低碳鋼(最大 0.25% C)
ASTM A53、A106、A500 B 級
ASME B36.10M
35,000 psi(分鐘)
60,000 psi(分鐘)
什麼是 Schedule 40 碳鋼管?
管道表是給定允許應力下壁厚與壓力能力之比的無量綱指數。該比率的變化可以從巴洛公式的粗略形式中得出,並感知為 ASME 分配的一系列數字來排列管道規格。.
每個時間表編號後面都有一個控制公式:
SCH = 1,000 × (P /S)
其中 P 是 PSI 中的工作壓力,S 是 PSI 中管壁材料的允許應力,則 Schedule 40 名稱等於每個標稱管尺寸 (而不是固定尺寸) 的給定壁厚。例如,NPS 2 Schedule 40 管的壁厚為 0.154 英寸,而 NPS 6 管的壁厚為 0.280 英寸。.
B36.10M 定義了碳鋼和合金鋼管的 14 個時間表:5、5S、10、10S、20、30、40、40S、60、80、80S、100、120、140、160。管標稱管尺寸(NPS) 1/8 至NPS 10 將附表40 與標準重量(STD) 進行比較,並且可能無法區分。對於較大的直徑,附表 40 與 STD 不同,這可能會不時引起說明符的挫敗感。使用我們的管道時間表圖表來比較這對。.
2 您的困惑可能是由於比較管道與管道造成的。管道使用標稱管道尺寸 (NPS) 直徑名稱,其中數字指的是 NPS 14 以下的大致外部尺寸。管道由以規格、十進制英寸或其他恆定參考值表示的實際外部測量值指定。.
為什麼它被稱為 Schedule 40 管道?
答 命名法「Schedule 40」源自 ASME B36.10M,指的是無量綱壁厚名稱。數字 40 表示壓力與應力之比乘以 1,000,但並不直接表示壓力、重量或厚度的量度。分解製造商用來引用「標準重量」、「“Extra-Strong”和“Double Extra-Strong”類別的命名約定就像轉換為公式一樣簡單。.
2 附表編號不應單獨使用來阻止計算。根據最小管道計算的規定,根據 ASME 代碼 B31.3 或 B31.1 運行最小厚度計算,適當考慮腐蝕餘裕、磨機公差、螺紋深度(如果相關),並在末尾證明您的規格,確保時間表編號足夠。.
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附表 40 管道尺寸和壁厚圖表
下表中的每個尺寸均直接取自 ASME B36.10M,並根據三本獨立的工程手冊進行檢查。無論時間表如何,每個標稱尺寸的外徑保持恆定,僅壁厚變化,這反過來又決定了內徑和標準長度。.
| NPS | OD(英吋) | OD(毫米) | 牆(in) | 牆(毫米) | ID(英吋) | 重量(磅/英尺) | 重量(公斤/公尺) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1/8″ | 0.405 | 10.3 | 0.068 | 1.73 | 0.269 | 0.24 | 0.37 |
| 1/4″ | 0.540 | 13.7 | 0.088 | 2.24 | 0.364 | 0.42 | 0.63 |
| 1/2 英吋 | 0.840 | 21.3 | 0.109 | 2.77 | 0.622 | 0.85 | 1.27 |
| 3/4″ | 1.050 | 26.7 | 0.113 | 2.87 | 0.824 | 1.13 | 1.69 |
| 1“ | 1.315 | 33.4 | 0.133 | 3.38 | 1.049 | 1.68 | 2.50 |
| 1-1/4″ | 1.660 | 42.2 | 0.140 | 3.56 | 1.380 | 2.27 | 3.39 |
| 1-1/2″ | 1.900 | 48.3 | 0.145 | 3.68 | 1.610 | 2.72 | 4.05 |
| 2“ | 2.375 | 60.3 | 0.154 | 3.91 | 2.067 | 3.65 | 5.44 |
| 2-1/2″ | 2.875 | 73.0 | 0.203 | 5.16 | 2.469 | 5.79 | 8.63 |
| 3“ | 3.500 | 88.9 | 0.216 | 5.49 | 3.068 | 7.58 | 11.29 |
| 4“ | 4.500 | 114.3 | 0.237 | 6.02 | 4.026 | 10.79 | 16.07 |
| 5“ | 5.563 | 141.3 | 0.258 | 6.55 | 5.047 | 14.62 | 21.77 |
| 6“ | 6.625 | 168.3 | 0.280 | 7.11 | 6.065 | 18.97 | 28.26 |
| 8″ | 8.625 | 219.1 | 0.322 | 8.18 | 7.981 | 28.55 | 42.55 |
| 10″ | 10.750 | 273.1 | 0.365 | 9.27 | 10.020 | 40.48 | 60.31 |
| 12″ | 12.750 | 323.9 | 0.406 | 10.31 | 11.938 | 53.52 | 79.73 |
| 14″ | 14.000 | 355.6 | 0.437 | 11.10 | 13.126 | 63.37 | 94.39 |
| 16″ | 16.000 | 406.4 | 0.500 | 12.70 | 15.000 | 82.77 | 123.30 |
| 20″ | 20.000 | 508.0 | 0.593 | 15.06 | 18.814 | 122.91 | 183.11 |
| 24″ | 24.000 | 609.6 | 0.687 | 17.45 | 22.626 | 171.29 | 255.16 |
Schedule 40 管的壁厚是多少?
