Введение): При закупке стальных труб и инженерном проектировании “номер толщины стенки (Sch)” (сокращенно Sch) - это термин, который часто встречается, но часто неправильно понимается. Он не обозначает непосредственно значение толщины стенки, но служит системой идентификации в североамериканских стандартах (таких как ANSI/ASME B36.10, B36.19) для стандартизации классов толщины стенки стальных труб. Эта стандартизированная конструкция направлена на устранение путаницы в отношении толщины стенки у различных производителей и спецификаций. Она позволяет глобальным пользователям быстро определять несущую способность под давлением и область применения труб с помощью маркировки “Sch + digital”, что позволяет избежать угрозы безопасности, вызванной несоответствием толщины стенки.

Сегодня Sch40 и Sch80 - это две наиболее часто используемые в технике марки, соответствующие соответственно “стандартным условиям эксплуатации под давлением” и “условиям эксплуатации под средним и высоким давлением”, а также две спецификации, которые пользователи чаще всего путают при выборе моделей.

1.Основные различия: Sch40 и Sch80

Фундаментальное различие между Sch40 и Sch80 заключается в “толщине стенки и несущей способности”. Однако в практическом применении это различие распространяется на множество параметров, таких как внутренний диаметр, вес и сценарии применения. Приведенные ниже “Сравнительная таблица ключевых параметров” и “Анализ различий в сердечниках” наглядно демонстрируют различия между ними:

Сравнение ключевых параметров стальных труб Sch40 и Sch80 при одинаковых номинальных диаметрах (соответствует стандарту ANSI/ASME B36.10M, материал: углеродистая сталь A106 B):

Номинальный диаметр (дюймы) Наружный диаметр стальной трубы (мм) Sch40 - Толщина стенки (мм) SCH40 Максимально допустимое давление в воде при 20°C (МПа) Sch80 - Толщина стенок (мм) SCH80 Максимально допустимое давление в воде при 20°C (МПа)
1/2 21.34 3.73 10.3 5.56   15.1
1 33.4 3.38 8.6 4.55 11.7
2 60.33  3.91 6.8 5.54  9.3
4 114.3 6.02 5.2 8.56  7.1
6 168.28 7.11 4.5 10.16   6.2
 8 219.08 8.18 4.0 12.7 5.5

Объяснение основных различий:

(1).Толщина стенки и номинальное давление: Sch80 “Толстая стенка, высокое давление”; Sch40 “Тонкая стенка, стандартное давление”.”

Как видно из табличных данных, при одинаковом номинальном диаметре толщина стенки Sch80 всегда больше, чем у Sch40. С увеличением диаметра эта разница становится более выраженной: разница в толщине стенки между 1-дюймовыми трубами Sch40 и Sch80 составляет 1,17 миллиметра, а у 8-дюймовых труб достигает 4,52 миллиметра. Эта разница в толщине стенок напрямую определяет их способность выдерживать давление. Согласно стандарту ASME B31.3, при одинаковых условиях материала (A106 B) и температуры (20°C) максимально допустимое давление трубы Sch80 на 30%-50% выше, чем у трубы Sch40. Например, максимально допустимое давление трубопровода Sch80 может достигать 7,1 МПа, что соответствует требованиям для средних и Высокое давление транспортировка жидкостей (например, природного газа под высоким давлением и питательных трубопроводов для химических реакторов).

(2). Внутренний диаметр и скорость потока: Sch40 “Большой внутренний диаметр, большая скорость потока”; Sch80 “Малый внутренний диаметр, малая скорость потока

Из-за более толстой стенки трубы внутренний диаметр труб Sch80 меньше, чем у труб Sch40 того же номинального размера. Например, внутренний диаметр 2-дюймовой трубы Sch40 составляет 52,51 миллиметра, а 2-дюймовой трубы Sch80 - 49,25 миллиметра, разница составляет примерно 6,2%. Эта разница в внутреннем диаметре напрямую влияет на эффективность транспортировки жидкости: при одинаковом расходе скорость потока в трубе Sch40 примерно на 12,7% выше, чем в трубе Sch80 (исходя из формулы скорости потока Q=πr²v, где скорость потока пропорциональна квадрату внутреннего диаметра).

(3). Вес и стоимость: Sch80 - это “тяжелее и дороже”, а Sch40 - “легче и экономичнее”.

