TÍNH TOÁN ÁP SUẤT CHỊU TẢI CỦA ỐNG THÉP ĐÚC SCH 10 - SCH 80

1. Giới thiệu về áp suất chịu tải của ống thép đúc

Ống thép đúc được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống dẫn khí, dầu, nước và các ứng dụng chịu áp lực cao trong công nghiệp. Để đảm bảo an toàn và hiệu suất hoạt động, việc xác định áp suất làm việc tối đa của ống đúc theo các tiêu chuẩn SCH (Schedule) là rất quan trọng.

2. Công thức tính áp suất làm việc tối đa

Áp suất làm việc của ống thép đúc có thể được tính theo công thức Barlow, một phương pháp phổ biến để xác định khả năng chịu áp của ống dựa trên độ dày thành ống và vật liệu chế tạo:

Trong đó:

• P = Áp suất làm việc tối đa (psi hoặc MPa)

• S = Ứng suất cho phép của vật liệu (psi hoặc MPa, tra theo tiêu chuẩn ASTM, ASME)

• t = Độ dày thành ống (mm hoặc inch)

• D = Đường kính ngoài của ống (mm hoặc inch)

Ví dụ tính toán:

Giả sử với ống NPS 2" (Ø60.3mm, dày 3.91mm), thép ASTM A106 Gr.B có ứng suất cho phép S = 20,000 psi (~138 MPa):

3. Bảng áp suất chịu tải của ống thép đúc SCH 10 - SCH 80 (ASTM A106 Gr.B)

Bảng dưới đây thể hiện áp suất làm việc tối đa của ống đúc từ SCH 10 đến SCH 80 theo tiêu chuẩn ASTM A106 Gr.B.

4. Vì sao ống lớn có độ dày cao nhưng chịu áp suất thấp hơn ống nhỏ?

Mặc dù ống lớn có độ dày cao hơn, nhưng áp suất chịu đựng của nó lại nhỏ hơn so với ống nhỏ. Nguyên nhân chính đến từ công thức Barlow, trong đó đường kính ngoài D nằm ở mẫu số, khiến áp suất giảm khi đường kính tăng.

Nguyên nhân chính:

1. Tỷ lệ độ dày so với đường kính giảm

   • Khi đường kính ngoài D tăng lên, độ dày t cũng tăng nhưng không theo tỷ lệ tương đương.

   • Vì trong công thức Barlow, D ở mẫu số, nên khi D tăng quá lớn, giá trị P sẽ giảm, ngay cả khi t cũng tăng.

2. Lực tác động lên thành ống lớn hơn

   • Ống lớn có diện tích bề mặt bên trong lớn hơn, làm áp suất nội tại tác động lên thành ống mạnh hơn, khiến ống dễ bị giãn nở hơn so với ống nhỏ.

3. Ứng suất vật liệu phân bố khác nhau

   • Khi ống lớn hơn, ứng suất bên trong vật liệu phải phân bố trên diện tích lớn hơn, dẫn đến khả năng chịu áp kém hơn.

   • Độ dày có thể tăng nhưng không đủ bù đắp cho việc tăng đường kính.

Ví dụ so sánh giữa ống nhỏ và ống lớn

Ống 2” có độ dày chỉ 3.91mm nhưng chịu áp suất ~160 bar, trong khi ống 24” dày tới 15.09mm nhưng chỉ chịu được ~27 bar.

Vì vậy, các hệ thống áp lực cao thường sử dụng ống nhỏ hơn hoặc phải tăng SCH (độ dày) rất nhiều để bù đắp.

Việc lựa chọn ống đúc phù hợp với áp suất làm việc là rất quan trọng để đảm bảo an toàn và hiệu suất hệ thống. Nếu bạn cần tư vấn hoặc cung cấp ống thép đúc chất lượng cao, hãy liên hệ với Thép Hoàng Ân, nhà phân phối chính thức của các nhà sản xuất ống đúc hàng đầu Trung Quốc.