Perkara yang Tidak Diberitahukan oleh Buku Kepada Anda Mengenai Paip Keluli: Nota Jurutera Lapangan

Anda pernah mengambil sekeping paip dan tertanya-tanya dari mana ia datang? Saya tidak maksudkan kilang. Maksud saya keseluruhan cerita. Bijih di dalam tanah. Relau letupan. Kilang bergolek. Pengimpal yang menjalankan jahitan itu 2 AM pada hari Selasa. Inspektor yang melepasinya. Pemandu lori yang mengangkutnya. Parit yang terletak di dalamnya sekarang.

Saya telah menggunakan paip selama tiga puluh dua tahun. Bermula sebagai buruh di kru saluran paip di Texas Barat, membaling dadah pada sendi dalam haba seratus darjah. Bekerja dengan cara saya ke inspektor, kemudian jurutera, kemudian lelaki yang mereka panggil apabila berlaku masalah. Saya telah melihat paip dari setiap sudut. Di dalam, luar, di bawah kotoran, bawah air, dan sekali, malangnya, terbang melalui udara selepas stesen pemampat dilepaskan.

Ini bukan buku teks. Buku teks memberitahu anda apa yang sepatutnya berlaku. Saya akan memberitahu anda apa yang sebenarnya berlaku.

---

Masalah Penamaan: DN, OD, ID, dan Mengapa Tiada Siapa Boleh Setuju

Kerja pertama di luar sekolah, Saya berdiri di kawasan bekalan di Louisiana. Mandur menghulurkan senarai dan berkata “pergi dapatkan saya lima puluh kaki empat inci.” Cukup mudah, betul?

Saya kembali dengan lima puluh kaki paip yang berukuran empat inci diameter dalam. Dia memandang saya seperti saya bodoh. “Itu bukan paip empat inci,” katanya. “Itu paip enam inci dengan dinding tebal.”

Saya mengambil masa satu jam untuk memahami apa yang dia maksudkan. Paip empat inci tidak mengukur empat inci apa-apa. Ia adalah nominal empat inci. Yang bermaksud sesuatu yang sama sekali berbeza bergantung pada siapa yang membuatnya dan bila.

Jadual 1: apa “Empat Inci” Sebenarnya Bermaksud

Lihat apa yang saya maksudkan? Empat inci adalah apa sahaja yang dikatakan pengeluar.

Inilah peraturan yang saya pelajari: Untuk paip keluli, sentiasa mengikut OD dan ketebalan dinding. Saiz nominal hanyalah singkatan, dan trengkas menyebabkan orang ramai menghadapi masalah.

Formula 1: Perkara Yang Anda Perlu Tahu Sebenarnya

ID=OF−(2×t)ID=OF−(2×t)

di mana:

• IDID = Diameter dalam (mm atau inci)
• ODOD = Diameter luar (mm atau inci)
• tt = Ketebalan dinding (mm atau inci)

Mudah, betul? Anda akan terkejut berapa ramai orang mengacaukan perkara ini.

Saya mempunyai seorang jurutera muda yang bekerja di Pennsylvania beberapa tahun lalu. Dia memesan injap berdasarkan saiz nominal. Jadual paip adalah 6 inci 40. Injap muncul dengan bebibir 6 inci. Tetapi inilah perkaranya—Jadualkan 40 6-paip inci mempunyai OD sebanyak 6.625 inci. Injap telah bosan untuk paip 6 inci, yang sepatutnya 6.625. Tetapi pengilang digunakan 6.000 sebagai diameter lubang. Injap tidak sesuai. Bahan bernilai dua puluh ribu dolar, lewat tiga minggu, dan pelanggan yang sangat tidak berpuas hati.

Sentiasa semak OD. Sentiasa.

---

Dua Keluarga: Kisah Dua Paip

Berikut adalah sesuatu yang mereka tidak ajar di sekolah. Paip keluli datang dalam dua keluarga, dan mereka tidak bermain baik bersama-sama.

Keluarga Besar (Ipsco)

Inilah yang digunakan oleh kebanyakan dunia. OD besar untuk saiz nominal tertentu. Paip 12 inci dalam keluarga ini ialah 323.8mm OD. itu 12.75 inci untuk anda penahanan empayar.

