Schema 10 Pijp: eigenschappen, samenstelling, gebruik en druklimieten

Wat Schedule 10 Pipe is en hoe het Schedule Number werkt

Schema 10 is een nominale wanddikteklasse- gedefinieerd in ASME B36.10M, de maatnorm voor gelaste en naadloos gesmeed stalen buizen. Het schemanummer is eerder een index dan een vaste millimeterwaarde: het is gekoppeld aan het originele ijzeren pijpmaatsysteem, zodat de buitendiameter van elke nominale buismaat hetzelfde blijft terwijl de wanddikte groeit met het schemanummer. Een Schedule 10-buis wordt daarom in absolute termen dikker naarmate de nominale maat groter wordt, maar blijft bij commercieel gebruik altijd in de lichtste groep wanddiktes.

Austenitische roestvrijstalen buizen maken gebruik van de parallelle serie in ASME B36.19M, waarin Schedule 5S, 10S, 40S en 80S worden vermeld. Schedule 10 en Schedule 10S hebben exact dezelfde wanddikte en de letter S identificeert alleen de roestvrijstalen tafel. Twee veel voorkomende verwarringen verdienen het om meteen opgehelderd te worden. Ten eerste is schema 10 geen standaardgewicht. Standaardgewicht komt overeen met Schedule 40 tot en met NPS 10, dus een Schedule 10-lijn is lichter en heeft een lager drukvermogen dan een Standard Weight-lijn van dezelfde maat. Ten tweede beschrijft Klasse 150 een flensdrukwaarde en zegt niets over de wanddikte van de buis, dus de twee termen zijn niet uitwisselbaar.

Afmetingen, boring en sectie-eigenschappen

De onderstaande tabel geeft representatieve ASME B36.10M Schedule 10 wanddiktes met de bijbehorende buitendiameter en berekende boring, allemaal in millimeters. Kleinere en grotere maten volgen hetzelfde patroon, en de nominale maten zijn ook verkrijgbaar in inch-afmetingen zonder enige wijziging van de aanduiding.

Nominale maat	Buitendiameter (mm)	Schema 10 wand (mm)	Berekende boring (mm)
NPS 1/2	21.3	2.11	17.08
NPS 1	33.4	2.77	27.86
NPS2	60.3	2.77	54.76
NPS3	88.9	3.05	82.80
NPS 4	114.3	3.05	108.20
NPS6	168.3	3.40	161.50
NPS8	219.1	3.76	211.58
NPS12	323.9	4.57	314.76
NPS 16	406.4	4.78	396.84
NPS 24	609.6	5.54	598.52

Wanddikte is meer bepalend dan drukvermogen. Voor een gegeven buitendiameter is het tweede oppervlaktemoment van een dun{1}} buis bijna evenredig met de wanddikte, volgens de relatie I=pi x D kubus xt / 8. Een Schedule 10-buis is daarom ongeveer half zo stijf bij buigen als de Schedule 40-buis van dezelfde maat bij NPS 4, waarbij de wand loopt van 3,05 mm tot 6,02 mm. Die extra flexibiliteit helpt wanneer thermische beweging door de leidingen zelf moet worden geabsorbeerd, maar beperkt ook de steunafstand en zorgt ervoor dat ovaliteit, mechanische schade en trillingsvermoeidheidspunten tijdens het ontwerp moeten worden gecontroleerd.

Samenstelling: 304, 316 en koolstofstaalopties

Schema 10 verwijst naar een wanddikte, niet naar een materiaal, dus de kwaliteit wordt apart geselecteerd. De twee onderstaande austenitische kwaliteiten, geleverd volgens ASTM A312 voor naadloze en gelaste buizen, dekken de grote meerderheid van Schedule 10 roestvrije toepassingen. De alternatieven van koolstofstaal zijn ASTM A106 klasse B naadloze buizen en ASTM A53 klasse B buizen.

