Tra cứu quy cách ống

Kích thước và schedule ống được quy định như thế nào?

Cỡ ống tuân theo tiêu chuẩn ASME B36.10M (thép cacbon/hợp kim) và B36.19M (thép không gỉ). Cỡ ống danh nghĩa (NPS) là một ký hiệu không thứ nguyên — nó không tương ứng trực tiếp với bất kỳ kích thước vật lý nào. Với NPS ≥ 14, NPS bằng đường kính ngoài thực tính theo inch. Với cỡ nhỏ hơn, đây là ký hiệu mang tính kế thừa lịch sử.

Số schedule xác định chiều dày thành ống, không phải cấp áp suất. Các schedule thông dụng: Sch 5 (thành mỏng), Sch 10, Sch 40 (tiêu chuẩn), Sch 80 (siêu dày), Sch 160 và XXS (dày gấp đôi). Cùng một số schedule trên các cỡ ống khác nhau cho chiều dày thành khác nhau. Cấp áp suất phụ thuộc chiều dày thành, độ bền vật liệu, nhiệt độ và quy phạm áp dụng (ASME B31.1 hoặc B31.3).

Đường kính ngoài không đổi với một NPS cho trước bất kể schedule — chỉ chiều dày thành (và do đó đường kính trong) thay đổi. Điều này đảm bảo phụ kiện, mặt bích và tiêu chuẩn ren tương thích trên mọi schedule. Ví dụ, NPS 4 luôn có OD 114.3 mm (4.500"), với ID thay đổi từ 108.2 mm (Sch 5) đến 92.0 mm (Sch 160).

Formula: ID = OD − 2 × Chiều dày thành Diện tích tiết diện = π/4 × (OD² − ID²) Diện tích dòng chảy trong = π/4 × ID² Khối lượng/mét = (OD − t) × t × 0.02466 [kg/m cho thép]

Ví dụ tính toán

Ống NPS 4 Sch 40: OD = 114.3 mm, Thành = 6.02 mm. ID = 114.3 − 2 × 6.02 = 102.26 mm. Diện tích kim loại = π/4 × (114.3² − 102.26²) = 2047.8 mm². Diện tích trong = π/4 × 102.26² = 8213 mm². Khối lượng = (114.3 − 6.02) × 6.02 × 0.02466 = 16.07 kg/m.

Khi nào nên sử dụng

• Thiết kế hệ thống đường ống và cần chiều dày thành cùng đường kính trong để tính dòng chảy và cấp áp suất
• Ước tính khối lượng đường ống cho thiết kế giá đỡ kết cấu hoặc tính chi phí vận chuyển
• Chọn schedule ống phù hợp với áp suất và nhiệt độ thiết kế theo ASME B31.3
• Kiểm tra kích thước ống so với tài liệu mua hàng hoặc chứng chỉ vật liệu

Những sai lầm thường gặp

• Cho rằng NPS bằng đường kính ngoài thực — với cỡ dưới NPS 14, NPS là ký hiệu kế thừa lịch sử không khớp với kích thước vật lý nào
• Nhầm schedule ống với cấp áp suất — Schedule 40 không có nghĩa là cùng cấp áp suất cho mọi cỡ ống; cấp áp suất phụ thuộc cỡ, vật liệu và nhiệt độ
• Quên dung sai chế tạo chiều dày thành — ống đúc liền có dung sai chiều dày thành -12.5% theo ASTM, phải trừ đi khi tính toán áp suất
• Trộn lẫn schedule của ASME B36.10M (thép cacbon) và B36.19M (thép không gỉ) — cùng số schedule có thể tương ứng với chiều dày thành khác nhau giữa hai tiêu chuẩn

Cách đọc kết quả

• Đường kính ngoài cố định với mỗi cỡ NPS — chỉ chiều dày thành và đường kính trong thay đổi theo schedule, vì vậy mặt bích và phụ kiện lắp vừa mọi schedule cùng cỡ
• Chiều dày thành hiển thị là danh nghĩa — khi thiết kế chịu áp, trừ dung sai âm 12,5% của nhà máy (ống đúc) và lượng dư ăn mòn trước khi áp dụng công thức quy phạm
• Dùng diện tích trong cho tính toán dòng chảy (vận tốc = lưu lượng ÷ diện tích) — vận tốc đường ống chất lỏng điển hình 1-3 m/s; kết quả vượt xa dải này gợi ý ống chọn sai cỡ
• Khối lượng mỗi mét là của ống rỗng — cộng khối lượng lưu chất (diện tích trong × khối lượng riêng lưu chất) khi tính giá đỡ và treo cho điều kiện vận hành
• Schedule không phải cấp áp suất — hai ống cùng schedule nhưng khác cỡ có khả năng chịu áp khác nhau; luôn kiểm chứng theo tính toán ASME B31.1/B31.3

Tiêu chuẩn & tài liệu tham khảo

• ASME B36.10M — Ống thép rèn hàn và đúc liền
• ASME B36.19M — Stainless steel pipe
• ASME B31.3 — Đường ống công nghệ (thiết kế áp suất và ứng suất cho phép)
• ASME B31.1 — Power piping
• ASTM A106 — Tiêu chuẩn kỹ thuật cho ống thép cacbon đúc liền dùng trong điều kiện nhiệt độ cao

Câu hỏi thường gặp

Quy cách kích thước của ống (pipe) và tuýp (tube) khác nhau như thế nào?

Pipe được định cỡ theo NPS (đường kính danh nghĩa) với OD chuẩn hóa theo ASME B36.10M — OD không trùng với NPS cho các cỡ dưới 14". Tube được định cỡ theo đường kính ngoài thực và chiều dày thành (ví dụ: OD 25.4 mm × thành 1.65 mm). Pipe dùng schedule; tube dùng số gauge hoặc chiều dày thành thực. Tiêu chuẩn pipe tập trung vào chịu áp suất; tiêu chuẩn tube tập trung vào độ chính xác kích thước.

Làm sao xác định áp suất cho phép tối đa của một ống?

Dùng công thức Barlow: P = 2St/OD, trong đó S là ứng suất cho phép (theo Bảng A-1 của ASME B31.3 tại nhiệt độ thiết kế), t là chiều dày thành trừ đi lượng dự phòng ăn mòn và dung sai chế tạo (12.5% với ống đúc liền), và OD là đường kính ngoài. Ví dụ, NPS 4 Sch 40 thép cacbon tại 200°C: P = 2 × 115 × (6.02 × 0.875) / 114.3 ≈ 10.6 MPa.