Keluarga Kecil (Metrik)

Inilah yang berlaku apabila orang Eropah memutuskan untuk menjadi logik. Paip 12 inci di sini ialah 300mm OD. itu 11.8 inci.

Letakkan mereka bersama-sama dan apa yang anda dapat? Bebibir yang tidak berbaris. Gasket yang tidak mengelak. Kelengkapan yang tidak sesuai.

Jadual 2: Dua Keluarga – Saiz Biasa

*Beberapa saiz sepadan. Kebanyakan tidak. Sentiasa semak.

Saya belajar ini dengan cara yang sukar di Thailand, 2005. Kami sedang mengikat kemudahan pemprosesan baharu ke saluran paip sedia ada. Talian sedia ada adalah spesifikasi Eropah, keluarga kecil. Kemudahan baharu itu dibina mengikut piawaian Amerika, keluarga besar. Tiada siapa yang menangkapnya sehingga kami cuba membuat sambungan. Bebibir adalah 6mm dipisahkan pada lubang bolt.

Kami menghabiskan dua minggu dan suku juta dolar untuk penyesuai tersuai. Pelanggan tidak berpuas hati. Saya juga tidak.

---

Permainan Ketebalan Dinding: Mengapa Jadual Penting

Anda pernah tertanya-tanya mengapa paip datang dalam ketebalan yang berbeza untuk diameter yang sama? Saya akan memberitahu anda. tekanan.

Formula 2: Formula Barlow (Persamaan Paling Penting dalam Perpaipan)

P=2×S×tODP=OD2×S×t​

di mana:

• PP = Tekanan pecah (psi)
• SS = Kekuatan hasil bahan (psi)
• tt = Ketebalan dinding (inci)
• ODOD = Diameter luar (inci)

Ini adalah persamaan yang menghalang paip daripada meletup. Gandakan ketebalan dinding, dua kali ganda penilaian tekanan. Mudah.

Tetapi di sinilah ia menjadi rumit. Nombor jadual.

Jadual 3: Jadual Biasa untuk Paip 6-inci (168.3mm OD)

Nombor jadual itu sendiri? Ia lebih kurang 1000×P/S1000×P/S, di mana P ialah tekanan kerja dan S ialah tegasan dibenarkan. Tetapi secara jujur, tiada siapa yang menggunakan itu. Kami hanya tahu Jadual itu 40 adalah standard, Jadual 80 adalah berat, dan Jadual 10 adalah ringan.

Saya bekerja di Teluk Mexico di mana seseorang memesan Jadual 10 untuk saluran gas tekanan tinggi. Fikir mereka menjimatkan berat badan. Berat jimat, baiklah. Sehingga paip terbelah semasa hydrotest. Nasib baik tiada orang berdiri berdekatan.

---

Masalah Berat Badan: Mengapa Anda Perlu Tahu Berapa Berat Paip

Anda pernah cuba mengangkat sambungan 40 kaki Jadual 24 inci 60? saya ada. Ia mempunyai berat kira-kira 12,000 pon. Itu enam tan. Kren anda perlu tahu itu. Anduh angkat anda perlu tahu itu. Bar penyebar anda perlu tahu itu.

Formula 3: Pengiraan Berat Paip

W=0.02466×t×(OD−t)×LW=0.02466×t×(OD−t)×L

di mana:

• WW = Berat (kg)
• tt = Ketebalan dinding (mm)
• ODOD = Diameter luar (mm)
• LL = Panjang (m)

Atau untuk anda orang diraja:
W=10.69×t×(OD−t)×LW=10.69×t×(OD−t)×L
Di mana t dan OD adalah dalam inci, L dalam kaki, W dalam paun.

Jadual 4: Berat Per Kaki untuk Saiz Biasa (Jadual 40)

Berikut adalah sebuah cerita. Dakota Utara, 2014, musim sejuk. Kami sedang mengikat paip untuk saluran gas 20 inci. Trak itu muncul dengan muatan sendi. Mandur melihat kertas penghantaran, melihat paip, melihat kembali kertas-kertas itu. “Ini rasa tidak betul,” katanya.

