SCH 80S با تعیین دیواره مورد نیاز، بررسی ابعاد موجود و تأیید پیامدهای هیدرولیکی، ساخت و اتصالات، انتخاب کنید.
برای قیمت‌گذاری لوله فولاد ضد زنگ، درجه، استاندارد محصول، استاندارد ابعادی، NPS، برنامه، مسیر ساخت، مقدار و الزامات طول را ارائه دهید. مشخصات لوله‌کشی تأیید شده و هرگونه الزامات بازرسی اضافی را شامل شود.
یک استعلام کامل قیمت‌ها را قابل مقایسه می‌کند و به اطمینان از مطابقت لوله تحویل داده شده با نصب مورد نظر کمک می‌کند.
