Savijanje cijevi u odnosu na koljeno cijevi: 3D, 5D i 10D opcije radijusa savijanja za cjevovode

Ako dizajnirate, gradite ili upravljate cjevovodima koji se čiste ili pregledavaju sa svinjama, jedna od prvih odluka o usmjeravanju s kojom se suočavate je da li ćete koristiti standardna cijevna koljena ili savijene cijevi dugog radijusa - i koji radijus savijanja navesti. Ovaj članak uspoređuje zavoje cijevi i cijevne koljena po metodi proizvodnje, standardima, geometriji, debljini stijenke, protoku i - što je najvažnije - kompatibilnosti s pražnjenjem i objašnjava kada odabrati 3D, 5D i 10D radijuse savijanja.

Tri termina se koriste svuda. Svinja je cilindrični alat koji se gura kroz cjevovod protokom proizvoda, bilo da se očisti (svinja za čišćenje) ili da se pregleda senzorima (inteligentna svinja, ili in-line inspekcija, ILI alat). D je nazivni promjer cijevi (nominalni vanjski promjer, u milimetrima ili inčima). Polumjer središnje linije R krivine ili koljena je polumjer krivulje mjeren duž središnje linije cijevi; "3D" znači da je R jednak tri puta prečniku cijevi. Dva geometrijska pojma se takođe ponavljaju: extrados je vanjska strana krivine (gdje zid ima tendenciju da se stanji tokom savijanja) i intrados je unutrašnjost krivulje (gdje zid teži da se zgusne); Ovalnost je koliko je kružni poprečni presek deformisan prema elipsi.

Tabela 1 - Koljeno cijevi u odnosu na krivinu cijevi na prvi pogled

Koja je razlika između savijanja cijevi i koljena cijevi?

A cevno kolenoje standardizirani, tvornički izrađeni okovi sa fiksnim kratkim polumjerom središnje linije - 1.5D za koljena dugog radijusa (LR) i 1.0D za koljena kratkog radijusa (SR) - dimenzionirana prema ASME B16.9 i ASME B16.28. Krivina cijevi je dužina cijevi zakrivljena na određeni veći radijus, obično 3D, 5D ili 10D, formirana kao jedan kontinuirani komad, obično savijanjem vrućom indukcijom, i izrađena prema ASME B16.49 ili ISO 15590-1. Za bilo koji cjevovod koji će biti uvučen, krivina cijevi je ispravna komponenta; standardni lakat nije.

Radijus je odlučujuća razlika. Koleno uvijek ima uski radijus od jednog ili jedan i po prečnika cijevi, fiksiran standardom fitinga i nemoguće ga je promijeniti. Savijanje se može proizvesti u gotovo bilo kojem radijusu od otprilike 2D naviše - 3D, 5D, 6D, 8D, 10D i dalje - a potrebni radijus je upisan u specifikaciju kupovine, tako da ga bira dizajner, a ne fiksira katalog.

Proizvodnja se takođe razlikuje. Koljena su presovana, kovana ili izvučena kao pojedinačni spojevi, svaki sa po dva kraja zavarena. Krivi se prave savijanjem ravne dužine cijevi (bešavne ili zavarene) pomoću mašine za indukcijsko grijanje, tako da je zakrivljeni dio kontinuiran sa samom cijevi i ne sadrži spoj unutar krivine.

Posljedica je direktna: budući da zavoji imaju veće, glađe radijuse, svinje i alati za inspekciju ih pouzdano prelaze, dok zategnuta koljena ograničavaju ili blokiraju iste alate. Odjeljci koji slijede to detaljno razrađuju.

Zašto je radijus savijanja bitan za pipanje cjevovoda?

Radijus savijanja odlučuje da li svinja uopće može proći - i koliko sigurno čisti ili pregledava. Industrijske smjernice postavljaju praktični minimum u 3D za većinu operacija svinja. Čvršća savijanja (1.5D ili 1.0D koljena) prisiljavaju svinje s krutim tijelom i inspekcijske alate da se oštro savijaju, povećavajući otpor i habanje čašice, povećavajući rizik od zaglavljivanja ili oštećenja svinje i degradirajući inspekcijske podatke. Linija dizajnirana za svinjanje bi stoga trebala koristiti krivine od 3D ili veće pri svakoj promjeni smjera.

Kako svinja pregovara zavoj. Svinja je kruto ili polukruto tijelo zatvoreno uza zid cijevi čašicama ili diskovima. U zavoju tijelo mora pratiti zakrivljenost: što je zavoj čvršći, tijelo se više savija, to se brtve više sabijaju s jedne strane i podižu s druge, a tok ga mora gurati jače. Ispod određenog radijusa tijelo se zaključava ili brtve cure pored proizvoda i svinja se zaustavlja.

