Risposta diretta: cosa significa realmente "valore nominale di pressione del tubo in acciaio inossidabile".
Un tubo in acciaio inossidabile non ha una pressione nominale universale. Il "valore nominale di pressione del tubo in acciaio inossidabile" corretto è la pressione di esercizio consentita per dimensioni, programma (spessore della parete), grado, temperatura e metodo di produzione specifici del tubo, in base al codice di progettazione o alla tabella dei valori nominali utilizzata.
Come punto di riferimento concreto, le tabelle di pressione pubblicate per i tubi in acciaio inossidabile senza saldatura ASTM A312 lo dimostrano NPS 2 Programma 40S TP316L a 50 °C è circa 13,8 MPa (≈ 2002 psi) . Se si passa al tipico tubo saldato, è necessario applicare una riduzione dell'efficienza del giunto saldato (comunemente 0,85), abbassandola a ≈ 11,7 MPa (≈ 1701 psi) .
Ciò che determina effettivamente la pressione nominale per i tubi in acciaio inossidabile
La capacità di pressione è regolata da una combinazione di geometria, resistenza del materiale alla temperatura e fattori di codice. Considera la "programmazione" come geometria e la "classe" come resistenza e comportamento alla corrosione, ma ricorda che la pressione consentita è sempre condizionata.
- Dimensioni e programma del tubo: Il diametro esterno è fisso per un determinato NPS, mentre la pianificazione modifica lo spessore della parete (ad esempio, 40S anziché ANNI '80).
- Grado e specifica: TP304/304L rispetto a TP316/316L (spesso ASTM A312 per tubazioni di processo) influisce sui margini di stress e corrosione consentiti.
- Temperatura: La sollecitazione ammissibile diminuisce all'aumentare della temperatura, quindi la pressione nominale deve essere ridotta per il servizio a caldo.
- Fattori di qualità della produzione e della saldatura: Il tubo senza saldatura normalmente trasporta E = 1,0; i tubi saldati spesso richiedono una riduzione dell'efficienza a meno che non siano soddisfatte le condizioni di esame e normativa migliorate.
- Indennità e perdite: La tolleranza di corrosione/erosione, la tolleranza di fresatura, le filettature/scanalature e i carichi esterni riducono il margine utilizzabile.
- Anello debole del sistema: Flange, raccordi, valvole, collegamenti filettati, guarnizioni e dettagli di saldatura possono limitare la valutazione complessiva dell'assemblaggio anche se la parete del tubo è "abbastanza resistente".
Metodo più rapido: utilizzare una tabella pubblicata sui valori di pressione dei tubi in acciaio inossidabile
Se il tuo progetto lo consente, una tabella di valutazione della pressione affidabile è il modo più rapido per ottenere un numero difendibile. Queste tabelle in genere presuppongono materiali specifici (ad esempio ASTM A312), un metodo di progettazione allineato a un codice di tubazione e condizioni dichiarate (come senza giunzioni o saldato).
| Dimensione nominale | Schedule | diametro esterno (mm) | Parete (mm) | Pressione ammissibile (MPa) | ca. pressione (psi) |
|---|---|---|---|---|---|
| NPS 1 | 40S | 33.40 | 3.38 | 22.3 | ≈ 3234 |
| NPS 2 | 40S | 60.33 | 3.91 | 13.8 | ≈ 2002 |
| NPS 2 | ANNI '80 | 60.33 | 5.54 | 20.1 | ≈ 2915 |
| NPS 4 | 40S | 114.30 | 6.02 | 11.1 | ≈ 1610 |
Conclusione pratica: per lo stesso programma, un diametro maggiore generalmente riduce la pressione consentita e il passaggio da 40S a 80S può aumentare materialmente la pressione nominale perché aumenta lo spessore della parete.
Metodo di calcolo del codice: le variabili che modificano il rating
Quando è necessario effettuare calcoli (invece di fare affidamento su una tabella), la progettazione della pressione di un tubo diritto per la pressione interna nei codici di tubazioni comuni si basa in genere sulla sollecitazione e sulla geometria ammissibili, quindi modificata da fattori di qualità e temperatura.
Gli input principali che devi definire
- D: diametro esterno (fissato dallo standard NPS)
- t: spessore nominale della parete (secondo la pianificazione) meno quote e tolleranze ove richiesto
- S: sollecitazione ammissibile alla temperatura di progetto (elencata in codici; diminuisce con il calore)
- E: fattore di qualità del giunto di saldatura longitudinale (spesso 1,0 per senza saldatura; inferiore per molti prodotti saldati a meno che non siano soddisfatte le condizioni del codice)
- W e y: coefficienti del codice (W può ridurre la resistenza a temperature elevate; y influisce sul comportamento delle pareti spesse in alcune formulazioni)
- c: corrosione/erosione e tolleranze meccaniche (se applicabile)
Punto chiave: Due tubi con lo stesso "programma" possono comunque avere valori di pressione diversi se differiscono il grado, la temperatura, i fattori di saldatura o la tolleranza alla corrosione.
