Les scénarios d'application des différentes séries d'épaisseur de paroi dans les normes de dimensions des tubes en acier inoxydable

La série d'épaisseur de paroi des tuyaux en acier inoxydable est l'un des paramètres clés pour la conception et la sélection des pipelines. Différents systèmes de normes (tels que l'imperial et le métrique) ont des façons différentes de diviser et de nommer l'épaisseur de paroi, et leurs intentions de conception sont directement liées aux scénarios d'application. Voici une analyse détaillée sous trois aspects : le système de normes, la signification de la série d'épaisseur de paroi et les scénarios d'application :

1、 Norme impériale : Série SCH (Schedule)

Normes applicables : ASME B36.10/ASME B36.19 (tuyau sans soudure/soudé norme américaine), API 5L (tuyau de ligne), etc.

Logique centrale : Diviser l'épaisseur de paroi en fonction des niveaux de pression nominale, représentée par SCHXX (où XX est un nombre). Plus la valeur est grande, plus l'épaisseur de paroi est forte et plus la capacité de résistance à la pression est élevée.

1. Méthode de calcul de la série SCH

Figure 1

La contrainte admissible est liée à la température et à la résistance du matériau (par exemple, la contrainte admissible de l'acier inoxydable 304 à température ambiante est d'environ 13700 psi).

Série SCH commune : SCH5、SCH10、SCH20、SCH30、SCH40、SCH60、SCH80、SCH100、SCH120、SCH140、SCH160。

2. Épaisseur de paroi typique et scénarios d'application

Figure 2

3. Précautions

La différence entre avoir le S et ne pas avoir le S :

S (par exemple SCH10S, 40S) : adapté pour les tubes en acier inoxydable, avec des valeurs de contrainte admissible plus élevées pour le calcul de l'épaisseur de paroi, et des parois plus minces que les tubes en acier au carbone pour la même valeur SCH.

Sans S (par exemple SCH10, 40) : par défaut, adapté pour les tubes en acier au carbone, avec une épaisseur de paroi plus importante.

Corrélation avec le diamètre nominal (NPS) : Pour la même valeur SCH, plus le diamètre du tube est grand, plus l'épaisseur de paroi réelle est importante (par exemple, pour SCH40 avec NPS 12, l'épaisseur de paroi est de 4,57 mm, beaucoup plus épais que 3,56 mm pour NPS 4).

2、 Norme métrique : Classe d'épaisseur de paroi (par exemple GB/T 17395)

Normes applicables : GB/T 14976 (Tube sans soudure en acier inoxydable), GB/T 12771 (Tube soudé en acier inoxydable), etc.

Logique de base : Directement étiqueté avec * * épaisseur de paroi nominale (mm) * *, certaines normes font référence à la série SCH britannique et la convertissent en épaisseur de paroi entière pour faciliter le traitement et la mesure.

1. Classification des séries d'épaisseur de paroi

Série à paroi mince : Épaisseur de paroi ≤ 3 mm, par exemple 1.0 mm, 1.5 mm, 2.0 mm, 2.5 mm, 3.0 mm.

Applications : Ingénierie de décoration (telles que les balustrades, les meubles), équipements alimentaires et pharmaceutiques (nécessitant des parois intérieures lisses), conduites de fluide basse pression (telles que l'eau potable, l'air comprimé).

Série à paroi moyenne : 3 mm < épaisseur de paroi ≤ 8 mm, par exemple 4.0 mm, 5.0 mm, 6.0 mm, 8.0 mm.

Application : Conduites industrielles (telles que le transport de milieux chimiques, les conduites d'eau froide de climatisation), composants de structure mécanique (tels que les manchons d'arbre, les cylindres hydrauliques).

Série à paroi épaisse : Épaisseur de paroi > 8 mm, par exemple 10 mm, 12 mm, 16 mm, 20 mm et plus.

Applications : Conteneurs haute pression (tels que les raccords de réacteurs), conduites sous-marines, conduites de l'industrie nucléaire (nécessitant la résistance aux radiations et la haute pression), supports de grande structure (tels que les ponts, les structures en acier de bâtiments).

2. Relation correspondante avec la série britannique SCH

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3. Séries d'épaisseur de paroi spéciale et applications industrielles

1. Industrie chimique : Normes telles que HG/T 20537

Tuyau en acier inoxydable à paroi mince (épaisseur de paroi de 1,5 à 3 mm) : utilisé pour transporter des gaz de haute pureté et des fluides pharmaceutiques (tels que les conduites d'eau pour injection), nécessitant un polissage de la paroi interne (Ra ≤ 0,8 μ m) pour éviter la rétention et la pollution du milieu.