Saya membuat matematik dalam kepala saya. Kertas itu menyebut Jadual 40, 20-inci. itu 62 paun setiap kaki. Setiap sendi adalah 80 kaki. itu 5,000 paun setiap sendi.

Saya ambil pita pengukur. Ukur dinding. ia adalah 0.375 inci. Itu Jadual 30. Berat adalah 53 paun setiap kaki. Perbezaan daripada 9 paun setiap kaki, 720 paun setiap sendi.

Kilang menghantar paip yang salah. Tidak mengapa untuk tekanan—Jadual 30 masih memenuhi spek. Tetapi kontraktor telah pun menyediakan pelan angkat mereka berdasarkan berat yang lebih berat. Kren mereka dinilai untuk 5,000 pon setiap pick. Dengan paip pemetik api, mereka boleh memilih dua sendi sekaligus. Gandakan produktiviti. Tetapi mereka tidak tahu sehingga saya menyemak.

Sentiasa semak. Jangan sekali-kali mempercayai kertas kerja.

---

Misteri Penanda: Apa Maksud Nombor Itu Sebenarnya

Anda melihat sekeping paip dan melihat sekumpulan setem. Apa yang mereka maksudkan? Biar saya menyahkod satu untuk anda.

Contoh: API 5L X52 PSL2 12″ SCH 40 EKAR 12345 12-21

• API 5L = Spesifikasi Institut Petroleum Amerika untuk paip talian
• X52 = Kekuatan hasil minimum 52,000 psi
• PSL2 = Tahap Spesifikasi Produk 2 (toleransi yang lebih ketat, lebih banyak ujian)
• 12″ = Saiz nominal (tapi ingat, itu 12.75″ OD)
• SCH 40 = Ketebalan dinding (0.406″ untuk 12 inci)
• ERW = Rintangan Elektrik Dikimpal (bagaimana ia dibuat)
• 12345 = Nombor haba (untuk kebolehkesanan)
• 12-21 = Disember 2021 (tarikh pembuatan)

Jadual 5: Spesifikasi Paip Biasa

Saya mempunyai pekerjaan di Alberta di mana pelanggan menyatakan A106 untuk aplikasi suhu rendah. Tolak empat puluh reka bentuk. A106 baik pada suhu bilik. Pada tolak empat puluh, ia rapuh seperti kaca. Sepatutnya A333. Paip itu belum dipasang lagi—terperangkap di halaman rumah. Menyelamatkan mereka daripada kegagalan besar.

Ketahui spesifikasi anda. Ketahui suhu anda. Ketahui tekanan anda.

---

Masalah Sambungan: Bagaimana Paip Bercantum

Paip dengan sendirinya hanyalah tiub panjang. Tidak berguna sehingga anda menyambungkannya kepada sesuatu. Begini cara ia berlaku.

Sambungan Berulir

Paip kecil, tekanan rendah, tidak terlalu kritikal. 2-inci dan bawah, kebanyakannya. Anda memotong benang di hujungnya, skru pada pemasangan, mungkin tambahkan ubat bius atau pita.

Formula 4: Penglibatan Benang

L2=0.8×DL2=0.8×D

Peraturan kasar: panjang pertunangan sepatutnya lebih kurang 80% daripada diameter. Untuk paip 2 inci, itu kira-kira 1.6 inci penglibatan benang.

Saya melihat sambungan berulir gagal dalam sistem air di Florida. Seseorang tidak menggunakan benang yang mencukupi. Hanya beberapa pusingan. Apabila mereka menekan, pemasangan meledak. Mengeluarkan panel kawalan. Kos kerosakan sebanyak lima puluh ringgit.

Sambungan Dikimpal

Di sinilah sebahagian besar kerjaya saya. Anda mengimpal paip bersama-sama. Kedengaran mudah. bukan.

Jadual 6: Jenis Kimpalan Biasa untuk Paip

Kunci dengan kimpalan adalah fit-up. Jika hujung paip anda tidak beratur, kimpalan anda akan gagal. Saya tidak kisah betapa baiknya pengimpal itu.

