จุดเริ่มต้น: ความดันภายในและความเครียดแบบห่วง
การเลือกความหนาของผนังเริ่มต้นด้วยแรงกดที่ออกแบบ ความเค้นของห่วงในกระบอกสูบที่มีผนังบางเป็นสัดส่วนกับความดันภายในและเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก และแปรผกผันกับความหนาของผนัง และความเค้นที่อนุญาตเท่ากับกำลังรับผลผลิตขั้นต่ำที่ระบุของเกรดคูณด้วยปัจจัยการออกแบบที่นำมาจากรหัสที่ใช้บังคับ โดยทั่วไป ASME B31.4 สำหรับท่อของเหลวและ ASME B31.8 สำหรับท่อแก๊ส การจัดเรียงความสัมพันธ์ใหม่จะทำให้มีกำแพงขั้นต่ำที่จำเป็นสำหรับการกักเก็บแรงดัน
แรงดันใช้งานที่สูงขึ้น เส้นผ่านศูนย์กลางที่ใหญ่ขึ้น หรือปัจจัยการออกแบบที่ต่ำกว่า ล้วนเพิ่มผนังที่คำนวณได้ สำหรับ X52 ค่ากำลังรับผลผลิตขั้นต่ำที่ระบุที่ 359 MPa คือค่าที่ใช้ในการคำนวณ ความแข็งแกร่งที่สูงกว่าค่าขั้นต่ำจะไม่ได้รับเครดิต
โหลดภายนอกและสภาวะทางกล
แรงกดดันเป็นเพียงหนึ่งในภาระเท่านั้น เส้นฝังจะบรรทุกภาระดินและภาระการจราจร ในขณะที่เส้นเหนือพื้นดินจะรับน้ำหนักของตัวเองบวกกับลมและหิมะ การข้ามถนน การเจาะทะลุ และพื้นที่ที่มีการเคลื่อนตัวของพื้นดินทำให้เกิดความต้องการโค้งงอและการโก่งตัว และแนวท่อใต้น้ำต้องเผชิญกับแรงดันอุทกสถิตภายนอกที่สามารถควบคุมความต้านทานการยุบตัวของท่อได้
ความลึกของการฝังและประเภทของดินจะเป็นตัวกำหนดภาระของดินและสภาพการควบคุม
ระดับการจราจรที่ทางแยกถนนมักต้องใช้กำแพงที่หนักกว่าหรือท่อหุ้ม
ความเสถียรของความลาดชัน การเคลื่อนที่ของแผ่นดินไหว และการทรุดตัวของชั้นดินเยือกแข็งถาวรทำให้เกิดความเครียดจากการดัดงอ
สำหรับท่อน้ำลึก จะต้องตรวจสอบกรณีการยุบตัวและการขยายตัวของหัวเข็มขัด นอกเหนือจากแรงดันภายใน
ลักษณะของสื่อที่ถูกขนส่ง
ตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนจะโจมตีพื้นผิวภายในและขจัดความหนาของผนังตลอดอายุของเส้น ไฮโดรเจนซัลไฟด์เปียก คาร์บอนไดออกไซด์ และคลอไรด์เป็นตัวการตามปกติในการให้บริการน้ำมันและก๊าซ และเจ้าของอาจตอบสนองด้วยค่าเผื่อการกัดกร่อนที่เพิ่มให้กับผนังที่คำนวณไว้ ด้วยการเคลือบและบุภายในภายใน ด้วยการยับยั้งสารเคมี หรือด้วยการใช้มาตรการเหล่านี้ร่วมกัน
ของแข็งที่มีฤทธิ์กัดกร่อน เช่น สารละลายแร่ หางแร่ และเถ้าลอยกัดกร่อนผนัง และโดยทั่วไปต้องใช้ท่อที่หนักกว่าท่อบริการของเหลวที่มีแรงดันเท่ากัน ในกรณีที่ใช้ค่าเผื่อการกัดกร่อน ค่าเผื่อการกัดกร่อนจะถูกเพิ่มหลังจากคำนวณกรณีแรงดันแล้ว และค่าเผื่อจะต้องสอดคล้องกับขั้นตอนการเชื่อมและเกณฑ์การยอมรับการตรวจสอบ
อุณหภูมิการให้บริการ
ที่อุณหภูมิที่สูงขึ้น ความแข็งแรงของผลผลิตของเหล็กกล้าคาร์บอนจะลดลงและการขยายตัวทางความร้อนจะทำให้เกิดความเครียดเพิ่มเติม ดังนั้นการออกแบบจึงต้องใช้ความเค้นที่ยอมรับได้ซึ่งสอดคล้องกับอุณหภูมิในการทำงานมากกว่าค่าโดยรอบ ตัวอย่างทั่วไปของสายการผลิตไอน้ำและกระบวนการร้อน ที่อุณหภูมิต่ำ สิ่งที่ต้องคำนึงถึงคือความเหนียวมากกว่าความแข็งแรง: วัสดุจะต้องรักษาพลังงานกระแทกแบบชาร์ปีไว้เพียงพอเพื่อหลีกเลี่ยงการแตกหักแบบเปราะ และเลือกเกรดและเงื่อนไขการจัดส่งตามนั้น
เส้นผ่านศูนย์กลาง วิธีการติดตั้ง และการเชื่อมต่อ
