Применение различных серий с различной толщиной стенки по стандартам размеров нержавеющих труб

Серия толщины стенок нержавеющих стальных труб является одним из ключевых параметров при проектировании и подборе трубопроводов. Различные стандарты (например, имперские и метрические) имеют разный способ деления и обозначения толщины стенок, и их проектировочные цели напрямую связаны с сценариями применения. Ниже представлен подробный анализ с трех аспектов: стандарты, значение серии толщины стенок и сценарии применения:

1. Имперский стандарт: серия SCH (Schedule)

Применяемые стандарты: ASME B36.10/ASME B36.19 (американский стандарт бесшовных/сварных труб), API 5L (трубы для магистральных трубопроводов) и т.д.

Основная логика: деление толщины стенок на основе номинальных уровней давления, обозначается как SCHXX (где XX - число). Чем больше значение, тем больше толщина стенки и тем выше несущая способность при давлении.

1. Метод расчета серии SCH

Рисунок 1

Допустимое напряжение связано с температурой и прочностью материала (например, допустимое напряжение нержавеющей стали 304 при комнатной температуре составляет около 13700 psi).

Общие серийные номера SCH: SCH5, SCH10, SCH20, SCH30, SCH40, SCH60, SCH80, SCH100, SCH120, SCH140, SCH160.

2. Типичные толщины стенок и сценарии применения

Рисунок 2

3. Предостережения

Разница между наличием и отсутствием буквы S:

С буквой S (например, SCH10S, 40S): подходят для труб из нержавеющей стали, имеют более высокие допустимые значения напряжения при расчете толщины стенки и более тонкие стенки, чем углеродистые стальные трубы при одном и том же значении SCH.

Без буквы S (например, SCH10, 40): по умолчанию подходят для углеродистых стальных труб, имеют более толстые стенки.

Связь с номинальным диаметром (NPS): При одном и том же значении SCH чем больше диаметр трубы, тем толще фактическая толщина стенки (например, у трубы NPS 12 с номером SCH40 толщина стенки составляет 4,57 мм, что намного больше, чем 3,56 мм у трубы NPS 4).

2. Метрический стандарт: Класс толщины стенки (например, ГОСТ 17395)

Применяемые стандарты: ГОСТ 14976 (Нержавеющая бесшовная труба), ГОСТ 12771 (Нержавеющая сварная труба) и др.

Основная логика: Прямо указывается **номинальная толщина стенки (мм)**, некоторые стандарты опираются на британскую серию SCH и преобразуют ее в целочисленную толщину стенки для удобства обработки и измерения.

1. Классификация серий по толщине стенки

Серия тонкостенных труб: Толщина стенки ≤ 3 мм, например 1,0 мм, 1,5 мм, 2,0 мм, 2,5 мм, 3,0 мм.

Применения: Декоративные работы (например, ограждения, мебель), оборудование для пищевой и фармацевтической промышленности (требуется гладкая внутренняя поверхность стенки), трубопроводы для низкого давления (например, питьевая вода, сжатый воздух).

Серия среднестенных труб: 3 мм < толщина стенки ≤ 8 мм, например 4,0 мм, 5,0 мм, 6,0 мм, 8,0 мм.

Применения: Промышленные трубопроводы (например, для транспортировки химических сред, трубопроводы охлаждающей воды в системах вентиляции и кондиционирования), детали механических конструкций (например, втулки, гильзы гидроцилиндров).

Серия толстостенных труб: Толщина стенки > 8 мм, например 10 мм, 12 мм, 16 мм, 20 мм и более.

Применения: Высоконапорные сосуды (например, соединения реакторов), подводные трубопроводы, трубопроводы в атомной промышленности (требуется устойчивость к радиации и высокому давлению), крупные конструктивные опоры (например, мосты, стальные конструкции зданий).

2. Соответствие британской серии SCH

Картинка 3

3. Серия специальной толщины стенки и промышленные применения

1. Химическая промышленность: Стандарты HG/T 20537 и другие

Тонкостенная нержавеющая стальная труба (толщина стенки 1,5~3 мм): используется для транспортировки высокочистых газов и фармацевтических жидкостей (например, трубопроводов для инъекционного воды), требуется полировка внутренней стенки (Ra ≤ 0,8 мкм), чтобы избежать накопления и загрязнения среды.

