Čo je plán potrubia? Vysvetlenie klasifikácie hrúbky steny potrubia
Plán potrubia (SCH) je štandardizovaný systém označovania hrúbky steny pre oceľové potrubia, definovaný normou ASME B36.10 pre uhlíkové a legované oceľové potrubia a ASME B36.19 pre potrubia z nehrdzavejúcej ocele. Systém plánov bol vyvinutý, aby poskytol systematickú metódu na špecifikáciu hrúbok stien potrubí pri rôznych menovitých rozmeroch, čím sa zabezpečí zameniteľnosť a predvídateľná tlaková kapacita. Čím vyššie je číslo plánu, tým hrubšia je stena potrubia pre daný menovitý priemer.
Pôvod systému číslovania plánov súvisí s približným vzorcom pre tlakové hodnotenie: Sch = 1000 x P/S, kde P je prípustný vnútorný tlak v psi a S je prípustné napätie vo vláknach v psi. Napríklad SCH 40 bol pôvodne navrhnutý pre pracovný tlak 400 psi pri úrovni napätia 10 000 psi. Zatiaľ čo moderné hodnoty prípustného napätia sa zmenili, čísla plánov zostávajú štandardizovanými označeniami. Pochopenie tohto vzťahu je kľúčové pre inžinierov pri výbere potrubia pre špecifické tlakové a teplotné podmienky.
Hrúbka steny priamo určuje schopnosť potrubia zadržiavať tlak. Hrubšia stena poskytuje vyššie tlakové hodnotenie, ale zvyšuje hmotnosť a náklady. Systém plánov umožňuje inžinierom vybrať optimálnu rovnováhu medzi tlakovou kapacitou a hospodárnosťou. Podrobné výpočty tlakových hodnôt nájdete v našom sprievodcovi hodnotením tlaku potrubí.
Kompletná tabuľka plánov potrubia (SCH 5S - SCH XXS)
Potrubie s malým priemerom (1/2" - 4")
| NB (palce) | DN | OD (mm) | SCH 40 WT (mm) | SCH 80 WT (mm) | SCH 160 WT (mm) | XXS WT (mm) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1/2" | 15 | 21.3 | 2.77 | 3.73 | 4.78 | 7.47 |
| 3/4" | 20 | 26.7 | 2.87 | 3.91 | 5.56 | 7.82 |
| 1" | 25 | 33.4 | 3.38 | 4.55 | 6.35 | 9.09 |
| 1-1/2" | 40 | 48.3 | 3.68 | 5.08 | 7.14 | 10.16 |
| 2" | 50 | 60.3 | 3.91 | 5.54 | 8.74 | 11.07 |
| 3" | 80 | 88.9 | 5.49 | 7.62 | 11.13 | 15.24 |
| 4" | 100 | 114.3 | 6.02 | 8.56 | 13.49 | 17.12 |
Potrubie so stredným priemerom (6" - 24")
| NB (palce) | DN | OD (mm) | SCH 40 WT (mm) | SCH 80 WT (mm) | SCH 120 WT (mm) |
|---|---|---|---|---|---|
| 6" | 150 | 168.3 | 7.11 | 10.97 | 14.27 |
| 8" | 200 | 219.1 | 8.18 | 12.70 | 15.09 |
| 10" | 250 | 273.1 | 9.27 | 12.70 | 15.09 |
| 12" | 300 | 323.9 | 9.53 | 12.70 | 15.09 |
| 16" | 400 | 406.4 | 9.53 | 12.70 | 16.66 |
| 20" | 500 | 508.0 | 9.53 | 12.70 | 19.05 |
| 24" | 600 | 609.6 | 9.53 | 12.70 | 20.62 |
Potrubie s veľkým priemerom (26" - 48")
Pre potrubia väčšie ako 24" sa systém plánov mení. Hrúbka steny sa špecifikuje ako SCH 20, SCH 30, SCH 40, SCH 60, SCH 80 a SCH 100. Tieto väčšie rozmery sa zvyčajne vyrábajú ako zvárané potrubia (LSAW alebo SSAW), pretože bezzvýšková výroba sa pri OD nad 24" stáva nepraktickou. Hodnoty hrúbky steny pre potrubia s veľkým priemerom sú menej štandardizované a kupujúci by sa mali riadiť špecifickými špecifikáciami projektu. Spoločnosť ManufacturerPipe dodáva potrubia s veľkým priemerom až do OD 48" s hrúbkami steny od 6,35 mm do 25,4 mm.