Formula 5: Penyelewengan yang Dibenarkan

Mmaks=0.1×tMmaks=0.1×t atau 1/16″1/16″, yang mana lebih kecil

Untuk dinding 0.5 inci, itu 0.05 inci. Mengenai ketebalan kad kredit.

Saya melihat seorang pengimpal di Texas cuba mengimpal paip 24 inci dengan salah jajaran 3/16 inci. hujah beliau: “Saya hanya akan mengisinya dengan logam kimpalan.” Tiada. Itu penambah tekanan. Itulah retakan yang menunggu untuk berlaku. Itu adalah kegagalan dalam lima tahun dan bukannya lima puluh.

Kami memotongnya dan melakukannya. Dia tidak gembira. Tetapi paip itu tidak gagal.

Sambungan Bebibir

Paip besar, tekanan tinggi, atau apabila anda perlu mengasingkan sesuatu. Anda mengimpal bebibir pada setiap hujung, bolt mereka bersama-sama dengan gasket di antaranya.

Jadual 7: Penilaian Tekanan Bebibir

Inilah perkara tentang bebibir: gasket itu lebih penting daripada segala-galanya. Bahan gasket yang salah? bocor. Tork bolt yang salah? bocor. Kotoran pada permukaan pengedap? bocor.

Saya menghabiskan tiga hari di platform luar pesisir di Laut Utara mengejar kebocoran bebibir. Gantikan gasket dua kali. Periksa bolt. Memeriksa penjajaran. Masih bocor.

Akhirnya, Saya berlari jari saya sepanjang muka bebibir. Terasa calar kecil. Mungkin 0.002 inci dalam. Tetapi merentasi seluruh permukaan pengedap, itu sudah memadai. Kami mengetuk bebibir, gasket baru, tork kepada spec. Tiada kebocoran.

Syaitan ada dalam butirannya.

---

Mod Kegagalan: Bagaimana Paip Mati

Paip tidak kekal selama-lamanya. Begini caranya.

kakisan

Ini yang besar. karat. Makan paip dari dalam ke luar, luar dalam, atau kedua-duanya.

Formula 6: Elaun Kakisan

diperlukan=tpressure+tcorrosiondiperlukan=tpressure+tcorrosion​

Amalan standard: tambah 1/16 inci (1.6mm) untuk kakisan. Lebih-lebih lagi jika cecair itu jahat.

Saya memeriksa talian gas di Texas Barat yang telah berkhidmat selama empat puluh tahun. Dinding asal adalah 0.250 inci. Kami mengukurnya pada 0.185. Hilang 65 perseribu kepada kakisan. itu 0.0016 inci setahun. Tepat mengikut jadual.

Tetapi inilah yang menakutkan. Garisan di Teluk Mexico, layanan masam, 5% H2S. Kehilangan dinding adalah 0.010 inci setahun. Lima kali lebih cepat daripada yang diramalkan. kenapa? Bakteria. Bakteria penurun sulfat di dalam air menjadikan kakisan lebih teruk. Tiada siapa yang mencontohi itu.

Kepenatan

Bengkok paip, kitaran tekanan, retak tumbuh. Akhirnya, ia gagal.

Formula 7: Kehidupan Keletihan (Dipermudahkan)

N=C×(Ds)−mN=C×(Ds)−m

Di mana N ialah kitaran kepada kegagalan, Δσ ialah julat tegasan, C dan m ialah pemalar bahan.

Untuk paip keluli, m adalah kira-kira 3. Gandakan julat tekanan, dan hayat keletihan menurun dengan faktor sebanyak 8.

Saya melihat ini di stesen pemampat di Pennsylvania. Paip itu bergetar. Getaran kecil, mungkin 0.1 amplitud inci. Tetapi 60 kali sesaat. itu 5 juta kitaran setiap hari. Selepas enam bulan, retak muncul. Selepas lapan bulan, kebocoran.

Kami membetulkannya dengan menambah sokongan. Mengubah frekuensi semula jadi. Menghentikan getaran. Tetapi retakan itu sudah ada.

Kerosakan Mekanikal

Seseorang memukul paip dengan jengkaut. Batu jatuh di atasnya. Sebuah lori melanggarnya. Kemek, gouges, goresan.

