Введение

Вы - инженер проекта или менеджер по закупкам, и вы смотрите на P&ID (схему трубопроводов, приборов и систем управления) для проекта, который находится на горизонте. У вас есть два разных обозначения труб: 4-дюймовая SCH 40 A53 для инженерной линии из углеродистой стали и 4-дюймовая SCH 40S 304L для технологической линии из нержавеющей стали. Вот тут-то и начинается путаница. Означает ли буква “S” на нержавеющей трубе, что она специальная или что у нее более тонкая стенка? Могу ли я использовать их как взаимозаменяемые при гидравлических или структурных расчетах? А как насчет больших размеров, например, NPS 10” или 12”?

Это не просто теоретический вопрос. Ошибочная оценка этих труб как разнородных - или ошибочная оценка всех нержавеющих труб как более тонких - может привести к катастрофическим инженерным решениям. Например, ошибочная оценка перепада давления, веса для поддержки конструкции и стоимости проекта.

Это многомиллионный вопрос, и ответ на него может удивить многих. Так что давайте сразу перейдем к делу: да, согласно всем таблицам и графикам, толщина их стенок абсолютно одинакова для каждого общепринятого размера! В этом руководстве мы расскажем вам, почему они одинаковы, приведем данные из стандартов, а главное, почему так распространен слух о “более тонких нержавеющих трубах” и откуда он взялся.

Сравнение толщины стенок sch 40 vs sch 40s vs sch 10s.

Стандарты, скрывающиеся за этикетками

Путаница возникает из-за того, что эти два вида труб определяются в двух разных (но связанных) стандартах.

· Что такое SCH 40?  The “Расписание 40” для труб из углеродистой и легированной стали имеет прочность обруча, описанную в ASME B36.10M, “Сварные и бесшовные трубы из деформируемой стали”. Это базовый стандарт для типичных материалов труб, таких как ASTM A53, ASTM A106 и API 5L. Он определяет стандартную толщину стенки для данного номинального размера трубы (NPS).

· Что такое SCH 40S?  Покрытие ”Schedule 40S” соответствует стандарту ASME B36.19M - “Трубы из нержавеющей стали”. Этот стандарт был написан специально для материалов из нержавеющей стали, таких как 304L и 316L.

· Что означает буква “S”?  Буква “S” в конце обозначает, что данная серия относится к нержавеющей стали (B36.19M). Она не означает “специальная” или “более тонкая”. Основной целью создания отдельных стандартов B36.19M было определение новых экономичных тонкостенных сечений для нержавеющей стали, которые недоступны для углеродистой стали, например SCH 5S и SCH 10S. Именно эти другие сечения “S” начинают запутывать вопрос.

Основные доказательства

Самый верный способ прекратить спор - обратиться к первоисточнику (стандартам) и посмотреть на данные. Стандарт ASME B36.19M (нержавеющая сталь) был разработан для того, чтобы соответствовать стандарту B36.10M (углеродистая сталь) для всех доступных сечений.

В следующей таблице приведено сравнение номинальной толщины стенок труб SCH 40 и SCH 40S для ряда распространенных размеров.

Номинальный размер трубы (NPS) Толщина стенок SCH 40 (ASME B36.10M) Толщина стенок SCH 40S (ASME B36.19M) Совпадают ли они?
4-дюймовый 0,237 дюйма (6,02 мм) 0,237 дюйма (6,02 мм) Да
6 дюймов 0,280 дюйма (7,11 мм) 0,280 дюйма (7,11 мм) Да
8 дюймов 0,322 дюйма (8,18 мм) 0,322 дюйма (8,18 мм) Да
10 дюймов 0,365 дюйма (9,27 мм) 0,365 дюйма (9,27 мм) Да
12 дюймов 0,406 дюйма (10,31 мм) 0,406 дюйма (10,31 мм) Да

Наблюдение и заключение: Стандарты ASME содержат четкую и однозначную информацию. От NPS 1/8 дюйма до NPS 12 дюймов (включительно), номинальная толщина стенки SCH 40 и SCH 40S абсолютно одинакова.

Развенчание мифа

Если данные настолько очевидны, почему существует этот распространенный миф? Это самая ценная часть руководства, поскольку миф рождается из правильно инженерный принцип, который неправильно применяется.

Путаница возникает из-за путать SCH 40S с SCH 10S.

Вот реальная инженерная логика:

1. Превосходная прочность: Допустимое напряжение (прочность) нержавеющей стали (например, 304L) значительно выше, чем у обычной углеродистой стали (например, A53 Grade B).

2. Инжиниринг стоимости: Поскольку она прочнее, инженер может использовать гораздо более тонкостенную трубу из нержавеющей стали при проектировании системы среднего давления для достижения того же номинального давления, что и толстостенная труба из углеродистой стали, и при этом быть уверенным в безопасности...

3. Обычная (правильная) подмена: Одной из наиболее частых экономичных замен в отрасли является использование труб из нержавеющей стали SCH 10S вместо труб из углеродистой стали SCH 40. Это позволяет обеспечить необходимую коррозионную стойкость и номинальное давление с использованием гораздо меньшего количества материала, что приводит к экономии веса и, зачастую, общей стоимости.

4. Рождение мифа: Правда в том, что со временем воспоминания об этой распространенной замене - ”я использовал более тонкую трубу ‘S’ вместо SCH 40“ - стираются. Инженер и покупатель ошибочно вспоминают, что они использовали ”SCH 40S“ вместо указанного в спецификации ”SCH 10S", который они действительно указали.

