การเสียรูป ความแข็งแกร่ง และเหตุใดความแตกต่างจึงมีความสำคัญ
ภายใต้ภาระภายนอก ท่อเหล็กจะเปลี่ยนรูปอย่างยืดหยุ่นก่อน: การเสียรูปจะหายไปอย่างสมบูรณ์เมื่อถอดภาระออก นอกเหนือจากความเค้นวิกฤตแล้ว ท่อจะเสียรูปเนื่องจากพลาสติก การเปลี่ยนแปลงรูปร่างจะกลายเป็นแบบถาวร และการบรรทุกหนักเพิ่มเติมทำให้เกิดการแตกหักในที่สุด ความแข็งแกร่งคือความสามารถของวัสดุในการต้านทานการเสียรูปและการแตกหัก และแสดงเป็นเมกะปาสคาล
การออกแบบไปป์ไลน์แยกทั้งสองขั้นตอนนี้ออกอย่างจงใจ ขีดจำกัดความยืดหยุ่นใช้ในการกำหนดขนาดความหนาของผนัง ในขณะที่พฤติกรรมหลังจากการครากจะกำหนดว่าเส้นจะมีพฤติกรรมอย่างไรหากมีการบรรทุกมากเกินไป เช่น ในระหว่างการเคลื่อนที่ของพื้นดินหรือแรงดันไฟกระชาก
ความแข็งแรงของผลผลิตและความต้านแรงดึงใน API 5L
ความแข็งแรงของผลผลิตคือความเค้นที่วัสดุส่งผ่านจากพฤติกรรมยืดหยุ่นไปสู่พลาสติก สำหรับท่อเส้นจะวัดเป็นความเค้นพิสูจน์ส่วนขยายรวม 0.5% ภายใต้ ASTM A370 และเป็นค่าที่เขียนลงในชื่อเกรด ความต้านแรงดึงคือค่าความเค้นสูงสุดก่อนเกิดการแตกหัก
หมายเลขเกรด API 5L ไม่ใช่ป้ายกำกับที่กำหนดเอง: X52 เป็นการจดชวเลขสำหรับความแข็งแกร่งของผลผลิตขั้นต่ำ 52,000 psi ซึ่งสอดคล้องกับ 359 MPa เกรด B มีความแข็งแรงของผลผลิตขั้นต่ำ 241 MPa เนื่องจากมาตรฐานที่แตกต่างกันจะปัดเศษและแปลงค่าอิมพีเรียลแตกต่างกัน ดังนั้นตัวเลขเมกะปาสกาลบนใบรับรองจึงควรอ่านเทียบกับรุ่นมาตรฐานที่เสนอในคำสั่งซื้อเสมอ
| ระดับ | ความแข็งแรงของผลผลิตขั้นต่ำ | ความต้านทานแรงดึงขั้นต่ำ |
| เกรดบี | 241 เมกะปาสคาล | 414 เมกะปาสคาล |
| X42 | 290 เมกะปาสคาล | 414 เมกะปาสคาล |
| X46 | 317 เมกะปาสคาล | 434 เมกะปาสคาล |
| X52 | 359 เมกะปาสคาล | 455 เมกะปาสคาล |
| X56 | 386 เมกะปาสคาล | 490 เมกะปาสคาล |
| X60 | 414 เมกะปาสคาล | 517 เมกะปาสคาล |
| X65 | 448 เมกะปาสคาล | 531 เมกะปาสคาล |
| X70 | 483 เมกะปาสคาล | 544 เมกะปาสคาล |
| X80 | 552 เมกะปาสคาล | 621 เมกะปาสคาล |
ค่าความแข็งแรงขั้นต่ำเดียวกันนี้ใช้กับเกรด PSL2 สิ่งที่เปลี่ยนแปลงที่ PSL2 คือหน้าต่างองค์ประกอบทางเคมี การทดสอบแรงกระแทกแบบชาร์ปี และกฎเกณฑ์การตรวจสอบแบบไม่ทำลาย-
อัตราผลตอบแทน-ต่อ-อัตราส่วนแรงดึง
การหารกำลังของผลผลิตด้วยความต้านทานแรงดึงจะทำให้ได้อัตราส่วนผลผลิต อัตราส่วนที่ต่ำหมายความว่าท่อสามารถเปลี่ยนรูปพลาสติกต่อไปได้ในช่วงความเค้นขนาดใหญ่ก่อนที่จะแตกหัก ซึ่งเป็นที่ต้องการจากมุมมองด้านความปลอดภัยของท่อ เนื่องจากวัสดุสามารถกระจายโหลดได้แทนที่จะแตกร้าว เกรดความแข็งแรงสูงที่เกิดจากการรีดด้วยความร้อน-มีแนวโน้มที่จะอยู่ที่ส่วนบนสุดของช่วงที่อนุญาต ซึ่งเป็นสาเหตุที่ข้อกำหนดเฉพาะของระบบส่งกำลังสมัยใหม่มักจะจำกัดอัตราส่วนผลผลิตนอกเหนือจากการตั้งค่าความแข็งแกร่งขั้นต่ำ
การตรวจสอบเพิ่มเติมอีกสองครั้งจะเคลื่อนที่ตามอัตราส่วน: ช่วงความแข็งแรงที่อนุญาตสำหรับเกรด และข้อกำหนดที่ว่าความแข็งแรงของครากที่แท้จริงจะต้องไม่เกินเพดานที่กำหนด เพื่อให้ท่อไม่มีลักษณะเปราะเกินกว่าที่การออกแบบคาดการณ์ไว้
เศรษฐกิจการออกแบบความแข็งแกร่งและท่อ
