كيفية حساب تصنيف ضغط الأنابيب CS؟

أنابيب الفولاذ الكربوني من أكثر المواد استخدامًا في أنظمة الأنابيب الصناعية. ويرتبط التحديد الدقيق لمستوى ضغطها ارتباطًا مباشرًا بالتشغيل الآمن والتكلفة الاقتصادية لنظام الأنابيب. يُعد فهم تصنيف ضغط أنابيب الفولاذ الكربوني (CS) أمرًا بالغ الأهمية للمهندسين والمشترين على حد سواء. تُستخدم أنابيب الفولاذ الكربوني على نطاق واسع في الأنظمة الصناعية والتجارية. فقوتها، وسعرها المناسب، ومتانتها تجعلها الخيار الأمثل. يُعد حساب تصنيف ضغط أنابيب الفولاذ الكربوني (CS) أمرًا بالغ الأهمية في التطبيقات الصناعية والهندسية. يساعد الحساب الدقيق على ضمان السلامة، ومنع أعطال النظام، واختيار المواد المناسبة للعمل.


ما هو تصنيف ضغط أنابيب الفولاذ الكربوني (CS)؟


يشير تصنيف ضغط أنابيب الفولاذ الكربوني إلى أقصى ضغط داخلي يمكن أن تتحمله بأمان. يعتمد هذا التصنيف على عدة عوامل، بما في ذلك قطر الأنبوب، وسمك جداره، ونوع المادة، ودرجة حرارة التشغيل.


ببساطة، كلما ارتفع تصنيف الضغط، زادت صعوبة التطبيق الذي يدعمه. يساعد اختيار تصنيف الضغط المناسب على تجنب التسربات والانفجارات والأعطال في الأنظمة الحساسة.


معايير تصنيف الضغط لأنابيب الفولاذ الكربوني
تحدد العديد من المعايير الدولية تصنيفات الضغط لأنابيب الفولاذ الكربوني. وتشمل هذه المعايير:
ASME B31.3 (لأنابيب العمليات)
ASME B36.10M (الأبعاد والجداول)
API 5L (أنظمة نقل الأنابيب)
ASTM A106/A53 (أنابيب الفولاذ الملحومة وغير الملحومة)
توفر هذه المعايير صيغًا وجداول للمساعدة في حساب أو التحقق من سعة الضغط لأنواع معينة من الأنابيب في ظل ظروف مختلفة.

جدول تصنيف ضغط أنابيب الفولاذ الكربوني

كيفية حساب معدل ضغط أنابيب الفولاذ الكربوني

على الرغم من أن المهندسين غالبًا ما يشيرون إلى المعايير، إلا أنه من المفيد فهم الصيغة الأساسية:
P = (2 × S × t) / (D – t)

حيث:
P هو الضغط الداخلي
S هو الإجهاد المسموح به
t هو سُمك جدار الأنبوب
D هو القطر الخارجي

يرجى العلم أن هذه صيغة مُبسطة. قد تُدخل أكواد التصميم عوامل أمان أو تعديلات على درجة الحرارة.

في ممارسات التصميم الهندسي، تُستخدم الصيغ العملية التالية عادةً لحساب الضغط المُقدر لأنابيب الفولاذ الكربوني:

1. صيغة مُبسطة لمتوسط القطر: P = (2[σ]^t·t)/(D-t). هذه الصيغة مناسبة للتقديرات الأولية والأنابيب رقيقة الجدران (t < D/6). تتجاهل هذه الصيغة عوامل اللحام وتعديلات درجة الحرارة، وبالتالي فهي مُحافظة. ٢. صيغة سمك الجدار الكاملة: t = (P × D) / (2[σ]^t × φ + 2P × Y) + C. هذه هي طريقة الحساب القياسية الموصى بها في GB/T 20801 وASME B31.3، مع مراعاة قوة اللحام وتأثيرات درجة الحرارة وبدل التآكل.

٣. جدول الأنابيب (Sch) والعلاقة بين الضغط: Sch = P × 1000 / [σ]^t. جدول الأنابيب هو معيار ANSI للإشارة إلى سلسلة سمك الجدار. يمكن استخدام هذه الصيغة لتحويل ضغط التصميم إلى درجات سمك الجدار القياسية. على سبيل المثال، بالنسبة لأنابيب الفولاذ الكربوني ASTM A53 ([σ]^t = 30,000 رطل/بوصة مربعة ≈ 205 ميجا باسكال)، عندما يكون P = 1,200 رطل/بوصة مربعة ≈ 8.27 ميجا باسكال، Sch = 1,200 × 1,000 / 30,000 = 40، مما يعني أنه يجب اختيار أنبوب Sch 40.

٤. صيغة حساب ضغط الاختبار: وفقًا للمعيار GB 50235 والمعيار ASME B31.3، يكون ضغط الاختبار الهيدروليكي عادةً ١.٥ مرة (ولكن ليس أقل من ١.٢٥ مرة) من ضغط التصميم، مع مراعاة تصحيح درجة الحرارة: P_test = ١.٥ × P × ([σ]_test / [σ]^t)، حيث [σ]_test هو الإجهاد المسموح به عند درجة حرارة الاختبار.

٥. صيغة استقرار الضغط الخارجي: عند تعرض خط أنابيب لضغط خارجي (كما هو الحال في أنابيب الفراغ أو المدفونة)، لا يرتبط الضغط المقدر بمتانة المادة فحسب، بل أيضًا بالاستقرار الهندسي لخط الأنابيب. يمكن حساب ضغط الانبعاج الحرج تحت الضغط الخارجي بالصيغة P_cr=2E/(1-ν^2)×(t/D)^3، حيث E هو معامل المرونة وν هي نسبة بواسون.