Formula koja stoji iza API 5L debljine cijevi
Izračun debljine stjenke cijevi API 5L općenito slijedi smjernice za projektiranje tlaka koje je uspostavio Američki institut za naftu i reproducirane u kodovima za cjevovode koji prihvaćaju API 5L kao specifikaciju cijevi. Osnovni odnos za minimalnu potrebnu debljinu stijenke je:
t = P x D / (2 x S x E x F)
| Simbol | Značenje | Kako se uspostavlja |
|---|---|---|
| t | Minimalna potrebna debljina stijenke | Rezultat izračuna |
| P | Unutarnji proračunski pritisak | Postavlja se projektom procesa ili maksimalnim radnim tlakom |
| D | Vanjski promjer cijevi | Od odabrane veličine cijevi |
| S | Specificirana minimalna granica razvlačenja materijala cijevi | Iz tablice razreda API 5L, na primjer 360 MPa za L360 |
| E | Faktor uzdužnog spoja | 1,00 za bešavne cijevi, manje od 1,00 za zavarene cijevi ovisno o vrsti šava i kodu |
| F | Faktor dizajna | Postavlja se klasom lokacije i uvjetima rada, a dodjeljuje se primjenjivim kodom cjevovoda |
U svom najjednostavnijem obliku, sa faktorima spoja i dizajna postavljenim na jedinstvo, ovo je Barlow odnos. Kodovi cjevovoda zatim uvode faktor spoja za uzdužni spoj i faktor dizajna za posljedice kvara na mjestu cjevovoda. Rezultat izračuna je minimalna debljina stijenke samo za tlačni slučaj; to još nije debljina stijenke koja se može naručiti.
Od projektirane debljine do debljine za narudžbu
Tri daljnja dopuštenja moraju se uzeti u obzir prije nego što se odredi debljina stjenke za naručivanje.
Dodatak za koroziju ili eroziju. U korozivnom okruženju metal izgubljen tijekom projektiranog životnog vijeka mora se dodati izračunatoj stijenci, inače će cijev pasti ispod tlačnog kućišta prije kraja svog životnog vijeka.
Dodatak za toleranciju mlina. API 5L dopušta minus toleranciju na debljinu stijenke, a dopuštene vrijednosti ovise o vrsti cijevi i pojasu debljine stijenke, tako da dobavljač može isporučiti cijev nešto tanju od nominalne stijenke. Dizajneri stoga dodaju dodatak za primjenjivu minus toleranciju.
Mehanički dodatak. Urezivanje navoja, žljebljenje, savijanje i druge proizvodne operacije uklanjaju ili stanjuju materijal, tako da zid mora biti dovoljan nakon tih operacija, kao i prije njih.
Debljinu stijenke koja se naručuje također treba provjeriti u odnosu na standardnu seriju debljine stijenke kako bi se odabrala komercijalno dostupna veličina. Odabir sljedećeg dostupnog zida iznad izračunate brojke uobičajena je praksa, pod uvjetom da rezultirajući zid ne prelazi granicu na kojoj pretpostavka o tankom zidu formule ostaje važeća.
Vrsta, granica razvlačenja i učinak na debljinu
Debljina stijenke obrnuto je proporcionalna granici razvlačenja korištenoj u izračunu, tako da odabrana klasa ima izravan učinak na količinu potrebnog čelika.
| API 5L stupanj | Minimalna granica razvlačenja MPa | Utjecaj na potrebnu debljinu stijenke |
|---|---|---|
| L245 | 245 | Najdeblja stijenka za dati tlak i promjer |
| L290 | 290 | Umjereno smanjenje |
| L360 | 360 | Primjetno smanjenje, široko se koristi za vodove srednjeg tlaka |
| L415 | 415 | Daljnje smanjenje, uobičajeno u uslugama prijenosa |
| L450 i L485 | 450 i 485 | Najtanji zid, ali najviši zahtjevi zavarivanja i žilavosti |
Prijelaz na višu razinu smanjuje debljinu stijenke, a time i težinu čelika, ali također pooštrava postupak zavarivanja, zahtjeve za žilavost i kontrole konstrukcije na terenu. Za mnoge projekte srednjeg tlaka smanjenje debljine stijenke postignuto prelaskom s L290 na L360 isplati se bez dodatnog građevinskog opterećenja visokog razreda čvrstoće.
Tolerancija i provjera debljine stijenke
API 5L navodi dopuštene tolerancije na debljinu stjenke koje ovise o tome je li cijev bešavna ili zavarena i o pojasu debljine stjenke, a dopuštena minus tolerancija razlog je dodavanja tolerancije projektiranoj stjenci. Nazivni zid prikazan na narudžbenici nije zajamčeni minimum, stoga se izračun i specifikacija kupnje moraju čitati zajedno.
Izračunatu debljinu također treba provjeriti u praksi. Cijev naručena na izračunatu stijenku obično se provjerava ultrazvučnim mjerenjem debljine stijenke po duljini, a minimalna izmjerena vrijednost se uspoređuje sa potrebnim minimumom nakon primjene dopuštene tolerancije. Ako će vod biti hidrostatski ispitan nakon izgradnje, ispitivanje potvrđuje cjelovitost tlaka cijelog sustava, ali ne zamjenjuje provjeru debljine stijenke pojedinačnih spojeva. Za rad na visokim temperaturama, dopušteno naprezanje koje se koristi u proračunu mora se uzeti na projektiranoj temperaturi, a ne na sobnoj temperaturi, jer granica razvlačenja čelika pada s porastom temperature.
FAQ
P: Koja je osnovna formula za API 5L debljinu cijevi?
Minimalna debljina stijenke izračunava se kao unutarnji proračunski tlak pomnožen s vanjskim promjerom, podijeljen s dvostrukim umnoškom navedene minimalne granice razvlačenja, faktora uzdužnog spoja i faktora proračuna.
P: Što je zajednički faktor E?
Obračunava uzdužni šav. Bešavnoj cijevi dodijeljen je faktor spoja od 1,00, dok je zavarenoj cijevi dodijeljen faktor ispod 1,00 ovisno o vrsti šava i pravilima važećeg kodeksa cjevovoda.
P: Što je faktor dizajna F?
To je faktor sigurnosti koji se primjenjuje na granicu razvlačenja kako bi se uzela u obzir klasa lokacije i uvjeti rada. Kodovi dodjeljuju različite vrijednosti ovisno o tome koliko je cjevovod blizu naseljenih područja i o proizvodu koji se transportira.
P: Zašto izračunata debljina nije naručena?
Budući da izračun pokriva samo slučaj tlaka. Dodatak za koroziju, dodatak za toleranciju glodanja i dodatak za izradu kao što su navoji ili savijanje moraju se dodati prije odabira debljine stjenke za naručivanje.
P: Znači li viša ocjena uvijek jeftiniji cjevovod?
Nije nužno. Viši stupanj smanjuje debljinu stjenke i težinu čelika, ali također povećava zahtjeve za zavarivanje i pregled. Ekonomski slučaj trebao bi usporediti ukupne instalirane troškove, a ne samo troškove po toni cijevi.
P: Kako se provjerava izračunata debljina stijenke?
Ultrazvučnim mjerenjem debljine stjenke uzduž cijevi, uspoređenom s potrebnom minimalnom vrijednošću nakon primjene dopuštene tolerancije, zajedno s pregledom dimenzija i ispitivanjem tlaka koje zahtijeva kupovna specifikacija.