Trošak zaglavljene svinje je visok: vod mora biti bez tlaka i otvoren, što znači gubitak proizvodnje i opasnu operaciju oporavka. Kvalitet inspekcije pati čak i prije toga - ILI senzori trebaju stabilan odmak od zida, a u uskom savijanju alat se naginje i svlači, ostavljajući praznine i izobličenja u podacima o curenju magnetnog fluksa (MFL) ili ultrazvučnim podacima.

Industrijske smjernice su dosljedne. COBALCH preporučuje minimalne radijuse od 1,5D za linije od 4 inča i manje, 3D za linije od 6–12 inča i 5D za linije veće od 12 inča; FEEC navodi 3D minimum za fleksibilne korisne svinje i 5D minimum za duže, čvršće inteligentne svinje; EPCM preporučuje 3D i više za lako inteligentno pražnjenje; i većina ILI provajdera dizajnira alate za 3D ili više, s nekim specijalizovanim alatima sposobnim za 1.5D.

Tabela 2 - Uobičajeni minimalni radijus savijanja po tipu svinja (smjernice za industriju; uvijek potvrdite s dobavljačem alata)

Šta znače 3D, 5D i 10D savijanja - i koja vam je potrebna?

Broj ispred D je omjer polumjera središnje linije savijanja i nominalnog promjera cijevi: 3D krivina ima polumjer tri prečnika cijevi, 5D krivina pet, a 10D krivina deset. U praksi, 3D je kompaktni minimum za vodove za čišćenje i mjerenje svinja; 5D je preporučena zadana vrijednost za inteligentno (ILI) pražnjenje; i 10D je rezervisan za veoma duge ili krute alate za inspekciju, najmanji pad pritiska i najužu geometriju - po cenu mnogo većeg otiska i dužih tangenta.

Formula radijusa je jednostavna: R=k × D, gdje je k 3, 5 ili 10. Tabela 3 pokazuje šta to znači u milimetrima za tri uobičajene veličine linija. 10D krivina na liniji od 12 inča, na primjer, ima radijus središnje linije od oko 3,2 metra - što pokazuje zašto usmjeravanje i pravo na prolazu dovode do izbora.

Ono što vam svaki radijus kupuje. 3D krivine odgovaraju najužem prostoru i prihvataju većinu prašina za čišćenje, ali stanjivanje zidova, ovalnost i pad pritiska su najviši od tri, a samo neke pametne svinje imaju dobre rezultate u 3D. 5D krivinama su industrijski zadani za transportne linije sa svinjama: praktički svi ILI alati rade u 5D-u s dobrim otiskom podataka, dok {otisak stopala 4 može biti upravljan} ravne cijevi - minimalno stanjivanje i ovalnost, minimalni gubitak tlaka i erozija - i prihvaćaju čak i najduža kruta tijela alata, ali koštaju više u materijalu i prostoru.

Opće pravilo: odaberite najveći radijus koji ruta i budžet dozvoljavaju. Nikada nemojte ići ispod 3D na liniji u obliku svinje osim ako prodavac svinje ili ILI ne potvrdi da alat može pregovarati o tome.

Tabela 3 - Primjer polumjera središnje linije u milimetrima (R=k × nominalni vanjski promjer)

Tabela 4 - 3D, 5D i 10D savijanja u poređenju (kvalitativni rang; tačne vrijednosti zavise od rasporeda zidova, materijala i standarda proizvodnje)

Možete li koristiti standardne koljena (1D ili 1.5D) na Piggable cjevovodu?

Ne - nije za ozbiljno svinjarenje. Koljena kratkog radijusa (1D) su efektivno neprikladna za svinje za čišćenje krutih tijela i inteligentne alate, a čak i koljena dugog radijusa (1,5D) ograničavaju većinu prašina za čišćenje i mnoge ILI alate. Ako će linija biti urezana, dizajnirajte je od početka sa krivinama od 3D ili više; naknadno naknadno osposobljavanje usmjeravanja je skupo i često nemoguće bez ponovnog usmjeravanja.

Zašto laktovi blokiraju svinje. U uskom 1D ili 1,5D koljenom, unutrašnji zid fitinga oštro se urezuje u provrt, tako da se čašice i diskovi brzo troše, prevrću ili propuštaju pored proizvoda, a kruta tijela alata se zaglavljuju. Nagla geometrija lakta je također mjesto gdje svinje najčešće zastaju u starijim linijama.

