Стандартный справочник: ASME B36.10M для американских стандартных труб из углеродистой стали (ASTM A106/A53 Grade B и др.) – сравнение и выбор марки стали по толщине стенки при нормальных температурных условиях.
1. Что такое класс толщины стенки по стандарту Schedule (SCH)?
SCH — это обозначение класса толщины стенки труб в американском стандарте. Чем больше число, тем толще стенка трубы.
При одинаковом номинальном диаметре трубы (NPS) трубы Sch40 и Sch80 имеют одинаковый наружный диаметр; различается только толщина стенки.
| Класс | Бывшее имя | Точность позиционирования |
|---|---|---|
| SCH40 | STD (Стандартная стена) | Универсальный промышленный класс |
| SCH80 | XS (Сверхпрочный) | Используется для работы в условиях высокого давления/особых условиях. |
Важное напоминание: сам номер SCH не является показателем номинального давления; это всего лишь спецификация толщины стенки. Фактическое допустимое рабочее давление также определяется материалом, температурой и методом сварки. Номер SCH нельзя использовать напрямую в качестве расчетного давления.
2. Основные различия между Sch40 и Sch80
2.1 Одинаковый внешний диаметр, разная толщина стенки
При одинаковом значении NPS стенка Sch80 значительно толще, чем у Sch40, что приводит к меньшему внутреннему диаметру и уменьшению поперечного сечения потока среды.
2.2 Различная несущая способность
При одинаковых материалах и нормальных температурных условиях допустимое рабочее давление для стали Sch80 на 30–60% выше, чем для стали Sch40. С увеличением диаметра трубы разница давлений между ними постепенно уменьшается.
2.3 Различные припуски на коррозию
Более толстая стенка обеспечивает больший запас прочности к коррозии. В условиях подземного монтажа или работы в агрессивных средах материал Sch80 обеспечивает более длительный срок службы.
2.4 Определение различной толщины стенок
Sch40 и Sch80 — это порядковые номера толщины стенки, а не фиксированные значения. Их первоначальная формула расчета была связана с расчетным давлением (Sch = 1000 × P / S), но сегодня конкретная толщина стенки в основном определяется по таблицам стандартов ASME.
3. Толщина стенки и эталонное давление по стандарту ASME B36.10M
Для большей наглядности приведем типичный пример таблицы толщины стенок по стандарту ASME B36.10M.
3.1 Сводка размеров толщины стенки
| NPS | Внешний диаметр (мм) | Толщина стенки по стандарту Sch40 (мм) | Толщина стенки по стандарту Sch80 (мм) |
|---|---|---|---|
| 3 / 4 " | 26.7 | 2.87 | 3.91 |
| 1 " | 33.4 | 2.77 | 3.73 |
| 1-1 / 2 ″ | 48.3 | 3.68 | 5.08 |
| 2 " | 60.3 | 3.91 | 5.54 |
| 4 " | 114.3 | 6.02 | 8.56 |
| 6 " | 168.3 | 7.11 | 10.97 |
| 8 " | 219.1 | 8.18 | 12.70 |
| 10 " | 273.0 | 9.27 | 12.70 |
3.2 Номинальное давление (PSI)
| NPS | Опорное давление Sch40 (PSI) | Опорное давление Sch80 (PSI) |
|---|---|---|
| 3 / 4 " | ~1600 | ~1600 |
| 1 " | 1400 | 1900 |
| 1-1 / 2 ″ | ~1600 | ~1600 |
| 2 " | 1000 | 1450 |
| 4 " | 850 | 1200 |
| 6 " | 700 | 1050 |
| 8 " | ~1600 | ~1600 |
| 10 " | ~1600 | ~1600 |
Как видно, при одинаковом значении NPS толщина стенки увеличивается с увеличением числа SCH. Однако значение Sch80 всегда выше, чем Sch40 при одинаковом размере.
3.3 Точное соответствие прежних названий (STD/XS)
| Родство | Применимая сфера |
|---|---|
| Sch40 = STD | Действительно для труб из углеродистой стали с диаметром сечением NPS ≤ 10″. |
| Sch80 = XS | Действительно для труб из углеродистой стали с диаметром сечением NPS ≤ 8″. |
Примечание: Когда NPS > 8″, толщина стенки Sch80 превышает толщину стенки традиционного XS и имеет собственное независимое значение толщины стенки (например, 10″ Sch80 = 12.70 мм), и перестает быть точно эквивалентной XS.
