Труба из углеродистой стали Schedule (SCH) 40: размеры, масса и рабочее давление [2026]

Труба из углеродистой стали Schedule 40 — наиболее часто указываемый вариант толщины стенки для коммерческих и промышленных трубопроводных систем в Северной Америке. Намеренно или нет, Schedule 40 обеспечивает баланс между допустимым давлением, массой и стоимостью для большинства трубопроводных систем, работающих при давлении ниже 2 500 PSI. В этой статье рассматриваются размеры, подтвержденные значения рабочего давления, различия в марках стали и принципы, помогающие составить корректную, а не дорогостоящую спецификацию.

Что такое труба из углеродистой стали Schedule 40?

Номер Schedule — это безразмерный индекс, отражающий соотношение толщины стенки и способности трубы выдерживать давление при заданном допустимом напряжении. Изменение этого соотношения можно проследить по упрощенной формуле Барлоу; ASME использует последовательность чисел, чтобы систематизировать характеристики труб. За каждым номером Schedule стоит формула: SCH = 1 000 × (P / S) Здесь P — рабочее давление в PSI, а S — допустимое напряжение материала стенки трубы в PSI. Таким образом, обозначение Schedule 40 соответствует определенной толщине стенки для каждого номинального размера трубы, а не фиксированному размеру. Например, толщина стенки трубы NPS 2 Schedule 40 составляет 0.154 дюйма, а трубы NPS 6 — 0.280 дюйма. – В B36.10M определены 14 вариантов Schedule для труб из углеродистой стали и сплавов: 5, 5S, 10, 10S, 20, 30, 40, 40S, 60, 80, 80S, 100, 120, 140, 160. Для труб с номинальным размером от NPS 1/8 до NPS 10 Schedule 40 может совпадать со стандартной массой (STD) и быть неотличимым от нее. Для труб большего диаметра Schedule 40 отличается от STD, что порой затрудняет работу специалистов, составляющих спецификации. Сравните эти варианты с помощью нашей таблицы Schedule. – Вероятно, путаница возникла из-за сравнения труб и трубок. Для труб диаметры указываются через номинальный размер NPS, где число обозначает приблизительный наружный диаметр для размеров меньше NPS 14. Размеры трубок задаются по фактическому наружному диаметру в калибрах, десятичных долях дюйма или других фиксированных единицах.

Почему трубу называют Schedule 40?

– Номенклатура «Schedule 40» происходит из ASME B36.10M, где это обозначение указывает на безразмерную категорию толщины стенки. Число 40 обозначает отношение давления к напряжению, умноженное на 1,000, но напрямую не указывает на величину давления, массу или толщину. Учитывая традиционные обозначения изготовителей — «стандартная масса», «особо прочная» и «двойная особо прочная» категории, — это можно просто выразить формулой.

– Номер Schedule не следует использовать сам по себе вместо расчетов. Как указывают расчеты минимальной толщины трубы, выполните расчет минимальной толщины согласно нормам ASME B31.3 или B31.1, учтите припуск на коррозию, допуск прокатного стана и глубину резьбы, если применимо, а затем проверьте спецификацию и убедитесь, что выбранный номер Schedule подходит. — Ведущий инженер-трубопроводчик, форум Eng-Tips

Таблица размеров труб Schedule 40 и толщины стенки

Все размеры в таблице ниже взяты непосредственно из ASME B36.10M и сверены с тремя отдельными инженерными справочниками. Наружный диаметр остается постоянным для каждого номинального размера независимо от Schedule — меняется только толщина стенки, которая, в свою очередь, определяет внутренний диаметр и стандартную длину.

Какова толщина стенки трубы Schedule 40?

«Толщина стенки — постоянное значение для заданного размера и давления, хотя она может различаться для труб разных номинальных размеров. Толщина стенки трубы 1/2″ Schedule 40 составляет 0.109″ (2,77mm), трубы 4″ Schedule 40 — 0,237″ (6,02mm), а трубы 12″ — 0.406″ (10,31mm)… По мере увеличения размера толщина должна возрастать пропорционально увеличению давления, которое труба должна выдерживать; между допустимым давлением и диаметром существует пропорциональная зависимость».

Масса трубы Schedule 40 на фут

Масса погонного фута важна для инженерных расчетов, перевозки и подъема краном. Ниже приведена масса самых популярных размеров для быстрой справки: Полная справочная таблица массы для всех вариантов Schedule, номинальных размеров и стандартной длины приведена на странице масса трубы на фут.

