Materiālu izvēle daudzkomponentu caurulēm ir saistīta ar to transportējamo materiālu veidu. Pa cauruļvadu tiek transportēti dažādi šķidrumi, kas var būt viegli uzliesmojoši, kodīgi, sprādzienbīstami, gaistoši, reaģējoši un dažkārt bīstami cilvēka veselībai, tāpēc svarīgi izvēlēties atbilstošu caurules materiālu.
Cauruļu materiāla izvēles procesa nosacījumi
Cauruļu materiāla izvēle galvenokārt ir atkarīga no procesa apstākļiem, piemēram,
Šķidrumu veidi
Servisa temperatūra
Servisa spiediens
Mēģināsim izprast šo nosacījumu padziļināti.
Pirmkārt, procesa nosacījums, kas ietekmēs materiāla izvēli, ir tā pārvadātā šķidruma veids. Kodīgu šķidrumu gadījumā ir jāizvēlas materiāls ar lielāku izturību pret koroziju, salīdzinot ar nekodīgu servisu.
Kodīgiem šķidrumiem, piemēram, jēlnaftai, jūras ūdenim, H2S, amonjakam, skābēm utt., ir nepieciešams materiāls ar augstu izturību pret koroziju.
No otras puses, ar parasto oglekļa tēraudu pietiek ar nekodīgu šķidrumu, piemēram, smēreļļas, gaisa, slāpekļa utt.
Otrs procesa nosacījums, kas ietekmēs materiāla izvēli, ir šķidrumu temperatūra.
Kriogēns
Zema temperatūra
Vidējā temperatūra
Augsta temperatūra
Ekspluatācijas šķidruma temperatūras paaugstināšana vai pazemināšana lielā mērā ietekmēs caurules materiāla mehāniskās īpašības, piemēram, triecienizturību, pagarinājumu un stiepes izturību; tāpēc augstas temperatūras un kriogēniem pakalpojumiem ir nepieciešams īpašs materiāls.
Trešais procesa nosacījums, kas ietekmēs materiāla izvēli, ir ekspluatācijas šķidrumu spiediens. Augstspiediena pakalpojumiem ir nepieciešams augstas stiprības vai biezāks materiāls, salīdzinot ar parastajiem spiediena pakalpojumiem.
Citi ar procesu nesaistīti faktori, kas arī tiek ņemti vērā, izvēloties materiālu, ir
Materiālu izmaksas
Pieejamība -, ja materiāls ir pieejams lokāli vai ir nepieciešams importēt.
Materiāla metināmībai un izgatavojamībai ir arī izšķiroša nozīme atlasē. Priekšroka vienmēr tiek dota materiālam, kuram metināšanas un izgatavošanas laikā nav nepieciešamas nekādas īpašas prasības.
Caurules materiāla īpašības
Tāpat kā procesa šķidrumu īpašības, ir noteiktas materiāla īpašības, kas arī tiek ņemtas vērā, izvēloties caurules materiālu. Daži no tiem ir
Maksimālā stiepes izturība: tā ir materiāla spēja pretoties, kad tas ir pakļauts spriedzei.
Šļūdes pretestība: tā ir slodze, pie kuras sākas plastiskā deformācija vai var teikt, ka paliekošā deformācija.
Elastība - ir materiāla spēja atgriezties normālā formā pēc slodzes noņemšanas, piemēram, gumijas.
Pagarinājums - Procentuālais pagarinājums ir elastības mērs.
Cietība - ir materiāla spēja izturēt plastisko deformāciju.
Cietība - ir materiāla spēja absorbēt enerģiju pirms lūzuma.
Šļūdes stiprums: spēja izturēt jebkāda veida kropļojumus, ja tas tiek pakļauts ilgstošai slodzei.
Izturība pret nogurumu: tā ir materiāla spēja izturēt ciklisku slodzi noteiktā ciklu skaitā pirms sabojāšanās.
Tagad, ņemot vērā gan procesu, gan materiāla īpašības, cauruļu materiālu var izvēlēties no ļoti dažādiem pieejamiem materiāliem. Šajā tabulā esmu uzskaitījis dažādu veidu materiālus, ko izmanto procesa caurulēs, lai tie atbilstu dažādiem projektēšanas nosacījumiem. Cauruļu materiāli ir iedalīti trīs kategorijās. Metāls, nemetāls un kompozīts, kas ir metāla ar metālu vai metāla ar nemetālu kombinācija.
melnais metāls
oglekļa tērauds
Leģētais tērauds
Nerūsējošais tērauds
krāsainais metāls
Varš un vara sakausējumi
Niķelis un niķeļa sakausējumi
Alumīnijs un alumīnija sakausējumi
Titāns un titāna sakausējumi
Cirkonijs un cirkonija sakausējumi
Nemetālisks
PVC/CPVC
HDPE
GRE/GRP
cementa caurules
Plakētas un plaķētas caurules
Line un Clad caurules ir saliktas caurules. Tas nozīmē, ka tie ir izgatavoti no diviem dažādiem materiāliem, lai uzlabotu to uzticamību ekspluatācijas laikā. Šīs caurules tiek izmantotas kā ekonomiska alternatīva augsta sakausējuma materiāliem.
ASTM materiālu kategorijas cauruļvadu materiāliem
A53/A53M-02. Standarta specifikācija melnām un karsti iegremdētām, ar cinku pārklātām, metinātām un bezšuvju tērauda caurulēm.
A105/A105M-02. Standarta specifikācija oglekļa tērauda kalumiem cauruļvadu lietojumiem.
A106-02a. Standarta specifikācija bezšuvju oglekļa tērauda caurulēm augstas temperatūras pakalpojumiem.