Element	TP304	TP316
Koolstof, max	0.08	0.08
Mangaan, max	2.00	2.00
Fosfor, max	0.045	0.045
Zwavel, max	0.030	0.030
Silicium, max	0.75	0.75
Nikkel	8,0 tot 11,0	10,0 tot 14,0
Chroom	18,0 tot 20,0	16,0 tot 18,0
Molybdeen	niet gespecificeerd	2.00 tot 3.00 uur

De toevoeging van molybdeen aan TP316 verhoogt het equivalente getal voor putweerstand, berekend als chroom plus 3,3 keer molybdeen, van ongeveer 18 tot 20 voor TP304 tot ongeveer 24 tot 26 voor TP316. In chloride-houdend water, zoutoplossingen of zuren bepaalt dit verschil de levensduur. Daarom verwijst de maritieme en chemische plicht meestal naar de 316-familie. Als de pijp is gelast en er sprake is van hoge temperaturen of agressieve media, hebben de varianten met een laag-koolstofgehalte TP304L en TP316L met maximaal 0,03 procent koolstof de voorkeur, omdat ze bestand zijn tegen neerslag van chroomcarbide in het sensibilisatiebereik van 450 tot 850 graden Celsius.

Mechanische eigenschappen en drukvermogen

Typische kamertemperatuurminima voor TP304- en TP316-buizen zijn een treksterkte van 515 MPa, een vloeigrens van 205 MPa en een rek van 35 procent, terwijl de koolstofarme TP304L- en TP316L-kwaliteiten een treksterkte van 485 MPa en een rekgrens van 170 MPa hebben. Austenitisch roestvrij staal heeft een dichtheid van bijna 8,0 g per kubieke centimeter, een gemiddelde thermische uitzettingscoëfficiënt van ongeveer 16 tot 17 x 10 tot min 6 per Kelvin en een thermische geleidbaarheid van bijna 16 W per meter Kelvin, ongeveer een derde van die van koolstofstaal.

Het drukvermogen volgt direct de wanddikte. Met behulp van de rechte-pijpvergelijking van ASME B31.3 is de minimale wand voor interne druk t=P x D / (2 x (S x E + P x Y)), en het herschrijven ervan voor een toelaatbare spanning S van 138 MPa, een longitudinale verbindingsfactor E van 1,0 en een coëfficiënt Y van 0,4 toont het effect van het schema. Voor NPS 4 Schedule 10 TP316-buis ondersteunt de wand van 3,05 mm een ​​illustratieve werkdruk van ongeveer 7,5 MPa bij omgevingstemperatuur, en dezelfde berekening voor de wand van 6,02 mm van Schedule 40 verhoogt dit tot ongeveer 15 MPa. Deze figuren zijn slechts uitgewerkte voorbeelden; een echt ontwerp moet de toegestane spanning toepassen bij de werkelijke ontwerptemperatuur en rekening houden met corrosie en erosie. Als vuistregel geldt dat de bruikbare druk van een Schedule 10-lijn ongeveer de helft is van die van een Schedule 40-lijn van dezelfde grootte en kwaliteit.

Fabricage, lassen en installatie

Dunne wanden branden gemakkelijk door, dus een lage warmte-inbreng, een strak gecontroleerde wortelopening en een zorgvuldig passend voegvlak zijn essentieel; orbitaal TIG-lassen met zuivering met inert gas is de gebruikelijke keuze voor hygiënische en zeer-integriteitsleidingen.

Het vulmetaal moet overeenkomen met de basiskwaliteit, bijvoorbeeld ER316L-draad voor TP316-buis, en de las moet daarna worden gebeitst en gepassiveerd om de passieve film te herstellen.

Buigen is gemakkelijker dan bij zwaardere schema's omdat er minder kracht nodig is en de terugvering voorspelbaarder is, maar de wandverdunning aan de buitenkant van de bocht moet worden gecontroleerd aan de hand van de minimale wand vereist door de ontwerpcode.

De afstand tussen de steunen moet gebaseerd zijn op de lagere stijfheid van de dunne wand, en de steunen moeten breed genoeg zijn om lokale deuken te voorkomen.