Podrobné porovnanie SCH 40 vs SCH 80
SCH 40 je najčastejšie špecifikovaný plán potrubia v priemyselných aplikáciách. Je ekvivalentný historickému označeniu hrúbky steny "Standard" (STD) pre rozmery do 10", hoci nad 10" má STD inú hrúbku steny ako SCH 40. SCH 40 poskytuje dostatočnú tlakovú kapacitu pre väčšinu bežných servisných aplikácií a ponúka najlepšiu celkovú hodnotu z hľadiska pomeru pevnosti k hmotnosti. Špecifikuje sa pre vodné systémy, stlačený vzduch, paru (nízky až stredný tlak) a všeobecné konštrukčné aplikácie.
SCH 80, historicky známy ako "Extra Strong" (XS) pre menšie rozmery, poskytuje približne o 30-80% hrubšie steny ako SCH 40 v závislosti od rozmeru. Táto zvýšená hrúbka steny sa priamo premieta do vyšších pracovných tlakov. Napríklad 2-palcové uhlíkové oceľové potrubie SCH 80 má pracovný tlak približne 1,5-krát vyšší ako SCH 40. SCH 80 sa vyberá pre vysokotlakové hydraulické systémy, parné vedenia nad 300 psi, náročné servisné podmienky a tam, kde sa vyžaduje dodatočná korózna rezerva. Hmotnostná penalizácia je významná: SCH 80 zvyčajne stojí o 40-80% viac ako SCH 40 pre rovnaký menovitý rozmer kvôli dodatočnému materiálu.
| Parameter | SCH 40 | SCH 80 |
|---|---|---|
| Hrúbka steny (4" NB) | 6,02 mm | 8,56 mm |
| Hmotnosť (4" NB) | 16,08 kg/m | 22,32 kg/m |
| Pracovný tlak (4" A106 Gr.B) | ~15,5 MPa | ~23,0 MPa |
| Primárna aplikácia | Všeobecné priemyselné potrubia | Vysokotlakové systémy |
Rýchla referenčná príručka bežných plánov
SCH 5S / 10S sú plány s najtenšou stenou, používané predovšetkým pre potrubia z nehrdzavejúcej ocele v nízkotlakových hygienických aplikáciách a aplikáciách na spracovanie potravín. Prípona "S" označuje, že tieto plány sú špecifické pre normu ASME B36.19 pre nehrdzavejúcu oceľ. SCH 5S je bežný v mliekarenských a nápojových linkách, kde je rýchlosť prietoku mierna a tlak nízky. SCH 10S poskytuje o niečo väčšiu pevnosť, pričom zostáva ľahký a ľahko zvárateľný. Tieto plány s tenkou stenou sa zvyčajne nepoužívajú pre uhlíkové oceľové potrubia v tlakových aplikáciách.
SCH 40 / STD je priemyselná štandardná hrúbka steny pre všeobecné priemyselné potrubia. Predstavuje najlepšiu rovnováhu medzi tlakovou kapacitou, hmotnosťou a nákladmi pre väčšinu aplikácií. SCH 40 je predvolená špecifikácia pre distribúciu vody, systémy stlačeného vzduchu, strednotlakovú paru a konštrukčné aplikácie. Je to najbežnejšie skladovaný plán v zásobách distributorov potrubí na celom svete.
SCH 80 / XS poskytuje extra hrúbku steny pre aplikácie s vyšším tlakom. Špecifikuje sa, keď pracovné tlaky prekračujú možnosti SCH 40, kde je potrebná dodatočná korózna rezerva, alebo kde požiadavky na mechanickú pevnosť vyžadujú hrubšiu stenu. XS (Extra Strong) je tradičné označenie, ktoré je približne ekvivalentné SCH 80 pre rozmery 8" a menšie, hoci presný vzťah sa líši podľa rozmeru.
SCH 160 / XXS predstavuje najhrubšie steny v štandardnom systéme plánov. XXS (Double Extra Strong) poskytuje maximálnu hrúbku steny dostupnú ako štandardný produkt. Tieto plány sa používajú v aplikáciách s extrémne vysokým tlakom, ako sú hydraulické systémy, vysokotlakové chemické injekčné linky a kritické služby, kde sa vyžadujú maximálne bezpečnostné rezervy. Hmotnosť na meter môže byť viac ako dvojnásobná oproti SCH 40 pre rovnaký menovitý rozmer.
Rozdiely plánov podľa materiálu
Plány pre uhlíkové oceľové potrubia sú definované normou ASME B36.10, zatiaľ čo plány pre potrubia z nehrdzavejúcej ocele sa riadia normou ASME B36.19. Kľúčový rozdiel je v tom, že plány pre nehrdzavejúcu oceľ s príponou "S" (SCH 5S, 10S, 40S, 80S) majú rovnaké vonkajšie priemery ako ich náprotivky z uhlíkovej ocele, ale môžu mať rôzne hrúbky steny. Pre SCH 40S a SCH 80S sú hrúbky steny identické s uhlíkovou oceľou SCH 40 a SCH 80 pre rozmery 12" a menšie. Avšak pre SCH 5S a SCH 10S sú hrúbky steny z nehrdzavejúcej ocele tenšie ako ktorýkoľvek plán uhlíkovej ocele, čo odráža typické použitie nehrdzavejúcej ocele v ľahších aplikáciách.
