Làm thế nào để có được cường độ năng suất của ống thép đường ống

Sức mạnh năng suất có ý nghĩa gì đối với ống thép đường ống

Độ bền năng suất là ứng suất tại đó ống thép trong đường ống ngừng hoạt động đàn hồi và bắt đầu biến dạng dẻo. Nó đánh dấu ranh giới giữa sự kéo dài có thể đảo ngược và sự căng thẳng vĩnh viễn. Bởi vì việc lựa chọn độ dày thành ống, hệ số thiết kế và áp suất vận hành tối đa cho phép đều bắt nguồn từ con số duy nhất này nên cường độ chảy là đặc tính cơ học được kiểm soát chặt chẽ nhất trong bất kỳ thông số kỹ thuật đường ống nào.

Đối với đường ống thép carbon, đặc tính không bao giờ là một con số duy nhất. Đó là dải có mức tối thiểu được chỉ định và ở hầu hết các mức thông số kỹ thuật của sản phẩm, mức tối đa được chỉ định. Một đường ống dưới mức tối thiểu không thể hoạt động an toàn ở áp suất thiết kế giả định trong quá trình kỹ thuật, trong khi một đường ống vượt xa mức tối đa có thể cho thấy độ dẻo giảm và khả năng hàn tại hiện trường kém hơn.

Cách API 5L xác định cường độ năng suất cho các cấp đường ống

API 5L, về mặt kỹ thuật giống với ISO 3183, chỉ định cho mỗi cấp độ bền chảy tối thiểu và tối đa cũng như độ bền kéo tối thiểu. Bảng bên dưới liệt kê các giá trị áp dụng cho ống PSL2 cho các loại được giao dịch rộng rãi nhất.

API 5L cũng giới hạn tỷ lệ chảy-trên-độ bền của ống PSL2, giúp duy trì mức trần về mức độ tăng cường của vật liệu trước khi độ dẻo dai và khả năng biến dạng bị ảnh hưởng. Ống PSL1 chỉ mang mức tối thiểu và do đó được chỉ định cho áp suất thấp hơn, nhiệm vụ hậu quả thấp hơn.

Phương pháp kiểm tra được sử dụng để lấy giá trị

Hai nhóm phương pháp được sử dụng trong thực tế: ước lượng lý thuyết và thử nghiệm vật lý. Các phương pháp lý thuyết bao gồm cơ học đàn hồi, cơ học dẻo và phân tích phần tử hữu hạn. Chúng rất hữu ích ở giai đoạn thiết kế, khi chưa có đường ống và độ dày thành phải được chọn, nhưng chúng không thể chứng nhận sản phẩm được giao.

Chỉ phương pháp thử nghiệm mới tạo ra giá trị xuất hiện trên chứng chỉ thử nghiệm của nhà máy. Mẫu thử kéo được gia công từ thân ống, được chuẩn bị theo tiêu chuẩn ASTM A370 hoặc ISO 6892-1 và được kéo đến điểm hỏng trong máy đã hiệu chuẩn. Đối với ống PSL2, API 5L xác định cường độ chảy là ứng suất kéo ở tổng độ giãn dài 0,5% khi chịu tải. Thay vào đó, một số thỏa thuận mua hàng yêu cầu phương pháp bù 0,2 phần trăm và hai phương pháp có thể trả về các số đọc hơi khác nhau trên cùng một mẫu, do đó phương pháp này phải được nêu rõ trước khi chạy thử nghiệm.

Định hướng mẫu: dải dọc, dải ngang hoặc thanh tròn, cắt ra khỏi đường hàn.

Vị trí mẫu: thân ống cho các sản phẩm dạng tấm và cuộn, mối hàn và vùng chịu ảnh hưởng nhiệt để kiểm tra chất lượng mối hàn.

Nhiệt độ thử nghiệm: môi trường xung quanh trừ khi thử nghiệm độ bền ở nhiệt độ thấp theo yêu cầu Charpy cũng được yêu cầu.

Tốc độ kiểm tra và loại máy đo độ giãn, cả hai đều phải được ghi lại để có thể theo dõi kết quả.

Tại sao hai ống cùng loại có thể đọc khác nhau

Cường độ năng suất đo được bị ảnh hưởng bởi hóa học, bởi lộ trình lăn và bởi chính thử nghiệm. Carbon và mangan trực tiếp nâng cao độ bền, trong khi niobi, vanadi và titan tinh chế hạt và nâng độ bền mà không làm tổn hại đến độ dẻo dai. Quá trình xử lý được kiểm soát cơ nhiệt, sau đó là làm mát tăng tốc sẽ tạo ra cấu trúc vi mô mịn hơn so với quá trình bình thường hóa, do đó, hai cuộn dây có cùng cấp danh nghĩa có thể khác nhau vài chục megapascal.

