Resistencia a la presión de la tubería de acero al carbono

La resistencia a la presión de la tubería de acero al carbono (tubería CS) no es un valor fijo único; En cambio, depende de varios factores clave, incluido el grado de material, el grosor de la pared, el diámetro exterior, el método de fabricación y la temperatura de funcionamiento. A continuación se muestra una descripción sistemática de las principales consideraciones.

Union Steel Industry Co., Ltd es un fabricante profesional de tuberías de acero, para obtener más detalles, comuníquese con: sales@union-steels.com

Factores clave que influyen en la resistencia a la presión de la tubería de acero al carbono

- Grado material

El acero al carbono ordinario (por ejemplo, Q235) tiene una resistencia a la tracción de alrededor de 375–500 MPa.

Los aceros de tubería de alta resistencia (por ejemplo, API 5L X60) pueden exceder los 517 MPa.

En general, la mayor resistencia del material da como resultado una mayor resistencia a la presión.

- Espesor de la pared y diámetro exterior

La fórmula de Barlow:

P = 2⋅S past/D

donde p = presión, s = resistencia a la tracción, t = espesor de la pared, d = diámetro exterior.

Ejemplo: una tubería DN100 SCH40 (pared de 6 mm) se resiste de ~ 5.6 MPa, mientras que Sch80 (pared de 8 mm) aumenta a ~ 7.4 MPa.

- Proceso de fabricación

La tubería sin costura (ASTM A106) generalmente soporta presiones más altas que la tubería soldada (ASTM A53) debido a la ausencia de costuras de soldadura.

- Temperatura de funcionamiento

La fuerza disminuye con la temperatura del aumento.

Para ASTM A106 Grado B: el estrés permitido es de ~ 138 MPa a temperatura ambiente, pero cae a ~ 100 MPa a 400 ° C.

Métodos de calificación de presión de tubería de acero al carbono

- Presión nominal (PN)

Una clasificación estandarizada utilizada para bridas, válvulas y accesorios.

Ejemplos: PN6, PN10, PN16, PN25, PN40, PN63, PN100.

PN16 indica una presión de trabajo máxima de 16 bar a 20 ° C, con valores reducidos a temperaturas más altas.

Normas:

ANSI/ASME (B16.5): Clases 150, 300, 600, 900, 1500, 2500.

EN 1092-1: PN2.5 hasta PN250.

JIS: 5k, 10k, 16k, 20k, 30k, 40k.

- Serie de espesor de pared (Horario, SCH)

Una forma común de indicar la resistencia de la tubería.

Cuanto mayor sea el número de horario, más gruesa es la pared y mayor será la capacidad de presión.

Rangos típicos:

SCH5S / SCH10S: pared delgada

Sch40 (STD): peso estándar, ampliamente utilizado

Sch80 (XS): extra fuerte

SCH120 / SCH160 / XXS: servicio de alta resistencia y alta presión

Especificaciones estándar y valores de referencia de tuberías de acero al carbono

ASTM A106 tubería sin costura: el grado B puede manejar ~ 15.8 MPa en RT (DN150, pared de 12 mm).

Tubo de línea API 5L (X42): típicamente diseñado para 10–12 MPa (SF = 0.72).

GB/T 8163 #20 Tubo de acero: a 20 ° C, 6.4 MPa para DN80, 5 mm de pared.

Normas de aplicación y factores de seguridad de tuberías de acero al carbono

ASME B31.1 - Tuberías de energía (calderas, plantas de energía).

ASME B31.3 - Tuberías de proceso (aceite, gas, productos químicos).

Los factores de seguridad generalmente varían 1.5–4 × presión de diseño, con valores más altos para fluidos peligrosos.

Las altas temperaturas (> 200 ° C) reducen la capacidad de presión en un 20-30%.

Los medios corrosivos (por ejemplo, H₂S, CO₂) pueden requerir acero resistente a los azufre o una reducción de presión de al menos 30%.

Pautas de selección práctica de tubos de acero al carbono

Definir condiciones de diseño: presión y temperatura.

Elija material: coincidir con propiedades de grado con fluido.

Determine el tamaño de la tubería: según los requisitos de flujo.

Seleccione el grosor de la pared:

Calcule usando la fórmula de Barlow.

Verifique con tablas ASME B36.10 (por ejemplo, Sch40, Sch80).

VERIFICAR CONSEJOS: Asegúrese de que la tubería elegida exceda los requisitos de diseño con un margen de seguridad adecuado.

En resumen: la resistencia a la presión de la tubería de acero al carbono está determinada por material, dimensiones, proceso de fabricación y condiciones de servicio. Los ingenieros deben evaluar estos factores juntos, utilizando estándares y códigos de seguridad, para garantizar una operación de tuberías confiable y segura.