De thermische uitzetting van austenitisch roestvrij staal is hoger dan die van koolstofstaal, dus expansielussen, geleiders en ankers moeten op maat worden gemaakt voor de daadwerkelijke beweging in plaats van gekopieerd van een koolstofstalen lay-out.

Typische toepassingen en selectiegids

Het lage gewicht en de lage kosten van Schedule 10-buizen maken het een natuurlijke oplossing voor lage- drukdiensten: watervoorziening en -distributie, drainage, irrigatie, brandbeveiligingsleidingen, persluchtverdeelstukken, HVAC-leidingen, elektrische leidingen en kabelbescherming, leuningen en structurele buizen, plus roestvrijstalen procesleidingen waar de druk bescheiden is, maar de reinheid en corrosiebestendigheid niet. Bevestig bij het specificeren vier items in volgorde: de ontwerpomstandigheden voor druk en temperatuur, de corrosieomgeving en dus de kwaliteit, de ontwerpcode met de toegestane spanning en corrosietolerantie, en de verbindings- en testvereisten. Als een van deze punten wijst op een drukklasse die hoger is dan de dunne wand kan ondersteunen, is een overstap naar Schedule 40 of 80 normaal gesproken goedkoper dan het toevoegen van dikte via een speciale wand.

Schema 10 Vergeleken met andere schema's

Schedule 5S is nog dunner en wordt voornamelijk gebruikt voor instrument- en nutsleidingen; Schema 40 is de klasse voor algemene- doeleinden met ongeveer het dubbele aantal muren bij kleine en middelgrote formaten; Schedule 80 voegt weer meer muur toe voor hogere druk en voor schroefdraadverbindingen, waarbij de draad in de muur snijdt. Een nuttige samenvatting is dat Schedule 10 geschikt is voor lage druk, een laag gewicht en gemakkelijk vormen, Schedule 40 voor normale fabrieksleidingen, en Schedule 80 voor hoge druk, mechanisch misbruik en schroefdraadverbindingen.

Veelgestelde vragen

Vraag: Is Schedule 10 hetzelfde als Schedule 10S?
Ja qua dikte. Schedule 10 en Schedule 10S beschrijven dezelfde wandafmetingen, en het S-achtervoegsel geeft eenvoudigweg aan dat de maat afkomstig is van de roestvrijstalen schematabel in ASME B36.19M.

Vraag: Kan Schedule 10-leiding worden gebruikt voor hogedruk--service?
Normaal gesproken niet. Dunne wanden hebben een lagere drukwaarde dan Schedule 40- of 80-buizen van dezelfde maat. Hoge- drukwerkzaamheden moeten dus worden gecontroleerd aan de hand van de ontwerpcode en vereisen meestal een zwaarder schema.

Vraag: Welke cijfers zijn beschikbaar in Schema 10?
De gebruikelijke roestvrije kwaliteiten zijn TP304, TP304L, TP316 en TP316L volgens ASTM A312, terwijl koolstofstaal wordt geleverd als ASTM A106 Grade B of ASTM A53 Grade B. Duplex en andere kwaliteiten kunnen op aanvraag worden geproduceerd.

Vraag: Hoe wordt Schedule 10-pijp verbonden?
TIG-lassen, orbitaal lassen, moflassen en hardsolderen worden allemaal gebruikt, en mechanische pers- of gegroefde verbindingen zijn gebruikelijk in de bouwsector. Draadsnijden wordt vermeden omdat de draad een groot deel van een toch al dunne wand verwijdert.

Vraag: Heeft Schedule 10-buis een corrosietoeslag nodig?
Roestvaste soorten hebben normaal gesproken geen behoefte omdat de passieve film corrosie tegengaat, maar koolstofstaal heeft in hetzelfde schema een toeslag nodig die wordt toegevoegd aan de berekende minimale wand.

Vraag: Wat is het verschil tussen Schedule 10 en Schedule 5S?
Schedule 5S is dunner en bedoeld voor lage- leidingen voor nutsvoorzieningen, instrumenten en sanitair, terwijl Schedule 10 een beter evenwicht biedt tussen drukcapaciteit en gewicht voor algemene lage- leidingen.