Wytrzymałość ciśnieniowa rur ze stali węglowej nie jest wartością stałą, ale jest określana przez kombinację czynników:
1. Klasa materiału
Gatunek materiału jest głównym wyznacznikiem odporności na ciśnienie. Zwykła stal węglowa (np. Q235) ma wytrzymałość na rozciąganie około 375-500 MPa, podczas gdy-stal węglowa o wysokiej wytrzymałości (np. X60) może przekraczać 517 MPa (zgodnie ze standardem API 5L). Im wyższa wytrzymałość materiału, tym większa jest jego wytrzymałość na ciśnienie.
2. Grubość i średnica ścianki
Zgodnie ze wzorem Barlowa (P=2St/D, gdzie P to odporność na ciśnienie, S to wytrzymałość na rozciąganie, t to grubość ścianki, a D to średnica zewnętrzna), w przypadku tego samego materiału zwiększenie grubości ścianki o 1 mm może poprawić odporność na ciśnienie o około 10-15%. Na przykład rura ze stali węglowej DN100 SCH40 (grubość ścianki 6 mm) ma ciśnienie robocze około 5,6 MPa, podczas gdy rura SCH80 (grubość ścianki 8 mm) może osiągnąć 7,4 MPa (dane ASTM A106).
3. Proces produkcyjny
Rury bez szwu (np. ASTM A106) generalnie mają wyższą odporność na ciśnienie niż rury spawane (np. ASTM A53) ze względu na brak szwów spawalniczych, które są potencjalnymi słabymi punktami.
Standardowe specyfikacje i klasyfikacje ciśnienia
Różne międzynarodowe normy mają jasne klasyfikacje wytrzymałości rur ze stali węglowej na ciśnienie:
Rura bez szwu ASTM A106: Klasa B ma maksymalne ciśnienie robocze 15,8 MPa w temperaturze pokojowej (grubość ścianki 12 mm, stan DN150).
Rura przewodowa API 5L: W przypadku rur klasy X42 ciśnienie projektowe wynosi zazwyczaj 10–12 MPa w transporcie ropy i gazu (przy współczynniku bezpieczeństwa 0,72).
Chińska norma GB/T 8163: Rura ze stali węglowej 20# pozwala na ciśnienie 6,4 MPa przy 20 stopniach (grubość ścianki 5 mm, DN80).
Zalecenia dotyczące wyboru do zastosowań praktycznych
Współczynnik bezpieczeństwa: W rurociągach przemysłowych stosuje się zazwyczaj współczynnik bezpieczeństwa 1,5–4-krotność ciśnienia projektowego (wyższe wartości w przypadku mediów łatwopalnych). Na przykład rurociągi parowe wymagają dodatkowego naddatku na korozję zgodnie z normą ASME B31.1.
Korekta temperatury: At high temperatures (>200 stopni), odporność na ciśnienie rur ze stali węglowej zmniejsza się o około 20-30% i należy wziąć pod uwagę współczynnik redukcji temperatury materiału.
Środowiska korozyjne: Jeśli medium zawiera H₂S lub CO₂, należy zastosować-kwasodporną stal węglową (np. L245NS) lub ciśnienie projektowe należy zmniejszyć o ponad 30%.