Esempio pratico: trasformare un valore di tabella in una decisione progettuale
Supponiamo che tu abbia bisogno di una pressione nominale del tubo in acciaio inossidabile per una linea di processo che utilizza un tubo TP316L (ASTM A312), NPS 2 Schedule 40S, con una temperatura di progettazione vicina a 50 °C.
- Identificare la geometria: NPS 2 ha OD 60,33 mm e parete Sch 40S 3,91 mm .
- Da una tabella dei valori nominali pubblicata per il tubo senza saldatura TP316L a 50 °C, leggere la pressione di esercizio consentita: 13,8 MPa (≈ 2002 psi ).
- Se il prodotto selezionato è un tubo saldato standard e la tabella indica un margine di saldatura dell'85%, applicalo: 13,8 MPa × 0,85 = 11,7 MPa (≈ 1701 psi ).
- Controllare i limitatori del sistema: verificare che flange, raccordi, valvole e guarnizioni selezionate soddisfino o superino la stessa pressione di progetto alla stessa temperatura.
Questa è l'interpretazione pratica del "valore nominale di pressione del tubo in acciaio inossidabile": la pressione consentita è valida solo quando i presupposti sottostanti corrispondono all'installazione.
Declassamento della temperatura: quanto velocemente possono cambiare le classificazioni
L'acciaio inossidabile mantiene bene la resistenza, ma la sollecitazione ammissibile diminuisce comunque con la temperatura e le tabelle delle pressioni riflettono questo dato. Se ignori la temperatura, sopravvaluterai la pressione nominale del tubo in acciaio inossidabile.
Esempio di declassamento per NPS 2 Sch 40S TP316L (senza saldatura)
- A 50 °C: 13,8 MPa (≈ 2002 psi )
- A 300 °C: 11,4 MPa (≈ 1653 psi )
- A 525 °C (dove elencato): 9,4 MPa (≈ 1363 psi )
Regola pratica: considerare provvisoria qualsiasi valutazione della “temperatura ambiente” finché non si conferma la valutazione alla temperatura di progetto effettiva.
Errori comuni che causano valori di pressione errati
- Miscelazione dei dati di tubi e tubazioni: i grafici diametro esterno/parete dei tubi e "pressione di esercizio" non sono intercambiabili con i valori nominali della pianificazione dei tubi.
- Supponendo che “Schedule 40” sia uguale a “40S”: le pianificazioni in acciaio inossidabile (secondo B36.19) possono differire dalle pianificazioni in acciaio al carbonio (secondo B36.10) per lo stesso NPS.
- Ignorare l'efficienza della saldatura: utilizzare valutazioni senza giunture per tubi saldati senza applicare la riduzione richiesta.
- Dimenticando la tolleranza per corrosione/erosione: lo spessore di progetto deve tenere conto della perdita prevista nel corso della vita, ove applicabile.
- Trattare la classificazione del tubo come classificazione del sistema: raccordi, flange e valvole spesso determinano la pressione massima consentita effettiva.
Lista di controllo delle specifiche per garantire la corretta valutazione della pressione
Utilizzare questa lista di controllo quando è necessario che la pressione nominale dei tubi in acciaio inossidabile sia verificabile e sicura per l'approvvigionamento.
- Indicare il codice di progettazione (ad esempio, il codice delle tubazioni di processo), la pressione di progetto e la temperatura di progetto.
- Specificare il materiale e la forma del prodotto: ASTM A312TP316L (o TP304L) e sia senza saldatura che saldato.
- Specifica NPS e pianificazione: 40S , 80S , ecc., più l'eventuale parete minima dopo la tolleranza, se richiesta.
- Includere la tolleranza alla corrosione/erosione, se applicabile, e confermare la compatibilità con l'ambiente (cloruri, acidi, ossidazione ad alta temperatura).
- Confermare che i valori nominali dei componenti dell'intera linea (raccordi, flange, valvole, guarnizioni) soddisfino o superino i valori nominali del tubo selezionato in termini di temperatura.
In conclusione: il "valore nominale di pressione del tubo in acciaio inossidabile" è corretto solo quando è legato a uno standard definito, temperatura, parete e qualità di fabbricazione e quando l'intero assieme è valutato almeno allo stesso limite.
