١. مقدمة لمعيار ASTM A312
يُعدّ معيار ASTM A312 مواصفةً شائعة الاستخدام لأنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، ويشمل الأنواع غير الملحومة والمُلحمة (ERW). يُطبّق هذا المعيار على الدرجات ٣٠٤، ٣٠٤L، ٣١٦، و٣١٦L، والتي تُستخدم عادةً في التطبيقات عالية الحرارة والضغط ومقاومة التآكل في القطاعات الصناعية والكيميائية وتجهيز الأغذية والبتروكيماويات. في تصميم أنظمة الأنابيب، يُعدّ تصنيف الضغط (المعروف أيضًا باسم ضغط العمل المسموح به) أحد أهم المعايير، إذ يُحدد الضغط الذي يُمكن للأنبوب تحمّله بأمان في ظل درجة حرارة وسمك جدار مُحددين.
٢. الخواص الميكانيكية للفولاذ المقاوم للصدأ ٣٠٤ و٣١٦ (وفقًا لمعيار ASTM A312)
بالنسبة لأنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ A312 TP316 أو TP316L:
الحد الأدنى لقوة الشد: ≥ ٥١٥ ميجا باسكال
الحد الأدنى لقوة الخضوع (بإزاحة ٠.٢٪): ≥ ٢٠٥ ميجا باسكال
تضمن هذه الخواص الميكانيكية أداءً موثوقًا به في البيئات المسببة للتآكل أو درجات الحرارة المرتفعة.
يجب أن تستوفي الأنابيب الملحومة وغير الملحومة، المُنتجة وفقًا لمعيار ASTM A312، نفس متطلبات الخواص الميكانيكية، مما يضمن سلامة هيكلها بغض النظر عن طريقة التصنيع.
٣. العوامل المؤثرة على معدل الضغط
معدل ضغط الأنبوب ليس قيمة ثابتة. يختلف هذا الضغط باختلاف عدة عوامل رئيسية:
الحجم الاسمي للأنبوب (NPS)
سمك الجدار/الجدول (Sch 10، Sch40، 80، 160، إلخ.)
درجة حرارة التشغيل
درجة حرارة المادة (304 مقابل 316/316L)
طريقة التصنيع (بدون لحام مقابل لحام)
ارتفاع درجة الحرارة يؤدي إلى انخفاض الضغط المسموح به.
توفر معظم جداول تصنيف الضغط قيمًا تتراوح بين 100 درجة فهرنهايت و750 درجة فهرنهايت (38 درجة مئوية و399 درجة مئوية).
نظرًا لهذه المتغيرات، يجب دائمًا تقييم قيم الضغط مع الجدول، ودرجة الحرارة، ودرجة حرارة المادة.
4. أمثلة نموذجية لتصنيف الضغط ASTM A312 (304/316)
فيما يلي مرجع مبسط للقيم الشائعة عند حوالي 100 درجة فهرنهايت (38 درجة مئوية).
يجب أن يتبع التصميم الفعلي دائمًا معايير MTR أو جداول كود ASME المقدمة من الشركة المصنعة.
|
Pipe Size (NPS)
|
Schedule
|
Typical Allowable Working Pressure (psig) @ 100°F
|
|
1" (304/316)
|
Sch 40
|
~3048 psig
|
|
1" (304/316)
|
Sch 80
|
~4213 psig
|
|
1" (304/316)
|
Sch 160
|
~6140 psig
|
|
1.5"
|
Sch 40
|
~2257 psig
|
|
1.5"
|
Sch 80
|
~3182 psig
|
قد تختلف القيم اختلافًا طفيفًا من مصدر لآخر. لذلك، يجب التحقق من تصنيف الضغط باستخدام بيانات الشركة المصنعة المعتمدة، بدلًا من الاعتماد فقط على جداول عامة.