Formula 8: Keterukan Kemek

Dent%=DepthDiameter×100Dent%=DiameterDepth​×100

Jika kedalaman lekuk > 2% daripada diameter, awak ada masalah. Untuk paip 30 inci, itu 0.6 inci. Apa-apa yang lebih dalam daripada itu, anda perlu menyiasat.

Saya menyiasat kemek dalam saluran gas 36 inci di Ohio. Seseorang telah menjatuhkan pokok di atasnya semasa pembinaan. Dent tadi 1.2 inci dalam. 3.3% daripada diameter. Analisis berkata ia selamat pada tekanan operasi. Tetapi lima tahun kemudian, retak bermula di tepi lekuk. Kami menangkapnya dalam larian ILI sebelum ia gagal.

Kadang-kadang “selamat” tidak selamat selamanya.

---

Barang Baru: Kemana Kita Halatuju

Keluli Berkekuatan Tinggi

X70, X80, malah X100 sekarang. Keluli yang lebih kuat bermakna dinding yang lebih nipis, paip lebih ringan, pemasangan lebih murah.

Jadual 8: Perbandingan Gred Keluli

Tetapi inilah tangkapannya: keluli yang lebih kuat adalah lebih sukar untuk dikimpal. Lebih pra-panas. Lebih banyak rawatan haba selepas kimpalan. Prosedur yang lebih berhati-hati.

Saya melihat seorang kontraktor cuba mengimpal X80 dengan prosedur X52. Retak sejuk di mana-mana. Terpaksa potong sedozen sendi. Kos mereka satu juta dolar.

Salutan

zaman dulu: enamel tar arang batu. Kecoh, toksik, tetapi ia berjaya.

sekarang: polietilena tiga lapisan, epoksi terikat gabungan, poliuretana.

Jadual 9: Jenis Salutan

Saya memeriksa barisan di padang pasir di mana salutan FBE gagal selepas lima tahun. Pendedahan UV. Matahari memasaknya. Spec berkata ia bagus untuk dua puluh. Ia tidak.

Pemeriksaan

babi pintar. BELI. Ultrasonik. Kebocoran fluks magnet. Kita boleh melihat bahagian dalam paip lebih baik daripada sebelumnya.

Tetapi inilah perkaranya: pemeriksaan menemui masalah. Ia tidak membetulkan mereka. Dan setiap masalah yang anda temui memerlukan wang untuk diselesaikan. Sesetengah pengendali berhenti mencari kerana mereka tidak mahu mencari apa-apa.

Begitulah kegagalan berlaku.

---

Apa yang Saya Pelajari

Selepas tiga puluh tahun, inilah yang saya tahu tentang paip:

Ia hanya tiub. Tetapi ia adalah tiub di bawah tekanan, penuh dengan barangan yang boleh membunuh anda, terkubur di dalam tanah di mana anda tidak dapat melihatnya.

Hormati nombor. Semak semua. Percaya tetapi sahkan.

Paip tidak mengambil berat tentang jadual atau belanjawan anda. Ia mengambil berat tentang tekanan dan kakisan dan keletihan. Ia mengambil berat tentang fizik.

Dan fizik sentiasa menang.

Saya telah melihat paip gagal dari awal yang anda hampir tidak dapat melihat. Saya telah melihat paip bertahan seratus tahun dalam keadaan yang paling teruk. Saya telah melihat keputusan yang baik dan keputusan yang buruk. Saya telah membuat kedua-duanya.

Perbezaan antara jurutera yang baik dan yang buruk ialah tidak mengetahui formula. Ia mengetahui bila untuk mempercayai mereka dan bila untuk menyoal mereka.

Garis di Texas Barat yang saya sebutkan? Yang dengan 65 seperseribu kakisan? Ia masih berjalan. Kami membuat matematik, menambah faktor keselamatan, dan memutuskan ia mempunyai sepuluh tahun lagi.

Mungkin ia berlaku. Mungkin tidak. Kami akan mengetahui.

Itulah perkara mengenai paip. Ia membuatkan anda terus meneka.