“「對於給定的尺寸和壓力,壁厚FAR 是均勻的值,儘管它可能因不同的標稱管道尺寸而異。1/2 英吋附表40 管道的壁厚為0.109 英吋(2.77 毫米),而4 英吋附表40 管道的壁厚為0.109 英吋(2.77 毫米)。壁厚為0.237 英吋(6.02 毫米),12 英吋管道厚度為0.406 英吋(10.31 毫米)。。隨著尺寸的增加,它們應該與管道設計承受的壓力增加成比例,壓力容量與壓力容量之間存在比例關係。直徑”
Sch 40 管重量每英尺
重量/線性英尺對於工程計算、運輸和起重機升降機非常重要。以下是最受歡迎的尺寸的重量,供快速參考:
| NPS | OD(英吋) | 重量(磅/英尺) | 重量(公斤/公尺) | 每 20 英尺關節的重量(磅) |
|---|---|---|---|---|
| 1/2 英吋 | 0.840 | 0.85 | 1.27 | 17 |
| 1“ | 1.315 | 1.68 | 2.50 | 34 |
| 2“ | 2.375 | 3.65 | 5.44 | 73 |
| 3“ | 3.500 | 7.58 | 11.29 | 152 |
| 4“ | 4.500 | 10.79 | 16.07 | 216 |
| 6“ | 6.625 | 18.97 | 28.26 | 379 |
| 8″ | 8.625 | 28.55 | 42.55 | 571 |
| 10″ | 10.750 | 40.48 | 60.31 | 810 |
| 12″ | 12.750 | 53.52 | 79.73 | 1,070 |
我們提供所有時間表、標稱尺寸和標準長度的完整重量參考 每英尺管道重量 頁。.
壓力等級和溫度限制
對於 Schedule 40 (SCH40) 碳鋼管,壓力等級是基於管材尺寸、材料等級和工作溫度。環境溫度下的最大允許工作壓力 A106 B級管, ,基於計算 ASME B31.3, 1. 不考慮熱精加工管道的腐蝕餘裕和品質因數 1.0,為:
| NPS | OD(英吋) | 牆(in) | 環境最大壓力 (psi) |
|---|---|---|---|
| 1/2 英吋 | 0.840 | 0.109 | 6,358 |
| 1“ | 1.315 | 0.133 | 4,956 |
| 2“ | 2.375 | 0.154 | 3,177 |
| 4“ | 4.500 | 0.237 | 2,581 |
| 6“ | 6.625 | 0.280 | 2,071 |
| 8″ | 8.625 | 0.322 | 1,829 |
| 12″ | 12.750 | 0.406 | 1,560 |
這些溫度額定值的有效期高達約 100F (38C)。隨著溫度升高,碳鋼管的允許應力降低,壓力額定值需要降額。根據 ASME B31.3,A106 B 級管的允許應力為 20,000 psi (138 MPa) 至 400 F (204 C),但在 500 F (260 C) 時降額至 17,100 psi (118 MPa) 左右)和600 F (316 C) 時的8,700 psi (60 MPa)。.
這意味著在環境溫度下使用時額定壓力為 2,581 psi (17.8 MPa) 的管道在 600 F (316 C) 下只能維持約 1,123 psi (7.74 MPa)。.
製造公差實際上也會影響壓力能力。 ASTM A106 允許壁厚公差為 -12.5%,因此指定為 0.237 英吋厚的管道在磨機外可測量為 0.207 英吋薄。所有壓力計算以及任何使用條件腐蝕餘裕都會考慮這一點。.
附表 40 與附表 80:何時使用每個
即使在 Schedule 40 和 Schedule 80 之間,規格選擇也是管道設計領域中最常見的選擇之一。對於特定的 NPS,兩個表的外徑是相同的,因為它們之間的差異在於壁厚。 Schedule 80 管道在同一 OD 包絡線內含有更多金屬,因此壁厚更大,孔/直徑更小。重量更大,可以承受更大的壓力。.
| 財產(4"nps) | 附表 40 | 附表 80 |
|---|---|---|
| 牆厚 | 0.237″ | 0.337″ |
| 內徑 | 4.026″ | 3.826″ |
| 每英尺的重量 | 10.79 磅/英尺 | 14.98 磅/英尺 |
| 環境下的最大壓力 | 2,581 psi | 3,672 psi |
| 典型成本溢價 | 基線 | +30–50% |
附表 40 和 80 碳鋼有什麼差別?