فولاذ مقاوم للصدأ 304 مقابل 316 - فروق الضغط والاستخدام
فولاذ مقاوم للصدأ 304/304L
النوع الأكثر استخدامًا
مناسب للبيئات المائية، ومنخفضة الكلوريد، والكيميائية الخفيفة
فعال من حيث التكلفة ومتوفر على نطاق واسع
فولاذ مقاوم للصدأ 316/316L
يتميز بمقاومة تآكل أفضل بكثير، ومناسب للبيئات الكلوريدية، والبحرية، والكيميائية، والصيدلانية، وأداء أفضل في درجات الحرارة المرتفعة.
على الرغم من أن فولاذ 316 غالبًا ما يوفر مقاومة فائقة للتآكل، إلا أن الضغوط المسموح بها تعتمد بشكل أساسي على سمك الجدار، ودرجة الحرارة، وجودة التصنيع، وليس فقط على نوعية المادة.
6. كيف يمكن حساب الضغط الذي يتحمله أنبوب الفولاذ المقاوم للصدأ ASTM A312؟
أ. صيغة الحساب:
2 × سُمك الجدار × (قوة الشد × 40%) / القطر الخارجي
ب. 316، 316L، TP316، TP316L - قوة الشد: 485 ميجا باسكال
ج.321، 304، 304L - قوة الشد: 520 ميجا باسكال
قوة الشد لأنبوب الفولاذ المقاوم للصدأ 304 هي 520 ميجا باسكال.
قوة الشد لأنبوب الفولاذ المقاوم للصدأ 316 هي 485 ميجا باسكال.
يختلف ضغط الماء الذي تتحمله أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ باختلاف المادة. يُعد القطر الخارجي وسمك الجدار عاملين أساسيين في حساب الضغط الذي تتحمله أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ. يسمح الجدار الأكثر سُمكًا بمقاومة ضغط أكبر؛ على سبيل المثال، يمكن لأنبوب الفولاذ المقاوم للصدأ بسمك 10 مم أن يتحمل ضغط ماء أعلى بكثير من أنبوب بسمك 5 مم بنفس القطر الخارجي. علاوة على ذلك، يلعب القطر الخارجي دورًا أيضًا؛ كلما كان القطر الخارجي أكبر، انخفضت مقاومة الضغط. على سبيل المثال، مع سماكة الجدار نفسها، انخفضت مقاومة الضغط كلما كان القطر الخارجي أكبر.
كيفية حساب الضغط الذي يتحمله أنبوب الفولاذ المقاوم للصدأ:
ضغط اختبار ضغط الماء: الصيغة P = 2SR/D، حيث S تشير إلى سماكة الجدار، وr تشير إلى 40% من قوة الشد، وD تشير إلى القطر الخارجي. يُحسب الضغط الذي يتحمله أنبوب الفولاذ المقاوم للصدأ باستخدام الأمثلة التالية:
مواصفات أنبوب الفولاذ المقاوم للصدأ 304: 159*3 P = 2*520*0.4*3/159 = 7.84 ميجا باسكال
مواصفات أنبوب الفولاذ المقاوم للصدأ 316: 159*3 P = 2*485*0.4*3/159 = 7.32 ميجا باسكال
الأسئلة الشائعة
س1: هل يكون الفولاذ 316 أقوى دائمًا من الفولاذ 304؟
ج: ليس من حيث تصنيف الضغط. القوة متشابهة؛ والفرق الرئيسي هو مقاومة التآكل.
س٢: لماذا تختلف تصنيفات الضغط بين الشركات المصنعة؟
ج: اختلافات في المواد، والمعالجة الحرارية، وتفاوت سمك الجدار، وكفاءة اللحام، ومعايير الاختبار.
س٣: هل يمكن استخدام أنابيب A312 الملحومة في أنظمة الضغط العالي؟
ج: نعم، إذا استوفت اللحامات متطلبات الكفاءة والاعتماد وفقًا للكود.
English
Español
بالعربية
تلفون .:
واتساب:
البريد الإلكتروني:
