Formula za debelino cevi API 5L
Izračun debeline stene cevi API 5L na splošno sledi smernicam za načrtovanje tlaka, ki jih je določil Ameriški inštitut za nafto in so prikazane v kodah za cevovode, ki kot specifikacijo cevi sprejmejo API 5L. Osnovno razmerje za minimalno zahtevano debelino stene je:
t = P x D / (2 x S x E x F)
| Simbol | Pomen | Kako se vzpostavi |
|---|---|---|
| t | Najmanjša zahtevana debelina stene | Rezultat izračuna |
| P | Notranji konstrukcijski tlak | Nastavljeno glede na projektiranje procesa ali najvišji delovni tlak |
| D | Zunanji premer cevi | Od izbrane velikosti cevi |
| S | Določena najmanjša meja tečenja materiala cevi | Iz tabele razredov API 5L, na primer 360 MPa za L360 |
| E | Faktor vzdolžnega sklepa | 1,00 za brezšivne cevi, manj kot 1,00 za varjene cevi, odvisno od vrste šiva in kode |
| F | Dejavnik oblikovanja | Določeno z razredom lokacije in pogoji storitve ter dodeljeno z veljavno kodo cevovoda |
V najpreprostejši obliki, s skupnimi in oblikovalskimi faktorji, nastavljenimi na enotnost, je to razmerje Barlow. Kode cevovoda nato uvedejo faktor spoja za upoštevanje vzdolžnega šiva in faktor konstrukcije za upoštevanje posledic okvare na lokaciji cevovoda. Rezultat izračuna je najmanjša debelina stene samo za tlačno ohišje; to še ni debelina stene, ki bi jo lahko naročili.
Od konstrukcijske debeline do debeline naročila
Preden se določi debelina stene za naročilo, je treba upoštevati še tri dodatke.
Dodatek za korozijo ali erozijo. V korozivnem okolju je treba kovino, izgubljeno v načrtovani življenjski dobi, dodati izračunani steni, sicer bo cev pred koncem svoje življenjske dobe padla pod tlačno ohišje.
Dodatek za toleranco mlina. API 5L dovoljuje minus toleranco na debelino stene, dovoljene vrednosti pa so odvisne od vrste cevi in pasu debeline stene, zato lahko dobavitelj dobavi cev nekoliko tanjšo od nazivne stene. Oblikovalci zato dodajo dodatek za veljavno minus toleranco.
Mehanski dodatek. Rezanje navojev, žlebljenje, krivljenje in drugi postopki izdelave odstranijo ali stanjšajo material, zato mora biti stena zadostna po teh postopkih in tudi pred njimi.
Debelino stene za naročilo je treba preveriti tudi glede na standardno serijo debeline stene, da se izbere komercialno dostopna velikost. Izbira naslednje razpoložljive stene nad izračunano vrednostjo je običajna praksa, pod pogojem, da nastala stena ne preseže meje, pri kateri predpostavka o tanki steni formule ostane veljavna.
Vrsta, meja tečenja in vpliv na debelino
Debelina stene je obratno sorazmerna z mejo tečenja, uporabljeno pri izračunu, tako da ima izbrani razred neposreden vpliv na količino zahtevanega jekla.
| Razred API 5L | Najmanjša meja tečenja MPa | Vpliv na zahtevano debelino stene |
|---|---|---|
| L245 | 245 | Najdebelejša stena za dani tlak in premer |
| L290 | 290 | Zmerno zmanjšanje |
| L360 | 360 | Občutno zmanjšanje, pogosto se uporablja za srednjetlačne vode |
| L415 | 415 | Nadaljnje zmanjšanje, običajno v storitvah prenosa |
| L450 in L485 | 450 in 485 | Najtanjša stena, vendar najvišje zahteve glede varjenja in žilavosti |
Prehod na višji razred zmanjša debelino stene in s tem težo jekla, vendar tudi poostri postopek varjenja, zahteve glede žilavosti in kontrole konstrukcije na terenu. Pri številnih srednjetlačnih projektih se zmanjšanje debeline stene, doseženo s prehodom z L290 na L360, izplača brez dodatne gradbene obremenitve visoke trdnosti.
Toleranca debeline stene in preverjanje
API 5L določa dovoljene tolerance debeline stene, ki so odvisne od tega, ali je cev brezšivna ali varjena, in od pasu debeline stene, dovoljena minus toleranca pa je razlog, da se projektirani steni doda toleranca. Nazivna stena, prikazana na naročilnici, ni zajamčeni minimum, zato je treba izračun in nabavno specifikacijo brati skupaj.
Izračunano debelino je treba preveriti tudi v praksi. Cev, naročena na izračunano steno, se običajno preveri z ultrazvočnim merjenjem debeline stene po dolžini, najmanjša izmerjena vrednost pa se po upoštevanju dovoljene tolerance primerja z zahtevanim minimumom. Če bo vod po izgradnji hidrostatsko preskušen, preskus potrdi tlačno celovitost celotnega sistema, vendar ne nadomesti preverjanja debeline stene posameznih spojev. Za uporabo pri visokih temperaturah je treba dovoljeno napetost, uporabljeno v izračunu, vzeti pri načrtovani temperaturi in ne pri sobni temperaturi, ker meja tečenja jekla pada z naraščanjem temperature.
pogosta vprašanja
V: Kakšna je osnovna formula za debelino cevi API 5L?
Najmanjša debelina stene se izračuna kot notranji projektni tlak, pomnožen z zunanjim premerom, deljen z dvakratnim zmnožkom navedene minimalne meje tečenja, faktorja vzdolžnega spoja in faktorja konstrukcije.
V: Kaj je skupni faktor E?
Upošteva vzdolžni šiv. Brezšivni cevi je dodeljen faktor spoja 1,00, medtem ko je varjenim cevi dodeljen faktor pod 1,00, odvisno od vrste spoja in pravil veljavnega kodeksa cevovoda.
V: Kaj je konstrukcijski faktor F?
To je varnostni faktor, ki se uporablja za mejo tečenja zaradi upoštevanja razreda lokacije in pogojev uporabe. Kode dodeljujejo različne vrednosti, odvisno od tega, kako blizu je cevovod naseljenim območjem in od proizvoda, ki se prevaža.
V: Zakaj izračunana debelina ni naročena?
Ker izračun zajema samo tlačni primer. Dodatek za korozijo, toleranco za rezkanje in dodatek za izdelavo, kot je navoj ali upogib, je treba dodati, preden izberete debelino stene za naročilo.
V: Ali višji razred vedno pomeni cenejši cevovod?
Ni nujno. Višji razred zmanjša debelino stene in težo jekla, vendar tudi poveča zahteve za varjenje in preglede. Ekonomski primer bi moral primerjati skupne inštalirane stroške, ne le stroške na tono cevi.
V: Kako se preveri izračunana debelina stene?
Z ultrazvočno meritvijo debeline stene vzdolž cevi, primerjano z zahtevano minimalno vrednostjo po uporabi dovoljene tolerance, skupaj z dimenzijskim pregledom in tlačnim preizkusom, ki ga zahteva nabavna specifikacija.