Толстостенная легированная стальная труба (например, 316L+SCH80): используется для сильных кислот (например, серной кислоты, соляной кислоты) или сред высокой температуры (>500 °C), необходимо проектировать с учетом коррозионного запаса (например, добавить дополнительную толщину стенки в 1-2 мм).

2. Нефтяная и газовая промышленность: Серия API 5L X

Толщина стенки трубопровода: классифицируется по PSL1/PSL2, толщина стенки увеличивается с увеличением марки стали (например, X52, X65) и давления транспортировки. Например, газопровод марки стали X65 (давление 10 МПа) может использовать толщину стенки 12,7 мм, соответствующую имперской марке SCH120.

Подводный трубопровод: требуется дополнительная толщина стенки для противодействия внешнему давлению воды (например, при глубине воды 1000 метров и внешнем давлении около 10 МПа требуется толщина стенки 20 мм или более).

3. Строительно - отделочная отрасль: GB/T 18705

Ультратонкостенная нержавеющая стальная труба (толщина стенки 0,8 - 1,2 мм): используется для внутренних декоративных перил и поручней, необходимо балансировать эстетику и незначительную несущую способность (например, нагрузку от прилегания человека), часто используется нержавеющая сталь 304 для противодействия коррозии от отпечатков пальцев.

4. Космическая и атомная энергетика

Кастомная толстостенная труба: с толщиной стенки более 30 мм, изготовленная с использованием бесшовного экструзионного технологического процесса, используется для трубопроводов подачи ракетного топлива (требуется устойчивость к сверхвысокому давлению и низким температурам) и трубопроводов охлаждающей жидкости ядерного реактора (требуется устойчивость к радиации и высокотемпературному ползучеству).

4、 Основные факторы выбора толщины стенки

1. Давление и температура:

Чем выше давление, тем больше должна быть толщина стенки (см. таблицу давления и температуры в стандарте технологических трубопроводов ASME B31.3).

Прочность материала снижается при высоких температурах, и необходимо увеличить компенсацию толщины стенки (например, допустимое напряжение нержавеющей стали 310S при 800 °C составляет только одну треть от допустимого напряжения при комнатной температуре).

2. Характеристики среды:

Коррозионно-активные среды (например, морская вода, кислотный раствор) требуют резерва на коррозию (обычно увеличение толщины стенки на 1 - 3 мм).

Среды с высокой вязкостью или содержащие частицы (например, шлам) требуют учета эрозии и износа, и необходимо выбирать трубопроводы с толстыми стенками или с антиизносным покрытием (например, биметаллические композитные трубы).

3. Условия установки:

Закопанные трубопроводы должны противостоять напряжениям от грунта, и их толщина стенки обычно на 1 - 2 ступени больше, чем у надземных трубопроводов.

В условиях вибрации (например, на выходе компрессора) необходимо увеличить толщину стенки, чтобы снизить риск усталостного разрушения.

5. Пример сравнения китайских и зарубежных стандартов (в качестве примера взят DN100)

Рисунок 4

Вывод

Суть серии толщин стенок нержавеющих стальных труб - это сбалансированное проектирование для условия давления и окружающей среды:

Тонкостенные трубы: ориентированы на экономические затраты и легкость (например, для гражданского и декоративного использования);

Среднестенные трубы: балансируют между характеристиками и общими требованиями (например, для большинства промышленных трубопроводов);

Толстостенные трубы: Фокусируются на безопасности в экстремальных условиях работы, таких как высокое давление, коррозия и тяжелые нагрузки.

При фактическом подборе необходимо сочетать стандартные спецификации (например, ASME, GB), расчетные программы (например, анализ напряжений CAESAR II) и опыт отрасли, чтобы обеспечить безопасность и надежность трубопроводной системы.

Теги: Империйский стандарт: серия SCH (Schedule), Метрический стандарт: класс толщины стенки (например, ГОСТ/Т 17395), Серия специальной толщины стенки и промышленные применения