Давайте посмотрим на таблицу принятия решений в реальном мире:

Инженерный сценарий (NPS 12″) Углеродистая сталь SCH 40 (A53) Нержавеющая сталь SCH 10S (304L) SCH 40S Нержавеющая сталь (304L)
Толщина стенок 0,406 дюйма (10,31 мм) 0,250 дюйма (6,35 мм) 0,406 дюйма (10,31 мм)
Относительный вес и стоимость Базовый уровень Значительно легче и дешевле (чем 40S) Самые тяжелые и дорогие
Общее приложение Стандартная система среднего/высокого давления. Экономически эффективная замена для углеродистых труб SCH 40, где требуется коррозионная стойкость. Системы из нержавеющей стали, работающие под высоким давлением, подверженные коррозии, или тяжелые конструкционные системы.

Эта таблица наглядно показывает источник путаницы. Тонкая нержавеющая труба“, которую инженеры правильно вспоминают как альтернативу экономии, почти всегда является SCH 10S, не SCH 40S.

Заключение

Давайте обобщим факты и составим практическое руководство по принятию решений для всех инженеров, дизайнеров и менеджеров по закупкам.

Факт: Согласно ASME B36.10M и B36.19M, номинальная толщина стенки SCH 40 труба и SCH 40S трубы одинаковые для всех размеров от NPS 1/8″ до NPS 12″.

Система принятия инженерных решений:

· Для систем из углеродистой стали: Если в вашем проекте указана углеродистая сталь (например, A53, A106), то стандартная табличка будет выглядеть так SCH 40.

· Для нержавеющих систем высокого давления: Если в вашем проекте указана нержавеющая сталь (например, 304L), а в проектных расчетах требуется полная толщина стенки по стандарту Schedule 40 (например, 0,365″ для 10-дюймовой трубы) из-за высокого давления или структурных нагрузок, вы должны указать SCH 40S. В этом случае сделайте не ошибочно примите более тонкий SCH 10S, так как он не будет соответствовать вашим требованиям к конструкции.

· Для создания высококачественных нержавеющих систем: Если для вашего проекта требуется нержавеющая сталь для обеспечения коррозионной стойкости, но он относится к стандартному или среднему давлению, не переходите по умолчанию на SCH 40S. Вам следует произвести расчет давления. Вы почти наверняка обнаружите, что более тонкий, легкий и менее дорогой SCH 10S более чем достаточно для ваших нужд. Это одна из наиболее распространенных и эффективных возможностей экономии при проектировании трубопроводов.

Последний и самый важный совет: Никогда не предполагайте, всегда проверяйте. Если вы сомневаетесь, не полагайтесь на память. Возьмите официальные таблицы стандартов ASME B36.10M и B36.19M, чтобы подтвердить толщину стенок и обеспечить безопасность, соответствие требованиям и экономическую эффективность вашей конструкции.

ЧАВО

· Вопрос 1: Как насчет размеров, превышающих 12 дюймов (NPS 12)? Я слышал, что SCH 40 и SCH 40S являются разные в больших размерах.

A1: Это прекрасный и весьма продвинутый вопрос, и вы правы. Это еще один основной источник путаницы в отрасли. Для размеров NPS 14″ и более, размеры для SCH 40 и SCH 40S расходиться. Например, при NPS 14″, SCH 40 (B36.10M) имеет стенку 0,438″, а SCH 40S (B36.19M) имеет стенку 0,375″. Однако подавляющее большинство технологических трубопроводов относится к диапазону NPS 12″ и ниже, причем во всем этом диапазоне, они остаются идентичными. Это несоответствие в больших размерах как раз и является причиной того, что инженеры должны всегда проверьте толщину стенки для конкретного размера по соответствующему стандарту ASME (B36.10M для углеродистых, B36.19M для нержавеющих).

· Вопрос 2: Если толщина стенок одинакова, означает ли это, что труба из углеродистой стали SCH 40 и труба из нержавеющей стали SCH 40S имеют одинаковое номинальное давление?

A2: Нет, абсолютно нет. Это важное инженерное различие. Их физические размеры (толщина стенки, диаметр) одинаковы, но прочность материала (допустимое напряжение) совершенно разная. Нержавеющая сталь (например, 304L) во много раз прочнее и имеет гораздо более высокое допустимое напряжение, чем обычная углеродистая сталь (например, A53 grafe B). Поэтому труба из нержавеющей стали SCH 40S будет иметь гораздо более высокое давление, чем труба из углеродистой стали SCH 40 того же размера.

· Q3: Если SCH 40 и SCH 40S идентичны до 12″, почему для них вообще существует обозначение “S”?

A3: Обозначение “S” было создано для того, чтобы сгруппировать все виды нержавеющей стали в рамках одного стандарта, ASME B36.19M. Основной целью этого нового стандарта было добавление новых, экономически выгодных тонкостенных сечений, которые недоступны для углеродистой стали (например, SCH 5S, SCH 10S). Чтобы соответствовать этому новому стандарту на нержавеющую сталь, суффикс “S” был добавлен и к тем сортаментам, которые были общими со стандартом на углеродистую сталь (SCH 40S и SCH 80S), несмотря на то, что они имеют одинаковые размеры (до NPS 12″).