Những ảnh hưởng khác bao gồm đường kính ống và độ dày thành ống, làm thay đổi lượng gia công nguội trong quá trình tạo hình; hướng mẫu vật, bởi vì các đặc tính theo chiều ngang thường thấp hơn các đặc tính theo chiều dọc; các bước làm thẳng và giãn nở sau khi tạo hình; và lão hóa do biến dạng nếu sau đó đường ống được gia nhiệt, chẳng hạn như trong quá trình sơn phủ. Giữ thời gian giữa quá trình tạo hình và thử nghiệm cũng rất quan trọng, vì quá trình lão hóa tự nhiên sẽ làm tăng giá trị đo được từ từ.

Hướng dẫn thực tế cho người mua và người kiểm tra

Có được giá trị thông qua tài liệu và xác minh, không phải thông qua giả định. Đặt hàng ống có cấp độ, mức thông số kỹ thuật của sản phẩm và phiên bản tiêu chuẩn được nêu rõ ràng và yêu cầu chứng chỉ kiểm tra nhà máy được cấp theo EN 10204 loại 3.1 hoặc tương đương, hiển thị chỉ số nhiệt, phân tích hóa học và kết quả độ bền kéo đầy đủ. Trường hợp dự án yêu cầu bằng chứng độc lập, chứng kiến ​​việc kiểm tra độ bền kéo hoặc chỉ định cơ quan kiểm tra bên thứ ba lấy mẫu và kiểm tra tại nhà máy.

Trong quá trình kiểm tra hàng hóa,-hãy kiểm tra chéo số nhiệt trên ống với giấy chứng nhận, tìm dấu cấp chính xác được in trên mỗi chiều dài và xác nhận rằng giới hạn chảy được báo cáo nằm trong dải cho cấp đặt hàng. Trong trường hợp chứng chỉ báo cáo giá trị gần với giá trị tối thiểu thì đường ống tuân thủ nhưng để lại ít chênh lệch, vì vậy các tính toán thiết kế nên sử dụng giá trị tối thiểu được chỉ định thay vì giá trị được báo cáo.

Câu hỏi thường gặp

Câu hỏi: Cường độ chảy dẻo thực sự được đo trên đường ống như thế nào?
Mẫu kéo được gia công bằng máy được kéo vào máy kiểm tra đã hiệu chuẩn và ứng suất ở biến dạng xác định được đọc từ đường cong ứng suất-biến dạng, sử dụng tổng độ giãn dài 0,5 phần trăm khi chịu tải hoặc phương pháp bù 0,2 phần trăm như đã thỏa thuận trong đơn đặt hàng.

Câu hỏi: API 5L sử dụng phương pháp nào cho ống PSL2?
Đối với ống PSL2, API 5L sử dụng ứng suất kéo ở tổng độ giãn dài 0,5 phần trăm khi chịu tải, đó là lý do tại sao chứng chỉ phải luôn đặt tên cho phương pháp để có thể so sánh kết quả với tiêu chuẩn và với các lần gia nhiệt khác.

Hỏi: Có thể ước tính cường độ năng suất mà không cần thử nghiệm không?
Các mô hình lý thuyết như phân tích phần tử hữu hạn và tính toán độ dẻo rất hữu ích cho thiết kế sơ bộ và lựa chọn độ dày thành, nhưng chúng không được chấp nhận làm bằng chứng về sự tuân thủ và không thể thay thế phép thử kéo trên ống thành phẩm.

Hỏi: Sự khác biệt giữa cường độ năng suất và độ bền kéo là gì?
Độ bền chảy đánh dấu sự bắt đầu biến dạng vĩnh viễn, trong khi độ bền kéo là ứng suất tối đa mà thép có thể chịu được trước khi bị hỏng. Tỷ lệ giữa hai loại này được kiểm soát bởi API 5L đối với các loại PSL2 để duy trì độ dẻo.

Hỏi: Có phải cường độ chảy cao hơn luôn có nghĩa là đường ống tốt hơn không?
Không. Lớp cao hơn cho phép thành mỏng hơn và trọng tải thấp hơn với cùng một áp suất, nhưng nó cũng làm giảm khả năng chịu biến dạng và yêu cầu kiểm soát hàn chặt chẽ hơn. Cấp chính xác là cấp thấp nhất đáp ứng áp suất thiết kế với giới hạn an toàn yêu cầu.

Hỏi: Tần suất thực hiện thử nghiệm trong quá trình sản xuất là bao nhiêu?
Tần suất kiểm tra được đặt ra theo tiêu chuẩn và theo thỏa thuận mua hàng, thông thường trên cơ sở mỗi mẻ, mỗi lô hoặc mỗi ca, với các kiểm tra bổ sung sau bất kỳ thay đổi nào trong quá trình cán và tất cả các kết quả đều được ghi lại trên chứng chỉ kiểm tra của nhà máy.