Πώς να αποκτήσετε την αντοχή διαρροής του χαλύβδινου σωλήνα αγωγών

Τι σημαίνει η αντοχή διαρροής για έναν χαλύβδινο σωλήνα αγωγών

Η αντοχή διαρροής είναι η τάση στην οποία ένας χαλύβδινος σωλήνας αγωγού σταματά να συμπεριφέρεται ελαστικά και αρχίζει να παραμορφώνεται πλαστικά. Σηματοδοτεί το όριο μεταξύ αναστρέψιμης διάτασης και μόνιμης καταπόνησης. Επειδή η επιλογή πάχους τοιχώματος, ο συντελεστής σχεδίασης και η μέγιστη επιτρεπόμενη πίεση λειτουργίας προέρχονται από αυτόν τον μοναδικό αριθμό, η αντοχή διαρροής είναι η πιο βαριά ελεγχόμενη μηχανική ιδιότητα σε οποιαδήποτε προδιαγραφή σωλήνων γραμμής.

Για σωλήνες σωλήνων από ανθρακούχο χάλυβα η ιδιότητα δεν είναι ποτέ ενιαία. Είναι μια ζώνη με ένα καθορισμένο ελάχιστο και, στα περισσότερα επίπεδα προδιαγραφών προϊόντος, ένα καθορισμένο μέγιστο. Ένας σωλήνας κάτω από το ελάχιστο δεν μπορεί να λειτουργήσει με ασφάλεια στην πίεση σχεδιασμού που υποτίθεται κατά τη διάρκεια της μηχανικής, ενώ ένας σωλήνας πολύ πάνω από το μέγιστο μπορεί να παρουσιάζει μειωμένη ολκιμότητα και φτωχότερη συγκολλησιμότητα πεδίου.

Πώς το API 5L ορίζει την αντοχή απόδοσης για τους βαθμούς σωλήνων γραμμής

Το API 5L, το οποίο είναι τεχνικά πανομοιότυπο με το ISO 3183, εκχωρεί σε κάθε βαθμό μια ελάχιστη και μέγιστη αντοχή διαρροής και μια ελάχιστη αντοχή εφελκυσμού. Ο παρακάτω πίνακας παραθέτει τις τιμές που ισχύουν για τον σωλήνα PSL2 για τις πιο ευρέως διαπραγματεύσιμες ποιότητες.

Το API 5L περιορίζει επίσης την απόδοση-σε-αναλογία εφελκυσμού για τον σωλήνα PSL2, ο οποίος διατηρεί ένα ανώτατο όριο σχετικά με το πόσο μπορεί να ενισχυθεί το υλικό πριν επηρεαστεί η σκληρότητα και η ικανότητα καταπόνησης. Ο σωλήνας PSL1 φέρει μόνο ένα ελάχιστο και ως εκ τούτου καθορίζεται για χαμηλότερη πίεση, χαμηλότερες συνέπειες.

Μέθοδοι δοκιμής που χρησιμοποιούνται για τη λήψη της τιμής

Στην πράξη χρησιμοποιούνται δύο οικογένειες μεθόδων: η θεωρητική εκτίμηση και η φυσική δοκιμή. Οι θεωρητικές προσεγγίσεις περιλαμβάνουν την ελαστική μηχανική, την πλαστική μηχανική και την ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων. Είναι χρήσιμα στο στάδιο του σχεδιασμού, όταν δεν υπάρχει ακόμη σωλήνας και πρέπει να επιλεγεί πάχος τοιχώματος, αλλά δεν μπορούν να πιστοποιήσουν ένα προϊόν που παραδίδεται.

Μόνο η πειραματική μέθοδος παράγει την τιμή που εμφανίζεται σε ένα πιστοποιητικό δοκιμής μύλου. Ένα δείγμα εφελκυσμού υποβάλλεται σε μηχανική κατεργασία από το σώμα του σωλήνα, προετοιμάζεται σύμφωνα με το ASTM A370 ή το ISO 6892-1 και έλκεται σε αστοχία σε μια βαθμονομημένη μηχανή. Για τον σωλήνα PSL2, το API 5L ορίζει την αντοχή διαρροής ως την τάση εφελκυσμού σε συνολική επιμήκυνση 0,5 τοις εκατό υπό φορτίο. Ορισμένες συμφωνίες αγοράς απαιτούν αντίθετα τη μέθοδο αντιστάθμισης 0,2 τοις εκατό και οι δύο προσεγγίσεις μπορούν να επιστρέψουν ελαφρώς διαφορετικές μετρήσεις στο ίδιο δείγμα, επομένως η μέθοδος πρέπει να δηλωθεί πριν από την εκτέλεση της δοκιμής.