Разница в толщине стенок напрямую влияет на вес и стоимость: Трубы Sch80 того же диаметра весят на 30% - 60% больше на метр, чем трубы Sch40, что приводит к увеличению стоимости материалов. Например, для 4-дюймовой трубы вес одного метра стальной трубы Sch40 составляет 16,87 кг, а стальной трубы Sch80 - 23,09 кг, что на 37% больше веса одного метра. Для проекта, требующего 1 000 метров 4-дюймовых труб, выбор стальных труб Sch80 увеличит расход стали примерно на 6,22 тонны и стоимость материала примерно на 30 000 юаней по сравнению с выбором стальных труб Sch40 (из расчета 6 000 юаней за тонну углеродистой стали).

диаграмма выбора труб sch40 vs sch80

 

2.Как выбрать правильный график трубы для вашего применения?

При выборе между Sch40 и Sch80 ключевым моментом является “соответствие условиям эксплуатации”: не следует выбирать трубы с более низким Sch для экономии затрат, создавая угрозу безопасности, и не следует выбирать трубы с более высоким Sch исключительно для обеспечения безопасности, что приводит к потерям. Следующие четыре основных принципа выбора помогут вам быстро принять решение, основанное на конкретных сценариях.

Принцип 1: Определите номинал Sch на основе “расчетного давления” - критерия выбора сердечника.

Расчетное давление - это максимальное давление, которое будет испытывать трубопроводная система при нормальной эксплуатации (включая дополнительные давления, такие как колебания давления и гидроудары), и оно должно соответствовать допустимому давлению в трубе. Логика конкретных суждений следующая:

Отдавайте предпочтение признанным манометрам: Определите соответствующий манометр Sch в зависимости от материала стальной трубы (например, углеродистая сталь A106 B, нержавеющая сталь 304) и расчетной температуры (например, температура окружающей среды 20°C, высокотемпературная температура 100°C), в соответствии с ANSI/ASME B36.10 или отраслевыми стандартами (например, GB/T 20801).

Пример Расчетное давление в городской водопроводной сети составляет 0,8 МПа, температура - 20°C, а материал - углеродистая сталь A106 B. Согласно манометру допустимого давления, допустимое давление 2-дюймовой стальной трубы Sch40 составляет 6,8 МПа, что гораздо выше, чем 0,8 МПа. Поэтому подходит труба Sch40;

Принцип второй: Определите, стоит ли повышать оценку Sch на основе “средних характеристик”.”

Физические и химические свойства среды влияют на фактическую несущую способность стальной трубы. Даже если расчетное давление одинаково, марки стали Sch, необходимые для различных сред, также могут отличаться:

Коррозионные среды: Например, транспортировка морской воды, содержащей хлорид-ионы, или природного газа, содержащего сероводород. Эти среды будут медленно разъедать стенку трубы, вызывая ее истончение. В этом случае рекомендуется повысить класс Sch на одну ступень по принципу “давление соответствует классу Sch” (например, с Sch40 до Sch80). Этого можно достичь за счет увеличения первоначальной толщины стенки, чтобы продлить срок службы трубы.

Абразивная среда: При транспортировке суспензии, содержащей частицы или угольный порошок, среда будет разъедать стенки трубы, что приведет к уменьшению толщины стенки. В этом случае следует выбирать стальные трубы с более высоким классом прочности (например, Sch80). Такие стальные трубы имеют более толстые стенки, более износостойкие, что может предотвратить перфорацию и утечку, вызванную локальным истончением толщины стенки.

Принцип третий: Корректируйте план Sch в соответствии с “условиями установки и структурными требованиями”.”

Условия установки и конструкция конструкции также влияют на выбор плана Sch. К распространенным ситуациям относятся:

Закопанные трубопроводы: Закопанные трубопроводы испытывают внешнее давление грунта. Чем больше диаметр трубы, тем выше риск нестабильного внешнего давления. Для заглубленных трубопроводов с номинальным диаметром ≥6 дюймов рекомендуется использовать трубы марки Sch40 или выше даже при более низком расчетном давлении (например, 1,0 МПа).

Надземные трубопроводы: Подвесные трубопроводы опираются на опоры, чтобы выдержать свой вес. При больших пролетах (например, >6 метров) “толстостенная структура” труб Sch80 может повысить их жесткость и уменьшить деформацию при изгибе.

3.Заключение - Безопасность и эффективность, выбирайте правильную стальную трубу

Выбор стальных труб марки Sch может показаться “простой разницей в толщине стенки”, но на самом деле это “искусство баланса между безопасностью, эффективностью и стоимостью”. Неправильный выбор не только приводит к таким авариям, как утечка или взрыв, но и вызывает отходы материалов или низкую эффективность транспортировки. Стальные трубы Sch40 отличаются “тонкой толщиной стенки, большим внутренним диаметром и низкой стоимостью” и подходят для стандартных сценариев давления и высокого расхода.