Postoje izuzeci, ali oni nisu zadani. Neki specijalizovani fleksibilni ili zglobni ILI alati mogu proći 1.5D krivine - a nekoliko čak i 1D - ali su skuplji, pokrivaju manje mogućnosti inspekcije i moraju biti potvrđeni od slučaja do slučaja sa dobavljačem.

Ako već imate koljena u postojećoj liniji, provjerite sposobnost savijanja svinje kod dobavljača i koristite kraće, zglobne svinje. Ako se za budućnost planira inteligentno pražnjenje, ruta je trebala biti izgrađena od prvog dana.

Tabela 5 - Navođenje minimalnog radijusa savijanja prema veličini linije (COBALCH savjet za dizajn svinja)

Kako se 3D, 5D i 10D savijanja upoređuju u debljini zida, ovalnosti i protoku?

Zavoji većeg radijusa su geometrijski ljubazniji za cijev: manje istanjuju vanjski zid (extrados), ostaju okrugli (manje ovalnosti) i remete protok daleko manje od koljena - tako da 5D i 10D krivine donose manji pad tlaka, manju eroziju i manju koncentraciju naprezanja. Ovo je najvažnije u linijama od debelog zida, visokog pritiska i korozivnog nerđajućeg čelika ili legura nikla, gde gubitak zida i ovalnost direktno smanjuju margine dizajna.

Debljina zida. Kada je bilo koja cijev savijena, vanjska strana krivulje se rasteže (ekstrados stanjivanje), dok se unutrašnja sabija (intrados debljanje). Savijanje vrućom indukcijom s kontroliranim zagrijavanjem i brzinom guranja minimizira ovu varijaciju, a proizvodni standard (na primjer ASME B16.49) zajedno sa kodom dizajna ograničava stanjivanje: istanjeni extradosi i dalje moraju zadovoljiti minimalnu debljinu stijenke dizajna. Što je veći radijus, to je manje rastezanje po jedinici dužine - zbog čega 5D i 10D krivine drže zid ujednačenijim.

Ovalnost. Savijanje teži da spljošti poprečni presek u elipsu; standardi i kodeksi dizajna ograničavaju zaokruženost. Veći radijusi manje deformiraju poprečni presjek, održavajući svinjske brtve u punom kontaktu i izbjegavajući koncentraciju naprezanja na ekstradosima.

Protok i erozija. Zategnuta koljena izazivaju naglu promjenu smjera koja stvara turbulenciju, lokaliziranu veliku brzinu, gubitak tlaka i eroziju na vanjskom zidu - posebno u vodovima koji nose pijesak ili čvrste tvari. 10D krivina se ponaša gotovo kao ravna cijev, a 3D krivina je dobar kompromis; 1.5D koljeno je najgori izbor za protok. U slučaju korozije, stanjivanje plus turbulencija znači brži lokalni napad, tako da specificiranje 5D ili 10D u leguri nerđajućeg čelika ili legura nikla čuva dopuštenje korozije.

Koji se materijali i standardi primjenjuju na zavoje i koljena za cijevne cjevovode?

Uskladite standard sa formom: koljena prema ASME B16.9 sa materijalom prema ASTM A403 (austenit nerđajući), A815 (dupleks) ili B366 (legure nikla); savija se prema ASME B16.49 ili ISO 15590-1. Dizajnirajte liniju do ASME B31.4 (tečnosti) ili ASME B31.8 (gas) - i do ASME B31.3 za cjevovode postrojenja - i kvalificirajte bilo koji inteligentni sistem inspekcije prema API Std 1163. Za korozivne, kisele ili visokotemperaturne usluge, dupleks nehrđajući čelik i kao što su Allo25 Alloys4, Alloy 0 825 i legura C-276 pružaju otpornost na koroziju koju ne može ugljični čelik.

Zašto legure nikla i dupleks nerđajući. Ovi materijali su otporni na hloride, kiselu (H2S) radnju, visoke temperature i eroziju: legura 625 (Inconel) odgovara morskoj vodi i visokim temperaturama, legura C-276 (Hastelloy) najagresivnijim hemijskim okruženjima, legura 400 (Monel) za pomorsku upotrebu, i sa dupleksom visoke čvrstoće22075. otpor.

Napomena o proizvodnji. Legure nikla agresivno se stvrdnjavaju, tako da 3D–10D savijanja u ovim materijalima zahtijevaju indukcijsko savijanje uz strogu kontrolu temperature i, gdje je potrebno, termičku obradu nakon savijanja - u suprotnom postoji opasnost od pucanja savijanja ili gubitka otpornosti na koroziju. Potvrdite sposobnost dobavljača za PWHT (termička obrada nakon zavarivanja), PMI (pozitivna identifikacija materijala) i ispitivanje tvrdoće.