Рабочее давление и температурные пределы

Для труб из углеродистой стали Schedule 40 (SCH40) допустимое давление зависит от размера трубы, марки стали и рабочей температуры. Максимальное допустимое рабочее давление при температуре окружающей среды для трубы А106 Класс Б, рассчитанное по ASME B31.3, без учета припуска на коррозию и при коэффициенте качества 1.0 для труб горячей отделки, составляет: Эти температурные значения применимы примерно до 100F (38C). При повышении температуры допустимое напряжение трубы из углеродистой стали снижается, поэтому допустимое давление необходимо уменьшить. Согласно ASME B31.3, допустимое напряжение трубы A106 Grade B составляет 20 000 psi (138 MPa) при температуре до 400 F (204 C), но снижается примерно до 17 100 psi (118 MPa) при 500 F (260 C) и до 8 700 psi (60 MPa) при 600 F (316 C). Это означает, что труба с допустимым давлением 2 581 psi (17,8 MPa) при температуре окружающей среды сможет выдерживать лишь около 1 123 psi (7,74 MPa) при 600 F (316 C). На фактическую способность выдерживать давление также влияют производственные допуски. ASTM A106 допускает отклонение толщины стенки на -12,5 %, поэтому труба с указанной толщиной 0.237″ может иметь после прокатки толщину всего 0.207″. Учитывайте это во всех расчетах давления, а также при расчете припуска на коррозию с учетом условий эксплуатации.

Schedule 40 и Schedule 80: когда что использовать

При проектировании трубопроводов часто приходится выбирать между Schedule 40 и Schedule 80. Для конкретного NPS наружный диаметр у обоих вариантов одинаков — различается толщина стенки. У трубы Schedule 80 больше металла в пределах того же наружного диаметра: стенка толще, проход меньше, масса выше, зато труба выдерживает большее давление.

Чем отличаются углеродистые трубы Schedule 40 и Schedule 80?

При переходе между этими вариантами Schedule меняются толщина стенки, масса, внутренний диаметр и допустимое давление. У трубы 4″ Schedule 80 стенка на 0.100″ толще, чем у Schedule 40, что увеличивает максимальное рабочее давление примерно на 1 100psi, но уменьшает проход на 0.200″ и добавляет около 39 % массы на фут. Стоимость выше на 30 %–50 % в зависимости от размера и количества. Критерии выбора Schedule с учетом условий эксплуатации: Простое практическое правило: если максимальное рабочее давление остается ниже 60 % допустимого напряжения согласно ASME B31.3 при максимальной рабочей температуре, достаточно Schedule 40. Это «практическое правило» позволяет избежать завышенных требований к проекту.

Несколько раз руководитель проекта указывал Schedule 80 для гликолевого контура с давлением 110 psig при 50 C. Расчет tmin показал, что при таких условиях Schedule 40 обеспечивает запас 4:1. Из-за завышенных требований проекту потребовалось дополнительно $14 000 долларов на материалы и два дня сварочных работ, хотя целостность системы от этого нисколько не улучшилась. — Инженер-трубопроводчик, обсуждение выбора Schedule труб на форуме Eng-Tips

Стандарты для газопроводов определены в 49 CFR Part 192. Этот федеральный норматив устанавливает требования к минимальной толщине стенки с учетом класса местоположения, коэффициента проектирования и максимального рабочего давления (MAOP). Для распределительных магистралей с рабочим давлением менее 60 psig трубы Schedule 40 размером 2″ и 3″ обычно подходят для местоположений классов 1 и 2.

Стандарты ASTM и марки стали

Не всякая труба Schedule 40 из углеродистой стали подходит для работы под давлением. Существует три основных стандарта производства труб, и каждый устанавливает свои требования к процессу изготовления и испытаниям. Неверное сочетание допустимого давления и кода спецификации ставит под угрозу соответствие нормам. Удивительный факт: предел текучести трубы A500 Grade B выше, чем у трубы по спецификации A53 Grade B (42ksi против 35ksi), однако ее не допускают к эксплуатации под давлением. Причина — в технологиях производства и испытаний. Труба A500 может быть холодноформованной; ее проверяют только на несущую способность конструкции (она не проходит гидростатические испытания или испытания на сплющивание, имитирующие рабочее давление, и обязательные испытания согласно ASME B31.3 не проводятся). Steel Tube Institute приводит подробное сравнение различий в испытаниях. Выбор между марками A53 и A106 зависит от температуры. Если температура остается ниже примерно 400 F, подойдет любая из них: многие прокатные заводы сертифицируют трубы одновременно по A53 и A106, поскольку при более низких температурах их химический состав и механические свойства достаточно близки. Если рабочая температура превышает 400 F, можно выбрать A106 с более строгими требованиями к испытаниям. Важен и способ производства. У трубы ERW есть продольный сварной шов, который иногда снижает усталостную долговечность, особенно при интенсивных циклических нагрузках или сильной коррозии. У бесшовной трубы нет продольного сварного шва, поэтому ее часто выбирают для ответственных технологических трубопроводов. Baling Steel поставляет трубы обоих типов по A106 Grade B для эксплуатации при высокой температуре и высоком давлении.