Προσανατολισμός δείγματος: διαμήκης λωρίδα, εγκάρσια λωρίδα ή στρογγυλή ράβδος, κομμένη μακριά από τη ραφή συγκόλλησης.

Θέση δείγματος: σώμα σωλήνα για προϊόντα πλάκας και πηνίου, ζώνη που επηρεάζεται από συγκόλληση και θερμότητα για ελέγχους ποιότητας συγκόλλησης.

Θερμοκρασία δοκιμής: περιβάλλοντος, εκτός εάν απαιτείται επίσης δοκιμή σκληρότητας σε χαμηλή θερμοκρασία σύμφωνα με την απαίτηση Charpy.

Ταχύτητα δοκιμής και κλάση εκτασιόμετρου, τα οποία πρέπει να καταγράφονται για να είναι ανιχνεύσιμο το αποτέλεσμα.

Γιατί δύο σωλήνες ίδιας ποιότητας μπορούν να διαβάζουν διαφορετικά

Η μετρούμενη αντοχή διαρροής επηρεάζεται από τη χημεία, από τη διαδρομή κύλισης και από την ίδια τη δοκιμή. Ο άνθρακας και το μαγγάνιο αυξάνουν άμεσα την αντοχή, ενώ το νιόβιο, το βανάδιο και το τιτάνιο βελτιώνουν τους κόκκους και ανυψώνουν την αντοχή χωρίς να βλάπτουν τη σκληρότητα. Η θερμομηχανική ελεγχόμενη επεξεργασία που ακολουθείται από επιταχυνόμενη ψύξη παράγει μια πιο λεπτή μικροδομή από την κανονικοποίηση, επομένως δύο πηνία της ίδιας ονομαστικής ποιότητας μπορεί να διαφέρουν κατά αρκετές δεκάδες megapascal.

Άλλες επιρροές περιλαμβάνουν τη διάμετρο του σωλήνα και το πάχος του τοιχώματος, τα οποία αλλάζουν την ποσότητα της ψυχρής εργασίας κατά τη διαμόρφωση. προσανατολισμός δείγματος, επειδή οι εγκάρσιες ιδιότητες είναι γενικά χαμηλότερες από τις διαμήκεις. τα βήματα ευθυγράμμισης και διόγκωσης που εφαρμόζονται μετά τη διαμόρφωση. και γήρανση παραμόρφωσης εάν ο σωλήνας θερμανθεί αργότερα, για παράδειγμα κατά την εφαρμογή επίστρωσης. Η διατήρηση του χρόνου μεταξύ της διαμόρφωσης και της δοκιμής έχει επίσης σημασία, επειδή η φυσική γήρανση αυξάνει αργά τη μετρούμενη τιμή.

Πρακτικές οδηγίες για αγοραστές και επιθεωρητές

Λάβετε την αξία μέσω τεκμηρίωσης και επαλήθευσης, όχι μέσω παραδοχών. Παραγγείλετε σωλήνα με τον βαθμό, το επίπεδο προδιαγραφών προϊόντος και την τυπική έκδοση που αναφέρονται ρητά και απαιτείται πιστοποιητικό δοκιμής μύλου που έχει εκδοθεί σύμφωνα με το EN 10204 τύπου 3.1 ή ισοδύναμο, που να δείχνει τον αριθμό θερμότητας, τη χημική ανάλυση και το πλήρες αποτέλεσμα εφελκυσμού. Όταν ένα έργο απαιτεί ανεξάρτητες αποδείξεις, παρακολουθήστε τη δοκιμή εφελκυσμού ή ορίστε έναν τρίτο φορέα επιθεώρησης για δειγματοληψία και δοκιμή στο μύλο.