A134-96(2001). Standarta specifikācija elektriskā kausējuma (loka) metinātām tērauda caurulēm (NPS izmēri 16 un lielāki).
A135-01. Standarta specifikācija elektriskās pretestības metinātām tērauda caurulēm.
A139-00. Standarta specifikācija elektrofūzijas (loka) metinātai tērauda caurulei (NPS 4 un augstāka).
A179/A179M-90a (2001). Standarta specifikācija zema oglekļa satura bezšuvju tērauda caurulēm siltummaiņiem un kondensatoriem.
A181/A181M-01. Standarta specifikācija oglekļa tērauda kalumiem vispārējas nozīmes caurulēm.
A182/A182M-02. Standarta specifikācija kaltiem vai velmētiem leģētā tērauda cauruļu atlokiem, kaltiem veidgabaliem un vārstiem un detaļām augstas temperatūras apkalpošanai.
A193/A193M-03. Standarta specifikācija leģētā tērauda un nerūsējošā tērauda skrūvgriežu materiāliem augstas temperatūras pakalpojumiem.
A194/A194M-03b. Standarta specifikācija oglekļa un leģētā tērauda uzgriežņiem bultskrūvēm augsta spiediena, augstas temperatūras apkalpošanai vai abiem.
A210/A210M-02. Standarta specifikācija bezšuvju vidēja izmēra oglekļa tērauda caurulēm katliem un pārkarsētājiem.
A234/A234M-03. Kalta oglekļa tērauda un leģētā tērauda cauruļu veidgabalu standarta specifikācija lietošanai mērenā un augstā temperatūrā.
A268/A268M-03. Standarta specifikācija bezšuvju un metinātām ferīta un martensīta nerūsējošā tērauda caurulēm vispārējai apkalpošanai.
A269-02a. Standarta specifikācija bezšuvju un metinātām austenīta nerūsējošā tērauda caurulēm vispārējai lietošanai.
A312/A312M-03. Standarta specifikācija bezšuvju un metinātām austenīta nerūsējošā tērauda caurulēm.
A320/A320M-03. Standarta specifikācija leģētā tērauda stiprinājuma materiāliem zemas temperatūras pakalpojumiem.
A333/A333M-99. Standarta specifikācija bezšuvju un metinātām tērauda caurulēm zemas temperatūras pakalpojumiem.
A334/A334M-99. Standarta specifikācija bezšuvju un metinātām oglekļa un leģētā tērauda caurulēm izmantošanai zemā temperatūrā.
A335/A335M-03. Standarta specifikācija bezšuvju ferīta sakausējuma tērauda caurulēm augstas temperatūras apkalpošanai.
A350/A350M-02b. Standarta specifikācija oglekļa un mazleģētā tērauda kalumiem, kam nepieciešama cauruļu detaļu izturības pārbaude.
A358/A358M-01. Standarta specifikācija elektriskās kodolsintēzes metinātai hroma-niķeļa sakausējuma austenīta tērauda caurulēm augstas temperatūras apkalpošanai.
A369/A369M-02. Kalta un perforēta oglekļa tērauda un ferīta sakausējuma cauruļu standarta specifikācija izmantošanai augstā temperatūrā.
A376/A376M-02a. Standarta specifikācija bezšuvju austenīta tērauda caurulēm augstas temperatūras centrālās stacijas pakalpojumiem.
A381-96(2001). Standarta specifikācija metāla loka metinātām tērauda caurulēm izmantošanai augstspiediena pārvades sistēmās.
A403/A403M-03a. Standarta specifikācija kaltiem austenīta nerūsējošā tērauda cauruļu veidgabaliem.
A409/A409M-01. Standarta specifikācija liela diametra austenīta tērauda metinātām caurulēm augstas temperatūras vai korozijas iedarbībai.
A420/A420M-02. Kalta oglekļa tērauda un leģētā tērauda cauruļu veidgabalu standarta specifikācija izmantošanai zemā temperatūrā.
A437/A437M-01a. Standarta specifikācija īpaši termiski apstrādātam leģēta tērauda turbīnas tipa stiprinājuma materiālam augstas temperatūras apkalpošanai.
A453/A453M-02. Standarta specifikācija augstas temperatūras skrūvēšanas materiāliem, kuru izplešanās koeficienti ir salīdzināmi ar austenīta nerūsējošā tērauda izplešanās koeficientiem.
A524-96(2001). Standarta specifikācija bezšuvju oglekļa tērauda caurulēm atmosfēras un zemām temperatūrām.
A530/A530M-03. Standarta specifikācija vispārīgām prasībām specializētām oglekļa un leģētā tērauda caurulēm.
A587-96(2001). Standarta specifikācija elektriskās pretestības metinātām zema oglekļa tērauda caurulēm ķīmiskajā rūpniecībā.
A671-96(2001). Standarta specifikācija elektriski kausētām tērauda caurulēm atmosfēras un zemām temperatūrām.
A672-96(2001). Standarta specifikācija elektriski kausētai metinātai tērauda caurulei augsta spiediena apkalpošanai mērenā temperatūrā.
A691-98(2002). Standarta specifikācija oglekļa un leģētā tērauda caurulēm, elektriski kausēts metināts augstspiediena darbam augstā temperatūrā.
A789/A789M-02a. Standarta specifikācija bezšuvju un metinātām ferīta/austenīta nerūsējošā tērauda caurulēm vispārējai apkalpošanai.
A790/A790M-03. Standarta specifikācija bezšuvju un metinātām ferīta/austenīta nerūsējošā tērauda caurulēm.
A815/A815M-01a. Standarta specifikācija ferīta, ferīta/austenīta un martensīta kaltas nerūsējošā tērauda cauruļu veidgabaliem