Prípona "S" výslovne označuje, že plán pochádza z normy ASME B36.19. Pri objednávaní potrubia z nehrdzavejúcej ocele je dôležité špecifikovať plán s "S", aby sa zabezpečila dodávka správnej hrúbky steny. Napríklad objednanie "4-palcového potrubia SCH 10S z nehrdzavejúcej ocele 304L" zabezpečí, že potrubie bude mať tenšiu stenu podľa normy pre nehrdzavejúcu oceľ, nie ťažšiu stenu podľa normy pre uhlíkovú oceľ.
Ako vybrať plán potrubia podľa tlaku
Výber plánu potrubia na základe tlaku sa riadi základným vzťahom definovaným Barlowovým vzorcom: t = (P x D) / (2S), kde t je minimálna hrúbka steny, P je návrhový tlak, D je vonkajší priemer a S je prípustné napätie pri návrhovej teplote. Po výpočte minimálnej požadovanej hrúbky steny inžinier pridá koróznu rezervu (zvyčajne 1,5-3,0 mm pre uhlíkovú oceľ) a vyberie ďalší vyšší štandardný plán, ktorý poskytuje aspoň celkovú požadovanú hrúbku.
Teplotné deratovanie výrazne ovplyvňuje hodnoty prípustného napätia. ASME Section II Part D poskytuje tabuľky prípustného napätia pre všetky bežné materiály potrubí pri rôznych teplotách. Napríklad A106 Gr.B má prípustné napätie 137,9 MPa pri 38°C, ale len 68,9 MPa pri 450°C. Toto 50% zníženie znamená, že potrubie, ktoré je dostatočné pri okolitej teplote, môže vyžadovať hrubší plán pri zvýšených teplotách. Pred finalizáciou výberu plánu vždy overte prípustné napätie pri maximálnej prevádzkovej teplote.
Bezpečnostné faktory sú zabudované do hodnôt prípustného napätia. ASME B31.3 používa bezpečnostný faktor približne 3,5 na konečnú pevnosť v ťahu na určenie prípustného napätia. Ďalšie faktory zahŕňajú faktory kvality pre zvárané potrubia (zvyčajne 0,85-1,0 v závislosti od typu zvaru a úrovne kontroly) a faktory kvality odliatkov pre liatinové tvarovky. Tieto faktory zabezpečujú, že vybraný plán potrubia poskytuje dostatočnú rezervu proti zlyhaniu za všetkých predpokladaných prevádzkových podmienok.
Kontrolný zoznam pre výber plánu potrubia
Krok 1: Určite návrhový tlak a teplotu systému. Tieto sú zvyčajne špecifikované v potrubnom a prístrojovom diagrame (P&ID) alebo v procesnom datasheete. Krok 2: Identifikujte materiál potrubia na základe kompatibility s kvapalinou, teplotných limitov a mechanických požiadaviek. Krok 3: Vyhľadajte prípustné napätie pre vybraný materiál pri návrhovej teplote z ASME Section II Part D. Krok 4: Vypočítajte minimálnu požadovanú hrúbku steny pomocou Barlowovho vzorca, pridajte koróznu rezervu a vyberte plán, ktorého minimálna hrúbka steny (po zohľadnení výrobnej tolerancie) sa rovná alebo presahuje vypočítanú hodnotu.
Naša dodávateľská kapacita
Spoločnosť ManufacturerPipe dodáva celý rozsah plánov potrubia od SCH 5S po XXS. Naša kapacita bezzvýškových potrubí zahŕňa SCH 40 až SCH 160 v rozmeroch od 1/2" do 36". Naša výroba zváraných potrubí pokrýva SCH 5 až SCH 80 v rozmeroch od 1/2" do 48". Ponúkame tiež úpravu hrúbky steny podľa neštandardných požiadaviek pre špeciálne projekty vyžadujúce medziľahlé rozmery stien. Všetky potrubia sa dodávajú s úplnými certifikátmi z výrobnej skúšky a môžu byť kontrolované treťou stranou.
Potrebujete pomoc s plánom potrubia?
Kontaktujte náš inžiniersky tím pre odborné poradenstvo a konkurencieschopné ceny pre všetky plány potrubia od SCH 5S po XXS.