壁厚、重量、內徑和壓力容量都在這兩個時間表之間變化。對於 4 英吋管道,附表 80 使壁厚比附表 40 增加 0.100 英吋,最大工作壓力容量估計增加 1,100 英吋,但孔徑減少 0.200 英吋,每英尺增加約 39% 重量。根據尺寸和數量,成本從 30% 到 50% 不等。.
決策架構 (參見) 依服務條件選擇時間表:
| 服務條件 | 建議 |
|---|---|
| 環境下系統壓力 <1,000 PSI | 附表 40(A53/A106 B 級) |
| 系統壓力 1,000 DATION2,500 PSI | 附表 80 |
| 溫度 >400°F (204°C) | 附表 80+,A106 B 級 |
| 結構/非壓力使用 | 附表 40(A500 B 級) |
| 消防灑水裝置/供水 | 附表 40(A53 B 級,鍍鋅) |
| 腐蝕性環境 | 附表 40 + FBE 或鍍鋅塗層 |
這是一個快速的經驗法則:當最大工作壓力在最高工作溫度下保持在 ASME B31.3 允許應力的 60% 以下時,附表 40 就足夠了。這種「經驗法則」可以輕鬆節省許多過度設計和過度指定的項目。.
有幾次,我們讓專案經理指定了 50 °C 下 110 psig 乙二醇環的附表 80。tmin 計算表明,在這些條件下,附表 40 的裕度為 4:1。 Over specific 為該專案額外添加了價值 $14,000 美元的材料,以及兩天的焊接勞動力,但對系統的完整性絕對沒有任何好處。.
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燃氣管道標準定義於 49 CFR 第 192 部分. 該聯邦法規根據位置等級、設計係數和最大工作壓力 (MAOP) 定義了最小壁厚要求。對於運行小於 60 psig 的配電總管,Schedule 40 2 英吋和 3 英吋管道通常滿足 1 類和 2 類位置。.
ASTM 標準和材料等級
並非所有 Schedule 40 碳管都製成可接受的壓力容器。共有三種主管製造標準,每種標準都有自己的程序和測試要求。實現錯誤的組合壓力等級和規格代碼會使規範合規性面臨風險。.
| 財產 | ASTM A53 B 級 | ASTM A106 B 級 | ASTM A500 B 級 |
|---|---|---|---|
| 製造 | 無縫或戰爭遺留爆炸物 | 僅無縫 | 冷成型、焊接 |
| 主要用途 | 一般流體運輸 | 高溫服務 | 結構應用 |
| 屈服強度(分鐘) | 35,000 psi | 35,000 psi | 42,000 psi |
| 拉伸強度(分鐘) | 60,000 psi | 60,000 psi | 58,000 psi |
| 壓力服務 | 是的 | 是的(至 800°F) | 沒有壓力 |
| 鍍鋅選項 | 是的(F 型) | 不 | 不 |
這是一個令人驚訝的事實:A500 B 級管道的屈服點比 A53 B 級管道規格更高(42ksi vs 35ksi),但未獲批准用於壓力服務。原因是製造和測試技術。 A500 可以冷成型並僅針對結構負載能力進行測試(它不接受為模擬製程壓力服務而選擇的靜水壓力測試或壓平測試,並且根據 ASME B31.3 不接受強制測試)。. 鋼管研究所 對測試差異進行了出色的比較。.
在 A53 和 A106 等級之間做出決定是一個溫度問題。如果溫度保持在大約 400 F 以下,則任一設備都可以使用許多 Mills 雙認證管道,以達到 A53 和 A106,因為在較低溫度下化學和機械曲線足夠相似。如果工作溫度超過 400 F,則可以使用更嚴格的 A106 測試規格。.
製造類型也很重要。 ERW 管具有縱向焊接“”接縫”,有時會抑制其疲勞壽命,特別是在重型循環或嚴重腐蝕的情況下。無縫管沒有縱向焊接,通常選擇用於關鍵製程管道。巴林鋼提供A106 B級高溫高壓供應。.