4. Сравнение веса и стоимости
Штифт Sch80 на 35–55% тяжелее, чем Sch40 — это более тяжелая и толстостенная версия Sch40.
| Аспект сравнения | SCH40 | SCH80 |
|---|---|---|
| Цена за тонну | Система исчисления | Примерно то же самое |
| Цена за метр | Система исчисления | на 30%–50% выше |
| Доставка | Низкая | на 35%–55% выше |
| Опоры для труб | Стандарт | Более сильные / более близко расположенные |
| Арматура | Требуется класс Sch40 | Требуется класс Sch80 |
| Общая стоимость | Система исчисления | Значительно выше, чем Sch40 |
Вывод: При соблюдении требований к расчетному давлению приоритетное применение Sch40 имеет ключевое значение для контроля общей стоимости проекта.
5. Сравнение сценариев применения: Sch40 против Sch80
| Аспект | Труба Щ40 | Труба Щ80 |
|---|---|---|
| Условия эксплуатации | Среднее/низкое давление, умеренная температура, слабокоррозионные жидкости | Высокое давление, высокая температура, требуется припуск на коррозию, ударные нагрузки/интенсивная эксплуатация. |
| Медиафайлы | Вода, сжатый воздух, пожарная вода, пар низкого давления, технологические газы общего назначения. | Пар высокого давления, газы высокого давления, гидравлическое масло, химикаты, коррозионные среды |
| Способ подключения | Трубы больших и средних диаметров (≥2″) обычно свариваются; трубы малых диаметров могут быть нарезаны резьбой. | Для труб малого диаметра (≤1.5 дюйма) часто используется резьба, поскольку более толстая стенка меньше подвержена ослаблению при нарезании резьбы. |
| Эконом | Более низкая стоимость, меньший вес | Более высокая стоимость, больший вес |
6. Рекомендации по выбору диаметра трубы в зависимости от его размера.
6.1 Трубы малого диаметра (≤ 1.5″) – Особые соображения для резьбовых соединений
Для небольших размеров, таких как 3/4″, 1″ и 1-1/2″ , резьба Sch80 имеет очень важное преимущество — возможность использования в резьбовых соединениях.
- Ограничения Sch40: Прочность стенок труб Sch40 малого диаметра значительно снижается после нарезания резьбы, что делает их склонными к разрушению в месте соединения резьбы с основанием.
- Преимущество Sch80: Более толстая стенка (например, 3.91 мм для 3/4″) обеспечивает достаточную остаточную толщину стенки после нарезания резьбы для выдерживания давления. Поэтому для линий приборов, гидравлических линий, ответвлений линий подачи сжатого воздуха высокого давления и других применений, требующих резьбовых соединений, обычно обязателен резьбовой соединитель Sch80.
Инженерные стандарты: Для диаметров NPS ≤ 1.5″ многие проектные институты по умолчанию используют стандарт Sch80, даже если расчетное давление невелико, чтобы обеспечить безопасность и надежность резьбовых соединений.
6.2 Трубы среднего и большого диаметра – Логика выбора
Для размеров 4″, 6″, 8″, 10″ и более выбор в основном зависит от расчетного давления, температуры и припуска на коррозию:
| Размер трубы | Подходит для Sch40 | Подходит для Sch80 |
|---|---|---|
| 4 ″, 6 ″ | Расчетное давление ≤ 800 PSI, отсутствие или незначительная коррозия, нормальная или умеренная температура. | Расчетное давление > 800 PSI, или агрессивные среды, требующие увеличения толщины стенки, или условия высоких температур. |
| 8 ″, 10 ″ | Расчетное давление ≤ 500–600 PSI, стандартные водопроводные, воздушные и паровые линии. | Повышенное расчетное давление или риск эрозии/износа (например, в жидкостях, содержащих твердые частицы) |
7. Распространенные ошибки при отборе
- Не выбирайте Sch80 вслепую: Если стандарт Sch40 уже соответствует требованиям к давлению в системе, выбор стандарта Sch80 только увеличит затраты на закупку и снизит пропускную способность, что приведет к ненужным потерям.
- Повышение температуры снижает допустимое давление: С повышением температуры допустимое напряжение стали уменьшается, и для стали Sch40 и Sch80 фактическое допустимое давление будет ниже.
- Фитинги должны соответствовать друг другу: Если труба соответствует стандарту Sch80, то соответствующие отводы, фланцы и тройники также должны быть класса Sch80; фитинги Sch40 не допускаются в сочетании с другими стандартами.
- Трубы из нержавеющей стали имеют суффикс «S»: Sch40S и Sch80S соответствуют стандартам ASME B36.19M для нержавеющей стали.
8. Резюме
Sch40 и Sch80 — это, по сути, два варианта толщины стенки при одном и том же внешнем диаметре.
Для подавляющего большинства общепромышленных применений достаточно стали Sch40 . Только в особых условиях требуется переход на сталь Sch80 с более толстыми стенками.