Типичные области применения труб из углеродистой стали Schedule 40

Трубы из углеродистой стали Schedule 40 применяются почти во всех отраслях производства и строительства. Ниже приведены распространенные области применения и наиболее подходящие для них марки ASTM и нормативные документы. Представьте, что подрядчик по сантехническим работам предлагает проложить магистраль водоснабжения в обновленном коммерческом здании 1960-х годов следующей трубой: 2x Труба Schedule 40 A53 Grade B, горячеоцинкованная Поскольку его постоянный партнер-сантехник не будет выполнять работы, он решает воспользоваться возможностью и, возможно, увеличить свою прибыль на доллар или два. Оцинкованное покрытие прослужит в контуре питьевого водоснабжения не менее 40-60 лет, обеспечивая значительно лучшую защиту от коррозии, чем труба из углеродистой стали без покрытия, которая, скорее всего, выйдет из строя через 25-30 лет. Для конструкций — например, столбов ограждений, поручней, защитных столбиков и колонн зданий — обычно выбирают трубу из черной стали A500 Grade B. Ее преимущество — значительно более высокий предел текучести (42 000 psi против 24 000 psi) по сравнению с A53, что делает ее более подходящей для восприятия нагрузок; кроме того, она дешевле при использовании в системах без давления.

Часто задаваемые вопросы

Труба Schedule 40 сделана из углеродистой стали?

Показать ответ

Как правило, да. Schedule 40 обозначает толщину стенки, а не материал. Для труб Schedule 40 обычно используется низкоуглеродистая сталь (ASTM A53/A106), хотя этому стандарту также соответствуют трубы из других материалов, например нержавеющей стали и ПВХ.

Какие проблемы чаще всего возникают с трубами из углеродистой стали?

Показать ответ

Главная проблема — внешняя и внутренняя коррозия. В местах соединения с другими металлами также возникает гальваническая коррозия. Покрытия и катодная защита помогают решить большинство таких проблем.

Какую нагрузку может выдержать стальная труба Schedule 40?

Показать ответ

Это зависит от пролета, условий опирания и ориентации. Для приблизительной оценки: труба 1″ A53 Grade B длиной 4′ может выдерживать нагрузку 300 lb в середине пролета до появления остаточного прогиба. Точные допустимые нагрузки смотрите в таблицах AISC.

Что такое труба из углеродистой стали?

Показать ответ

Труба из углеродистой стали — стальная труба с содержанием углерода от 0,05 % до 0,25 %, изготовленная горячей отделкой или электросваркой сопротивлением. (Для работы под давлением, указано) для работы под давлением (котлы, трубопроводы, технологические системы) по спецификациям ASTM A53 или ASTM A106, а для конструкционного применения (поручни, защитные столбики, колонны) — по ASTM A500. Варианты Schedule — от 5 до 160; Schedule 40 соответствует наиболее распространенной складской толщине. Трубы из углеродистой стали можно использовать при криогенной эксплуатации (A333 Grade 6) и до 425C, прежде чем графитизация станет проблемой.

Можно ли нарезать резьбу на трубе из углеродистой стали Schedule 40?

Показать ответ

Да, для размеров от NPS 1/2″ до 4″ согласно ASME B1.20.1 (стандарт NPT). Для номинального размера свыше 4″ вместо резьбовых соединений используют сварные, поскольку нарезание резьбы на трубе большего наружного диаметра удаляет слишком много металла стенки и снижает допустимое давление ниже приемлемого уровня.

Чем отличаются стальная труба и трубка?

Показать ответ

В отрасли применяются две основные системы обозначений: 1. для труб используют номинальный размер NPS и стандартизированные варианты Schedule, указывающие толщину стенки; 2. для трубок указывают фактически измеренный наружный диаметр, а толщину стенки обозначают в калибрах или десятичных долях дюйма. Трубы используют в системах с жидкими средами под давлением, а трубки подходят для восприятия конструкционных нагрузок, изделий со сложными механическими соединениями и теплообменников, где точность размеров важнее максимального допустимого давления. Практические различия включают следующее: резьба на трубах соответствует стандартам NPT; термин «трубка» относится к типу получаемого соединения — например, компрессионному фитингу, развальцованному соединению или орбитальной сварке. При этом изделие, купленное как «трубка 4 дюйма», полностью отличается от изделия с обозначением «труба 4 дюйма»: наружный диаметр трубки составляет 4.000″, а трубы — 4.500″ (124,1 mm).