Κατά την επιθεώρηση παραλαβής εμπορευμάτων,-ελέγξτε τον αριθμό θερμότητας στον σωλήνα με το πιστοποιητικό, αναζητήστε τη σωστή σήμανση βαθμού με στένσιλ σε κάθε μήκος και επιβεβαιώστε ότι η αναφερόμενη ισχύς διαρροής εμπίπτει εντός της ζώνης για τον ταξινομημένο βαθμό. Όταν το πιστοποιητικό αναφέρει μια τιμή κοντά στην ελάχιστη, ο σωλήνας είναι συμβατός αλλά αφήνει μικρό περιθώριο, επομένως οι υπολογισμοί σχεδιασμού θα πρέπει να χρησιμοποιούν το καθορισμένο ελάχιστο και όχι την αναφερόμενη τιμή.

FAQ

Ε: Πώς μετριέται πραγματικά η ισχύς διαρροής σε έναν σωλήνα γραμμής;
Ένα κατεργασμένο δείγμα εφελκυσμού τραβιέται σε μια βαθμονομημένη μηχανή δοκιμών και η τάση σε μια καθορισμένη παραμόρφωση διαβάζεται από την καμπύλη τάσεων-παραμόρφωσης, χρησιμοποιώντας είτε τη μέθοδο συνολικής επιμήκυνσης 0,5 τοις εκατό υπό φορτίο είτε τη μέθοδο μετατόπισης 0,2 τοις εκατό όπως συμφωνήθηκε στην παραγγελία αγοράς.

Ε: Ποια μέθοδο χρησιμοποιεί το API 5L για το σωλήνα PSL2;
Για τον σωλήνα PSL2, το API 5L χρησιμοποιεί την τάση εφελκυσμού σε 0,5 τοις εκατό συνολική επιμήκυνση υπό φορτίο, γι' αυτό το πιστοποιητικό πρέπει πάντα να ονομάζει τη μέθοδο, ώστε το αποτέλεσμα να μπορεί να συγκριθεί με το πρότυπο και με άλλες θερμότητες.

Ε: Μπορεί να εκτιμηθεί η αντοχή διαρροής χωρίς δοκιμή;
Θεωρητικά μοντέλα όπως η ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων και οι υπολογισμοί πλαστικότητας είναι χρήσιμα για τον προκαταρκτικό σχεδιασμό και την επιλογή πάχους τοιχώματος, αλλά δεν γίνονται αποδεκτά ως απόδειξη συμμόρφωσης και δεν μπορούν να αντικαταστήσουν μια δοκιμή εφελκυσμού στον τελικό σωλήνα.

Ε: Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της αντοχής διαρροής και της αντοχής σε εφελκυσμό;
Η αντοχή διαρροής σηματοδοτεί την έναρξη της μόνιμης παραμόρφωσης, ενώ η αντοχή σε εφελκυσμό είναι η μέγιστη τάση που μπορεί να φέρει ο χάλυβας πριν από την αστοχία. Η αναλογία μεταξύ των δύο ελέγχεται από το API 5L για βαθμούς PSL2 για διατήρηση της ολκιμότητας.

Ε: Μια υψηλότερη αντοχή διαρροής σημαίνει πάντα καλύτερο σωλήνα;
Όχι. Μια υψηλότερη ποιότητα επιτρέπει λεπτότερα τοιχώματα και χαμηλότερη χωρητικότητα για την ίδια πίεση, αλλά μειώνει επίσης την ικανότητα καταπόνησης και απαιτεί αυστηρότερους ελέγχους συγκόλλησης. Ο σωστός βαθμός είναι ο χαμηλότερος που ικανοποιεί την πίεση σχεδιασμού με το απαιτούμενο περιθώριο ασφαλείας.

Ε: Πόσο συχνά εκτελείται η δοκιμή κατά τη διάρκεια της παραγωγής;
Η συχνότητα δοκιμών καθορίζεται από το πρότυπο και τη συμφωνία αγοράς, συνήθως ανά θερμότητα, ανά παρτίδα ή ανά βάρδια, με πρόσθετες δοκιμές μετά από οποιαδήποτε αλλαγή στην πρακτική έλασης, και όλα τα αποτελέσματα καταγράφονται στο πιστοποιητικό δοκιμής του μύλου.