Schedule 40 碳鋼管的常見應用
Schedule 40 碳鋼管幾乎出現在製造和施工的每個分支。以下是一些常見應用及其最合適的 ASTM 等級和代碼。.
| 應用 | 推薦等級 | 關鍵標準 |
|---|---|---|
| 天然氣管道 | A53/A106 B 級 | 49 CFR 第 192 部分/API 5L |
| 蒸氣/熱水系統 | A106 B級 | ASME B31.1 |
| 管道/配水 | A53 B 級(鍍鋅) | ASME B31.9 |
| 結構支撐/柱 | A500 B級 | AISC/IBC |
| 消防灑水系統 | A53 B 級(鍍鋅) | NFPA 13 |
| 石油/化學品運輸 | A106 B級 | ASME B31.3 |
想像一下,一個管道子提議使用以下管道在 20 世紀 60 年代改建的商業建築中建造總水管:
2x Schedule 40 A53 B 級熱浸鍍鋅管
由於他通常的水管工搭檔不會休息,他認為他可以玩熱浸遊戲,並且可能會比他的利潤少一兩美元。鍍鋅塗層在飲用水迴路中可持續至少 40-60 年,為未塗層的碳鋼管提供極其優越的腐蝕保護,而未塗層的碳鋼管很可能在 25-30 年內失效。.
在柵欄柱、扶手、護柱和建築柱等結構應用中,A500 B 級 黑鋼管 是標準選擇。它的優點是比 A53 具有更高的屈服強度(42,000 psi vs。 24,000 psi),使其更適合承載負載,並且在非壓力遏制情況下也是更便宜的選擇。.
常見問題
附表 40 管是碳鋼嗎?
查看答案
通常,是的。附表 40 描述了牆壁的厚度,而不是材料。附表 40 管道的預設材料名稱是低碳鋼 (ASTM A53/A106),但其他材料(例如不銹鋼和 PVC)也符合此標準。.
碳鋼管有哪些常見問題?
查看答案
腐蝕外部/內部是主要關注點。電偶攻擊也發生在與不同金屬的連接處。塗層和陰極保護是大多數事件的解決方案。.
預定 40 鋼管可容納多少重量?
查看答案
這在很大程度上取決於跨度、支撐條件和方向。棒球場:1吋 A53 B 級管道跨度為 4′,可在中跨支撐 300 磅的負載,然後永久偏轉。檢查 AISC 表以了解確切的評級。.
什麼是碳鋼管?
查看答案
碳鋼管碳含量為 0.05% 至 0.25%,熱加工或電阻焊接。 (壓力服務,LED)用於壓力服務(鍋爐、管道、製程管道),遵循 ASTM A53 或 ASTM A106 的規範,以及用於結構服務(扶手、護柱、立柱),遵循 ASTM A500。時間表從 5 到 160,附表 40 代表最常見的庫存厚度。在石墨化成為問題之前,可以使用低溫服務(A333 6 級)到 425C 的碳鋼管。.
預定40碳鋼管可以螺紋連接嗎?
查看答案
是的,根據 ASME B1.20.1(NPT 標準),NPS 1/2 英吋至 4 英吋。標稱尺寸超過 4 英吋時,焊接連接會取代螺紋,因為將螺紋切入較大的外徑會去除過多的壁金屬,並使額定壓力降至可接受的水平以下。.
鋼管和鋼管有什麼差別?
查看答案
兩個最常見的行業慣例是: 1。 管道使用標稱管道尺寸 (NPS) 名稱,並帶有標準化的壁厚時間表; 2。 管子使用實際測量外徑的規格,壁的名稱以規格或十進制英吋為單位。管道用於流體額定壓力應用,而管道適用於結構負載、複雜的機械組裝產品和熱交換器,其中尺寸精度比最大額定壓力更重要。兩者之間的實用性差異包括:管螺紋符合NPT標準,「管」是指由此產生的連接,例如壓縮接頭、火炬接頭、軌道焊接;而以「4 英吋管」購買的產品與標示為「‘4 英吋管’的產品完全不同,因為管子的 OD 為 4.000 英吋,管道的 OD 為 4.500 英吋(124.1 毫米)。.
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關於本分析
本規範指南中的數據來自ASME B36.10M的尺寸標準、ASME B31.3的壓力-溫度等級和ASTM材料規格。此壓力資料引用了 Engineering ToolBox 的 ASME B31.3 資料檔案的表格,並且所有尺寸均已檢查到三個不同的來源。請務必參考相關管道代碼和專業工程師進行專案特定計算。.
參考文獻和來源
- ASTM B31.3 Guía para Tuberías de Procesos 到阿貢國家實驗室: engstandards.lanl.gov
- 第 49 章,第 192 部分,天然氣運輸。美國聯邦法規電子代碼。. ecfr。gov
- 美國國務院 2024 年管道安全標準更新 2024 年 1 月 聯邦註冊網
- 以 A53 取代 A106 鋁和不銹鋼管 美國管道產品: 美國管道網
- 碳鋼管:壓力和溫度等級 OF 工程工具箱:engineertoolbox。com
- A500 與 A53:與內外不同 ESTEIN 鋼管研究所: steeltubeinstitute.org
- 比較普通鋼管:A106 與 A53 關於北美管道產品:Northernpiping。com
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