สำหรับแรงกดดันที่กำหนด ความเค้นของห่วงจะเพิ่มขึ้นตามเส้นผ่านศูนย์กลาง ดังนั้นท่อ DN500 จึงต้องอาศัยผนังที่หนักกว่าท่อ DN200 ที่ทำงานภายใต้สภาวะเดียวกัน วิธีการติดตั้งจะเปลี่ยนกรณีโหลดด้วยเช่นกัน เส้นเหนือพื้นดินจะต้องต้านทานลมและหิมะนอกเหนือจากน้ำหนักของมันเอง ในขณะที่เส้นที่ฝังอยู่ภายใต้การควบคุมของดินและปริมาณการจราจร และโดยความยับยั้งชั่งใจที่นำเสนอโดยดินโดยรอบ ประเภทการเชื่อมต่อก็มีความสำคัญเช่นกัน: ข้อต่อแบบเชื่อมทนต่อความหนาของผนังที่ไม่ตรงกันและจำเป็นต้องให้ปลายเข้ากัน ในขณะที่ข้อต่อแบบหน้าแปลนและแบบกลไกจะต้องเข้ากันได้กับพิกัดหน้าแปลนและความจุของโบลต์
| ปัจจัย | ส่งผลต่อความหนาของผนังที่ต้องการ |
| แรงกดดันในการออกแบบ | เพิ่มขึ้นตามแรงกดดัน |
| เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก | เพิ่มขึ้นตามเส้นผ่านศูนย์กลาง |
| เกรด (X52 เทียบกับเกรดต่ำกว่า) | ลดลงเมื่อระดับความแข็งแกร่งเพิ่มขึ้น |
| ค่าเผื่อการกัดกร่อน | เพิ่มไว้ด้านบนของกล่องแรงดัน |
| ตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อน | ความหนาเพิ่มเติมหรือซับในที่ทนต่อการสึกหรอ |
| บริการอุณหภูมิต่ำ | ขับเคลื่อนด้วยความแข็งแกร่ง อาจต้องใช้เกรดที่หนักกว่าหรือแตกต่างออกไป |
| ความอดทนและการตกไข่ | ผนังขั้นต่ำจะต้องอยู่เหนือค่าการออกแบบที่ขีดจำกัดความคลาดเคลื่อน |
จุดตรวจสอบก่อนสั่งซื้อ
ยืนยันว่ากรณีโหลดใดควบคุม และบันทึกไว้ในเอกสารการออกแบบ
ตรวจสอบค่าเผื่อลบกับความหนาของผนังในมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง เนื่องจากการคำนวณโค้ดต้องเป็นไปตามค่าผนังขั้นต่ำที่อนุญาต
ยืนยันว่าผนังที่สั่งซื้อเป็นขนาดการผลิตมาตรฐานสำหรับเส้นผ่านศูนย์กลาง หรือยอมรับระยะเวลารอคอยที่นานกว่าสำหรับผนังพิเศษ
ตรวจสอบว่าขั้นตอนการเชื่อมครอบคลุมช่วงความหนาของผนังสุดท้าย
คำถามที่พบบ่อย
ถาม: เกรดที่แข็งแกร่งกว่าจะทำให้ผนังบางลงเสมอหรือไม่?
สำหรับการควบคุมแรงดัน ใช่ เนื่องจากความเค้นที่อนุญาตจะเพิ่มขึ้นตามความเค้นครากขั้นต่ำที่ระบุ การประหยัดอาจถูกจำกัดโดยข้อกำหนดขั้นต่ำของผนังในทางปฏิบัติ ความแข็งในการจัดการ การโก่งงอ หรือค่าเผื่อการกัดกร่อน
ถาม: ค่าเผื่อการกัดกร่อนคำนวณอย่างไรในการคำนวณความหนาของผนัง
จะถูกเพิ่มเข้ามาหลังจากผ่านแรงกดดันและกล่องกลไกแล้ว ผนังที่เหลือเมื่อสิ้นสุดอายุการใช้งานการออกแบบจะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดของรหัส
ถาม: เหตุใดบางครั้งเส้นเหนือพื้นดินจึงต้องมีกำแพงที่หนักกว่าแบบฝัง?
เพราะมันจะต้องรับน้ำหนักของมันเองบนช่วงที่ไม่มีคนรองรับพร้อมกับแรงลมและหิมะ และไม่ได้รับการค้ำยันด้านข้างจากดิน
ถาม: ค่ามาตรฐานความทนทานต่อความหนาของผนังช่วยลดประสิทธิภาพการออกแบบผนังหรือไม่?
ใช่. การคำนวณรหัสจะต้องเป็นไปตามผนังขั้นต่ำที่อนุญาตโดยพิกัดความเผื่อ ไม่ใช่ตามตัวเลขที่ระบุ ดังนั้นโดยปกติผนังระบุที่สั่งจะหนากว่าค่าขั้นต่ำที่คำนวณได้
ถาม: อุณหภูมิมีบทบาทอย่างไรในการเลือกผนัง
อุณหภูมิที่สูงขึ้นจะช่วยลดความเครียดที่อนุญาตและเพิ่มความเครียดจากความร้อน ในขณะที่อุณหภูมิต่ำจะทำให้ความแข็งแกร่งเป็นเกณฑ์ในการควบคุม ทั้งสองกรณีสามารถเพิ่มกำแพงที่ต้องการหรือเปลี่ยนเกรดที่เลือกได้
ถาม: สามารถเปลี่ยนเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อเพื่อหลีกเลี่ยงผนังหนาได้หรือไม่?
การเพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางจะเพิ่มความเค้นของห่วงแต่ทำให้ความเร็วและแรงดันตกลดลง การลดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางจะช่วยลดความเค้นของห่วง แต่เพิ่มการสูญเสียแรงดัน ทางเลือกคือการเพิ่มประสิทธิภาพระหว่างต้นทุนผนังและต้นทุนการสูบน้ำ