Tuyau en acier alliage à paroi épaisse (tel que 316L + SCH80) : utilisé pour les milieux acides forts (tels que l'acide sulfurique, l'acide chlorhydrique) ou à haute température (>500 °C), il doit être conçu avec une marge de corrosion (par exemple, en ajoutant une épaisseur de paroi supplémentaire de 1 à 2 mm).

2. Industrie du pétrole et du gaz : Séries API 5L X

Epaisseur de paroi des pipelines : classée selon PSL1/PSL2, l'épaisseur de paroi augmente avec l'augmentation de la nuance d'acier (telles que X52, X65) et de la pression de transport. Par exemple, un pipeline de gaz de nuance d'acier X65 (pression de 10 MPa) peut utiliser une épaisseur de paroi de 12,7 mm, correspondant à la classe impériale SCH120.

Pipeline sous-marin : Une épaisseur de paroi supplémentaire est nécessaire pour résister à la pression de l'eau extérieure (par exemple, lorsque la profondeur d'eau est de 1000 mètres et que la pression extérieure est d'environ 10 MPa, une épaisseur de paroi de 20 mm ou plus est requise).

3. Industrie de la décoration de bâtiments : GB/T 18705

Tuyau en acier inoxydable à paroi extrêmement mince (épaisseur de paroi de 0,8 à 1,2 mm) : utilisé pour les balustrades et les rampes de décoration intérieure, il doit équilibrer l'esthétique et la capacité de charge légère (comme la charge de l'appui d'une personne), souvent en utilisant de l'acier inoxydable 304 pour résister à la corrosion des empreintes digitales.

4. Industries aérospatiale et nucléaire

Tuyau à paroi épaisse sur mesure : Avec une épaisseur de paroi supérieure à 30 mm, il est fabriqué à l'aide de la technologie d'extrusion sans soudure et est utilisé pour les pipelines de transport de carburant de fusée (nécessitant une résistance à des pressions ultra-élevées et à basse température) et les pipelines de refroidissement des réacteurs nucléaires (nécessitant une résistance aux radiations et au fluage à haute température).

4. Facteurs clés pour le choix de l'épaisseur de paroi

1. Pression et température :

Plus la pression est élevée, plus l'épaisseur de la paroi doit être importante (reportez-vous au tableau de pression - température de la norme de pipeline de procédé ASME B31.3).

La résistance du matériau diminue à haute température, et il est nécessaire d'augmenter la compensation d'épaisseur de paroi (par exemple, la contrainte admissible de l'acier inoxydable 310S à 800 °C n'est que le tiers de celle à température ambiante).

2. Caractéristiques du milieu :

Les milieux corrosifs (tels que l'eau de mer, la solution acide) nécessitent de réserver une marge de corrosion (habituellement, en augmentant l'épaisseur de la paroi de 1 - 3 mm).

Les milieux de haute viscosité ou contenant des particules (tels que la boue) nécessitent de prendre en compte l'érosion et l'usure, et de choisir des matériaux résistants à l'usure à paroi épaisse ou revêtus (tels que les tuyaux composites bimétalliques).

3. Environnement d'installation :

Les pipelines enterrés doivent résister aux contraintes du sol, et leur épaisseur de paroi est généralement de 1 - 2 niveaux plus importante que celle des pipelines aériens.

Les environnements vibratoires (tels que les pipelines de sortie du compresseur) nécessitent une augmentation de l'épaisseur de la paroi pour réduire le risque de rupture par fatigue.

5、 Exemple de comparaison des normes chinoises et étrangères (en prenant DN100 comme exemple)

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résumer

L'essence de la série d'épaisseurs de paroi des tubes en acier inoxydable est la conception équilibrée de l'environnement de résistance à la pression :

Tubes à paroi mince : axés sur le coût économique et la légèreté (par exemple, pour les usages civils et décoratifs) ;

Tubes à paroi moyenne : équilibrage des performances et des exigences universelles (par exemple, pour la plupart des conduites industrielles) ;

Tubes à paroi épaisse : axés sur la sécurité dans des conditions de travail extrêmes telles que haute pression, corrosion et charges lourdes.

Dans la sélection réelle, il est nécessaire de combiner les normes et spécifications (telles que ASME, GB), les logiciels de calcul (telles que l'analyse de contrainte CAESAR II) et l'expérience du secteur pour garantir la sécurité et la fiabilité du système de conduites.

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