ความเค้นของห่วงในท่อที่มีแรงดันจะแปรผันตามความดันและเส้นผ่านศูนย์กลาง และแปรผกผันกับความหนาของผนัง การเพิ่มเกรดจึงทำให้สามารถส่งแรงดันเดียวกันผ่านผนังที่บางลง ซึ่งช่วยลดมวลของเหล็ก น้ำหนักของเส้น และต้นทุนการขนส่งและการติดตั้ง สำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ รูปแบบแรงดันสูง การประหยัดนี้มักจะเกินดุลราคาที่สูงขึ้นต่อตันของเกรดที่แข็งแกร่งกว่า
ข้อเสีย-คือความแข็งแกร่งที่สูงกว่าโดยทั่วไปจะช่วยลดความเหนียว ระยะเวลาในการเชื่อมที่แคบลง และข้อกำหนดที่เข้มงวดมากขึ้นในด้านคุณสมบัติของขั้นตอนการเชื่อม การอุ่นก่อน และการเลือกวัสดุสิ้นเปลือง ถึงจุดสูงสุดทางเศรษฐกิจเมื่อต้นทุนของเหล็กที่แข็งแรงกว่าและการควบคุมการเชื่อมพิเศษมีความสมดุลกับการประหยัดความหนาของผนัง
มีการตรวจสอบความแข็งแกร่งอย่างไร
การทดสอบแรงดึงของตัวท่อดำเนินการตามมาตรฐาน ASTM A370 โดยมีการวางแนวของชิ้นงานทดสอบและความยาวเกจที่กำหนดโดยข้อกำหนดเฉพาะของผลิตภัณฑ์
สำหรับท่อเชื่อม การทดสอบแสดงถึงความหนาของผนังทั้งหมดหลังจากเตรียมตะเข็บเชื่อมแล้ว เพื่อไม่ให้ส่งผลต่อผลลัพธ์
การทดสอบการกระแทกแบบชาร์ปีทำให้แบน การโก่งงอเพิ่มเติม และที่ PSL2 ช่วยยืนยันว่าความเหนียวและความเหนียวจะมาพร้อมกับความแข็งแกร่ง
ใบรับรองจะต้องรายงานมูลค่าที่แท้จริง ไม่ใช่เพียงข้อความแจ้งว่าถึงค่าขั้นต่ำเท่านั้น
คำถามที่พบบ่อย
ถาม: X52 เหมือนกับ L360 หรือไม่
ใช่ในแง่ของความแข็งแกร่ง L360 คือการกำหนด ISO 3183 และ GB/T 9711 สำหรับคลาสความแข็งแกร่งของผลผลิตขั้นต่ำ 360 MPa แบบเดียวกับที่ API 5L เรียก X52; เงื่อนไขทางเคมีและการทดสอบของมาตรฐานที่ยกมายังคงใช้บังคับ
ถาม: ค่าความแข็งแรงใดที่ใช้ในการคำนวณความหนาของผนัง
รหัสการออกแบบใช้กำลังรับผลผลิตขั้นต่ำที่ระบุของเกรด ลดลงตามปัจจัยการออกแบบที่ขึ้นอยู่กับระดับสถานที่และบริการ ค่าทดสอบจริงที่สูงกว่าค่าขั้นต่ำจะไม่ถูกนับ
ถาม: เหตุใด API 5L จึงกำหนดทั้งความแข็งแกร่งของผลผลิตขั้นต่ำและสูงสุด
เพดานทำให้โรงสีไม่สามารถจ่ายเหล็กที่แข็งแกร่งแต่มีความเหนียวน้อยกว่าการออกแบบที่คิดไว้ และช่วยให้อัตราส่วนผลผลิต-ต่อ-แรงดึงอยู่ในขีดจำกัดที่ยอมรับได้
ถาม: ค่าแรงดึงที่สูงกว่าหมายถึงท่อที่ปลอดภัยกว่าเสมอไปหรือไม่
ไม่ ความปลอดภัยขึ้นอยู่กับความแข็งแรง ความเหนียว และความเหนียวรวมกัน เกรดที่มีอัตราผลตอบแทนที่ดีและมีแรงกระแทกเพียงพอจะปลอดภัยกว่าเกรดที่แข็งแกร่งกว่าแต่มีความเหนียวต่ำ
ถาม: ผนังจะบางลงได้เท่าไรหากยกเกรดจาก X52 เป็น X70
ความหนาของผนังจะแปรผกผันกับความเค้นที่อนุญาต ดังนั้นการลดลงจึงเป็นสัดส่วนอย่างกว้างๆ กับการเพิ่มขึ้นของความแข็งแรงของผลผลิตขั้นต่ำที่ระบุ ตัวเลขสุดท้ายต้องมาจากการคำนวณการออกแบบที่เกี่ยวข้อง ไม่ใช่จากหลักทั่วไป
ถาม: ข้อกำหนดด้านความแข็งแกร่งของ PSL2 สูงกว่า PSL1 หรือไม่
อัตราผลตอบแทนขั้นต่ำและค่าความต้านทานแรงดึงจะเท่ากันสำหรับเกรดที่กำหนด PSL2 เพิ่มข้อจำกัดทางเคมีที่เข้มงวดยิ่งขึ้น การทดสอบแรงกระแทกภาคบังคับ และการตรวจสอบแบบไม่ทำลาย- ซึ่งช่วยเพิ่มความมั่นใจในความแข็งแกร่งที่ระบุมากกว่าคุณค่าในตัวมันเอง
