Деформация, здравина и защо разграничението има значение
При външно натоварване стоманената тръба първо се деформира еластично: деформацията изчезва напълно, когато натоварването се премахне. Отвъд критичното напрежение тръбата се деформира пластично, промяната на формата става постоянна и по-нататъшното натоварване в крайна сметка причинява счупване. Якостта е способността на материала да устои на деформация и счупване и се изразява в мегапаскали.
Дизайнът на тръбопровода умишлено разделя тези два етапа. Границата на еластичността се използва за оразмеряване на дебелината на стената, докато поведението след поддаване определя как се държи линията, ако е претоварена, например по време на движение на земята или скок на налягането.
Якост на провлачване и якост на опън в API 5L
Граница на провлачване е напрежението, при което материалът преминава от еластично към пластично поведение. За тръбопроводна тръба се измерва като 0,5% общо напрежение на устойчивост на разтягане съгласно ASTM A370 и това е стойността, записана в името на марката. Якостта на опън е максималното напрежение, достигнато преди счупване.
Номерът на клас API 5L не е произволен етикет: X52 е стенограма за 52 000 psi минимална граница на провлачване, което съответства на 359 MPa. Клас B има минимална граница на провлачване от 241 MPa. Тъй като различните стандарти закръгляват и преобразуват имперските стойности по различен начин, мегапаскалната цифра на сертификата трябва винаги да се чете спрямо стандартното издание, цитирано в поръчката.
| Степен | Минимална граница на провлачване | Минимална якост на опън |
| Степен Б | 241 MPa | 414 MPa |
| X42 | 290 MPa | 414 MPa |
| X46 | 317 MPa | 434 MPa |
| X52 | 359 MPa | 455 MPa |
| X56 | 386 MPa | 490 MPa |
| X60 | 414 MPa | 517 MPa |
| X65 | 448 MPa | 531 MPa |
| X70 | 483 MPa | 544 MPa |
| X80 | 552 MPa | 621 MPa |
Същите минимални стойности на якост се прилагат за степени PSL2; това, което се променя при PSL2, е прозорецът на химичния състав, задължителното изпитване на удар на Шарпи и режимът на не-разрушително изследване.
Съотношението-отношение-на опън
Разделянето на границата на провлачване на якостта на опън дава коефициента на провлачване. Ниското съотношение означава, че тръбата може да продължи да се деформира пластично в голям диапазон на напреженията преди да се счупи, което е желателно от гледна точка на безопасността на тръбопровода, тъй като материалът може да преразпределя натоварванията вместо да се напуква. Класовете с висока якост, произведени чрез термо-механично валцоване, са склонни да се намират в горния край на разрешения диапазон, поради което съвременните спецификации на трансмисията често ограничават коефициента на провлачване в допълнение към определянето на минимални якости.
Две допълнителни проверки се извършват със съотношението: диапазонът на якост, разрешен за класа, и изискването действителната граница на провлачване да не надвишава определен таван, така че тръбата да не се държи по-крехко от предполагаемото в проекта.
Сила и икономика на дизайна на тръбопровода
Обръчното напрежение в тръба под налягане е пропорционално на налягането и диаметъра и обратно пропорционално на дебелината на стената. Увеличаването на степента следователно позволява същото налягане да бъде пренесено през по-тънка стена, което намалява масата на стоманата, теглото на линията и разходите за транспорт и монтаж. При схеми с голям диаметър и високо налягане това спестяване обикновено надвишава по-високата цена на тон от по-здрав клас.
Компромисът-е, че по-високата якост обикновено води до намалена якост, по-тесен прозорец за заваряване и по-строги изисквания за квалификация на заваръчната процедура, предварително нагряване и избор на консумативи. Икономическият оптимум се достига, когато цената на по-здравата стомана и допълнителните заваръчни контроли е балансирана срещу спестяването на дебелина на стената.
Как се проверява силата
Изпитването на опън на тялото на тръбата се извършва съгласно ASTM A370, като ориентацията на образеца и дължината на измерване са определени от спецификацията на продукта.
За заварени тръби тестът представлява пълната дебелина на стената, след като заваръчният шев е бил подготвен, така че да не повлияе на резултата.
Допълнителни тестове за сплескване, огъване и, при PSL2, тестове за удар на Шарпи потвърждават, че пластичността и издръжливостта придружават здравината.
Сертификатите трябва да отчитат действителни стойности, а не просто изявление, че минимумът е изпълнен.
ЧЗВ
Въпрос: X52 същото ли е като L360?
Да по отношение на силата. L360 е обозначението на ISO 3183 и GB/T 9711 за същия клас на минимална граница на провлачване от 360 MPa, който API 5L нарича X52; клаузите за химия и изпитване на цитирания стандарт все още са в сила.
В: Коя стойност на якост се използва за изчисляване на дебелината на стената?
Проектните кодове използват определената минимална граница на провлачване на класа, намалена с коефициент на проектиране, който зависи от класа на местоположението и услугата. Действителните тестови стойности над минималните не се кредитират.
Въпрос: Защо API 5L определя както минимална, така и максимална граница на провлачване?
Таванът не позволява на мелницата да доставя стомана, която е по-здрава, но по-малко пластична от предвиденото в проекта, и поддържа съотношението-към-опън в приемливи граници.
Въпрос: По-високата якост на опън винаги ли означава по-безопасен тръбопровод?
Не. Безопасността зависи от здравината, издръжливостта и пластичността заедно. Клас с благоприятно съотношение на добив и достатъчна енергия на удара е по-безопасен от по-здрав клас с ниска якост.
Въпрос: Колко по-тънка може да бъде стената, ако степента се повиши от X52 на X70?
Дебелината на стената се мащабира обратно пропорционално на допустимото напрежение, така че намалението е широко пропорционално на увеличението на определената минимална граница на провлачване. Крайната цифра трябва да идва от приложимото изчисление на проекта, а не от правило.
В: Изискванията за якост на PSL2 по-високи ли са от PSL1?
Минималното провлачване и якостта на опън са еднакви за даден клас. PSL2 добавя по-строги химични граници, задължително изпитване на удар и не-разрушително изследване, което подобрява доверието в заявената сила, а не в самата стойност.
