直接の答え: 「ステンレス鋼パイプの定格圧力」とは実際には何を意味するのか
ステンレス鋼パイプには単一の普遍的な圧力定格がありません。 正しい「ステンレス鋼パイプの定格圧力」は、使用している設計コードまたは定格表ごとに、特定のパイプ サイズ、スケジュール (壁の厚さ）、グレード、温度、および製造方法に対する許容使用圧力です。
具体的な基準点として、ASTM A312 シームレス ステンレス パイプの公表されている圧力定格表には、次のことが示されています。 NPS2 スケジュール 40代 TP316L は 50 °C で約 13.8 MPa (≈ 2002 psi） 。一般的な溶接パイプに切り替える場合は、溶接継手の効率低下 (通常は 0.85） を適用して、以下の値まで下げる必要があります。 ≈ 11.7 MPa (≈ 1701 psi) .
ステンレス鋼パイプの圧力定格を実際に設定するものは何ですか
圧力容量は、形状、温度での材料強度、コード係数の組み合わせによって決まります。 「スケジュール」を形状として扱い、「グレード」を強度と腐食挙動として扱いますが、許容圧力は常に条件付きであることに注意してください。
- パイプのサイズとスケジュール: 外径は特定の NPS で固定されていますが、壁の厚さはスケジュールによって変更されます (例: 40代 対 80年代)。
- グレードと仕様： TP304/304L と TP316/316L (プロセス配管には ASTM A312 が多い) は、許容応力と腐食マージンに影響します。
- 温度: 許容応力は温度が上昇すると低下するため、高温で使用する場合は圧力定格を下げる必要があります。
- 製造および溶接の品質要因: シームレスパイプは通常 E = 1.0 を保持します。溶接パイプでは、強化された検査とコード条件が満たされない限り、効率の低下が必要になることがよくあります。
- 手当と損失: 腐食/侵食の許容値、フライス加工公差、ねじ山/溝、外部荷重により、使用可能なマージンが減少します。
- システムの弱いリンク: パイプ壁が「十分に強い」場合でも、フランジ、継手、バルブ、ねじ接続、ガスケット、溶接の詳細により、アセンブリ全体の評価が制限される可能性があります。
最も早い方法: 公表されているステンレス鋼パイプの圧力定格表を使用する
プロジェクトで許可されている場合は、信頼できる圧力評価表を使用することが、擁護可能な数値を取得する最も簡単な方法です。これらの表は通常、特定の材料 (ASTM A312 など)、配管規格に合わせた設計方法、および規定の条件 (シームレスか溶接かなど) を前提としています。
| 呼び径 | Schedule | 外径(mm) | 壁面(mm) | 許容圧力(MPa) | 約圧力 (psi) |
|---|---|---|---|---|---|
| NPS 1 | 40代 | 33.40 | 3.38 | 22.3 | ≈ 3234 |
| NPS2 | 40代 | 60.33 | 3.91 | 13.8 | ≈ 2002 |
| NPS2 | 80年代 | 60.33 | 5.54 | 20.1 | ≈ 2915 |
| NPS4 | 40代 | 114.30 | 6.02 | 11.1 | ≈ 1610 |
実際的なポイント: 同じスケジュールの場合、直径が大きくなると一般に許容圧力が低下し、40 秒から 80 秒に移行すると壁の厚さが増すため、圧力定格が大幅に増加する可能性があります。
コード計算方法: 評価を変える変数
(テーブルに依存するのではなく) 計算する必要がある場合、一般的な配管規格における内圧の直管の圧力設計は、通常、許容応力と形状に基づいて行われ、その後、品質と温度の要因によって修正されます。
定義する必要があるコア入力
- D: 外径（NPS規格で定められています）
- t: 公称肉厚（スケジュールによる）から、必要に応じて許容値と公差を差し引いた値
- S: 設計温度での許容応力 (コードリストに記載; 熱により減少)
- E: 長手方向の溶接継手の品質係数 (多くの場合、シームレスの場合は 1.0、コード条件が満たされない限り、多くの溶接製品ではこれより低くなります)
- W と Y: コード係数 (W は高温での強度を低下させる可能性があります。y は配合によっては厚肉挙動に影響します)
- c: 腐食/浸食および機械的許容値 (該当する場合)
キーポイント: 同じ「スケジュール」を持つ 2 つのパイプであっても、グレード、温度、溶接係数、または腐食代が異なる場合、異なる圧力定格を持つ可能性があります。
実用的な例: テーブルの値を設計上の決定に変える
TP316L パイプ (ASTM A312)、NPS 2 スケジュール 40S を使用し、設計温度が 50 °C 付近のプロセス ラインにステンレス鋼パイプの圧力定格が必要だとします。
- ジオメトリの特定: NPS 2 には OD があります 60.33mm とSch 40Sの壁 3.91mm .