Tabela 6 - Ključni standardi za pregibe, laktove i svinjanje

Kako određujete piggable bend?

Kompletna specifikacija za savijanje savijanja navodi radijus (veći ili jednak 3D, idealno 5D), ugao savijanja, dužine tangente, kvalitet materijala i raspored zida, standard proizvodnje i tolerancije - i potvrđuje kompatibilnost svinja sa stvarnom svinjom ili ILI dobavljačem prije zamrzavanja usmjeravanja.

Tangente i razmak. Odredite ravne dužine uvoda i izlaza (tangente) na oba kraja krivine tako da zavarivanje, poravnanje lansera i ovalnost kraja ostanu čisti. Držite barem 3D–5D ravnu cijev između uzastopnih krivina – industrijsko „3D–5D pravilo“ – tako da se svinja ne mora savijati dvaput u brzom nizu.

Primjer specifikacije: "Indukcijska krivina od 90 stepeni, R=5D, NPS 10, Raspored 80, ASTM A312 TP316L, proizveden i testiran prema ASME B16.49, tangenta 1 m na svakom kraju, ovalnost i ekstrados zid unutar standardne tolerancije, PMI i certifikat tvrdoće i testiran materijal za MTC." Prilagodite materijal, raspored i tolerancije prema kodu dizajna linije.

Kontrola kvaliteta: specificirati PMI, tvrdoću, NDT (UT/RT) gdje je potrebno i hidrostatičko ispitivanje prema kodu dizajna; zahtijevaju potpuni certifikat materijala za sljedivost.

Tabela 7 - Kontrolna lista specifikacija savijanja savijanja

Koji radijus savijanja odabrati?

Zadano na 5D osim ako ruta to zaista ne može priuštiti. Koristite 3D tamo gdje je malo prostora i gdje će raditi samo svinje za čišćenje ili mjerenje; koristite 5D za standardno inteligentno pražnjenje; koristite 10D za najduže krute alate, velike brzine protoka ili vodove sa minimalnim padom pritiska. Nikada ne idite ispod 3D na liniji bez pisane potvrde prodavca alata.

Logika troškova je jednostavna. Veći radijus košta više u cijevima, materijalu i prolazu, ali jedan zaglavljeni oporavak obično košta mnogo više - a 5D linija vraća podatke inspekcije na koje se zapravo možete osloniti za odluke o integritetu. Odaberite radijus za najgori alat koji ćete ikada koristiti, a ne za najjeftiniji.

Tabela 8 - Odabir radijusa savijanja

Često postavljana pitanja

"3D" znači polumjer središnje linije savijanja jednak tri puta nominalnom promjeru cijevi (R=3 × D). Na NPS 6 cijevi (168,3 mm vanjskog promjera), na primjer, 3D krivina ima polumjer središnje linije od oko 505 mm.

Da li je 3D savijanje moguće?

Da za većinu svinja za čišćenje i mnoge inteligentne alate - 3D je prihvaćeni minimum za pražnjenje. Dinamika alata i kvalitet podataka poboljšavaju se u 5D, zbog čega je 5D preporučena zadana vrijednost za inteligentno prikupljanje.

Može li svinja proći 1.5D lakat dugog radijusa?

Pjenasti brisevi i neke kratke, fleksibilne svinjske konzerve; Svinje za čišćenje krutih tijela i većina ILI alata ne mogu, ili prolaze s oštećenjima i prazninama u podacima. Za liniju koja će biti uvučena, koristite krivine od 3D ili više.

Što je bolje za pametno svinjanje: 3D ili 5D krivine?

5D. Većina ILI alata je dizajnirana na 3D minimum, ali 5D daje stabilniji otpor senzora, bolji kvalitet podataka i manje habanje - i to je standard za industriju za transportne linije sa svinjama.

Da li krivine cijevi uzrokuju veći pad tlaka od koljena?

Naprotiv. Glatke krivine velikog radijusa (5D, 10D) uzrokuju manji pad pritiska i turbulencije od uskih koljena; 10D krivina se ponaša skoro kao ravna cijev.

Koliki je minimalni radijus savijanja u industriji?

Uobičajeno vođenje je 3D minimum za većinu prasnih linija (1,5D samo na linijama od 4 inča i manje, i samo za mekane svinje) i 5D minimum za inteligentno pražnjenje. Uvijek potvrdite sa prodavcem svinje ili ILI.