- TP316L シームレス パイプの 50 °C での公開されている定格表から、許容使用圧力を読み取ります。 13.8MPa (≈ 2002 psi ）。
- 選択した製品が標準溶接パイプであり、表に 85% の溶接代が記載されている場合は、それを適用します: 13.8 MPa × 0.85 = 11.7MPa (≈ 1701 psi ）。
- システム リミッターを確認します。フランジ、継手、バルブ、およびガスケットの選択が、同じ温度で同じ設計圧力を満たすか、それを超えていることを確認します。
これは「ステンレス鋼パイプの定格圧力」の実際的な解釈です。許容圧力は、その基礎となる仮定が設置場所と一致する場合にのみ有効です。
温度ディレーティング: 定格がどのくらいの速さで変化するか
ステンレス鋼は強度を十分に保持しますが、許容応力は温度とともに低下するため、圧力表はそれを反映しています。温度を無視すると、ステンレス鋼パイプの定格圧力を誇張することになります。
NPS 2 Sch 40S TP316L (シームレス) のディレーティング例
- 50℃の場合: 13.8MPa (≈ 2002 psi )
- 300 °C の場合: 11.4MPa (≈ 1653 psi )
- 525 °C (記載されている場合): 9.4MPa (≈ 1363 psi )
経験則: 実際の設計温度での定格を確認するまで、「室温」定格は暫定的なものとして扱います。
間違った圧力定格を引き起こすよくある間違い
- 混合パイプとチューブのデータ: チューブの外径/壁および「使用圧力」グラフは、パイプのスケジュール評価と互換性がありません。
- 「スケジュール 40」が「40S」と等しいと仮定すると、同じ NPS のステンレス製スケジュール (B36.19 による) は炭素鋼製スケジュール (B36.10 による) と異なる場合があります。
- 溶接効率を無視: 必要な削減を適用せずに、溶接パイプにシームレス定格を使用します。
- 腐食/侵食の許容値を無視する: 設計厚さは、該当する場合、寿命にわたって予想される損失を考慮する必要があります。
- パイプの定格をシステムの定格として扱う: 多くの場合、継手、フランジ、バルブが実際の最大許容圧力を決定します。
正しい圧力定格を確保するための仕様チェックリスト
ステンレス鋼パイプの圧力定格を監査可能で調達の安全性を確保する必要がある場合は、このチェックリストを使用してください。
- 設計コード (プロセス配管コードなど)、設計圧力、設計温度を記載します。
- 材質と製品形状を指定します。 ASTM A312 TP316L (またはTP304L)、シームレスか溶接か。
- NPS とスケジュールを指定します。 40S 、 80S 、 etc., plus any minimum wall after tolerance if required.
- 該当する場合、腐食/浸食許容値を含め、環境 (塩化物、酸、高温酸化) との適合性を確認します。
- ライン全体のコンポーネント定格 (継手、フランジ、バルブ、ガスケット) が、温度で選択したパイプ定格を満たすか、それを超えていることを確認します。
結論: 「ステンレス鋼パイプの圧力定格」が正しいのは、それが定義された規格、温度、壁、および製造品質に関連付けられている場合、およびアセンブリ全体が少なくとも同じ制限値に定格されている場合に限ります。
