Vad är rörschema? Klassificering av rörväggtjocklek förklarad
Rörschema (SCH) är det standardiserade systemet för benämning av väggtjocklek för stålrör, definierat av ASME B36.10 för kol- och legeringsstålrör och ASME B36.19 för rostfria stålrör. Schema-systemet utvecklades för att tillhandahålla en systematisk metod för att specificera rörväggtjocklekar över olika nominella storlekar, vilket säkerställer utbytbarhet och förutsägbar tryckkapacitet. Ju högre schemanummer, desto tjockare är rörväggen för en given nominell diameter.
Ursprunget till systemet med schema nummer relaterar till formeln för den ungefärliga tryckklassningen: Sch = 1000 x P/S, där P är det tillåtna inre trycket i psi och S är den tillåtna fiberbelastningen i psi. Till exempel, SCH 40 var ursprungligen designad för 400 psi arbetstryck vid en belastningsnivå av 10 000 psi. Även om moderna tillåtna belastningsvärden har förändrats, förblir schemanumren som standardiserade beteckningar. Att förstå detta förhållande är avgörande för ingenjörer när de väljer rör för specifika tryck- och temperaturförhållanden.
Väggtjockleken bestämmer direkt tryckhållningskapaciteten för röret. En tjockare vägg ger högre tryckklassning, men ökar vikt och kostnad. Schema-systemet gör det möjligt för ingenjörer att välja den optimala balansen mellan tryckkapacitet och ekonomi. För detaljerade beräkningar av tryckklassningar, se vår guide till rörtryckklassningar.
Fullständig rörschema-tabell (SCH 5S - SCH XXS)
Små rör (1/2" - 4")
| NB (tum) | DN | OD (mm) | SCH 40 WT (mm) | SCH 80 WT (mm) | SCH 160 WT (mm) | XXS WT (mm) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1/2" | 15 | 21.3 | 2.77 | 3.73 | 4.78 | 7.47 |
| 3/4" | 20 | 26.7 | 2.87 | 3.91 | 5.56 | 7.82 |
| 1" | 25 | 33.4 | 3.38 | 4.55 | 6.35 | 9.09 |
| 1-1/2" | 40 | 48.3 | 3.68 | 5.08 | 7.14 | 10.16 |
| 2" | 50 | 60.3 | 3.91 | 5.54 | 8.74 | 11.07 |
| 3" | 80 | 88.9 | 5.49 | 7.62 | 11.13 | 15.24 |
| 4" | 100 | 114.3 | 6.02 | 8.56 | 13.49 | 17.12 |
Medelrör (6" - 24")
| NB (tum) | DN | OD (mm) | SCH 40 WT (mm) | SCH 80 WT (mm) | SCH 120 WT (mm) |
|---|---|---|---|---|---|
| 6" | 150 | 168.3 | 7.11 | 10.97 | 14.27 |
| 8" | 200 | 219.1 | 8.18 | 12.70 | 15.09 |
| 10" | 250 | 273.1 | 9.27 | 12.70 | 15.09 |
| 12" | 300 | 323.9 | 9.53 | 12.70 | 15.09 |
| 16" | 400 | 406.4 | 9.53 | 12.70 | 16.66 |
| 20" | 500 | 508.0 | 9.53 | 12.70 | 19.05 |
| 24" | 600 | 609.6 | 9.53 | 12.70 | 20.62 |
Stora rör (26" - 48")
För rör som är större än 24" förändras schema-systemet. Väggtjockleken specificeras som SCH 20, SCH 30, SCH 40, SCH 60, SCH 80, och SCH 100. Dessa större storlekar tillverkas vanligtvis som svetsade rör (LSAW eller SSAW) eftersom sömlös tillverkning blir opraktisk över 24" OD. Värdena för väggtjocklek för stora diametrar är mindre standardiserade, och köpare bör hänvisa till specifika projektspecifikationer. ManufacturerPipe levererar stora diametrar upp till 48" OD i väggtjocklekar från 6.35 mm till 25.4 mm.
Jämförelse mellan SCH 40 och SCH 80 i detalj
SCH 40 är det mest angivna rörschemat inom industriella tillämpningar. Det motsvarar den historiska "Standard" (STD) väggtjockleksbeteckningen för storlekar upp till 10", även om den över 10" har en annan väggtjocklek än SCH 40. SCH 40 ger tillräcklig tryckkapacitet för de flesta allmänna serviceapplikationer och erbjuder det bästa totala värdet i termer av styrka-till-vikt-förhållande. Det specificeras för vattensystem, tryckluft, ånga (lågt till måttligt tryck) och allmänna strukturella applikationer.
SCH 80, historiskt känt som "Extra Stark" (XS) för mindre storlekar, ger ungefär 30-80% tjockare väggar än SCH 40 beroende på storleken. Denna ökade väggtjocklek översätts direkt till högre arbetstryck. Till exempel har ett 2-tums SCH 80 kolstålrör ett arbetstryck som är ungefär 1,5 gånger det för SCH 40. SCH 80 väljs för högtrycks hydrauliska system, ångledningar över 300 psi, svåra driftsförhållanden och där extra korrosionsreserver krävs. Viktstraffen är betydande: SCH 80 kostar i allmänhet 40-80% mer än SCH 40 för samma nominella storlek på grund av det extra materialet.
| Parameter | SCH 40 | SCH 80 |
|---|---|---|
| Väggtjocklek (4" NB) | 6.02 mm | 8.56 mm |
| Vikt (4" NB) | 16.08 kg/m | 22.32 kg/m |
| Arbetstryck (4" A106 Gr.B) | ~15.5 MPa | ~23.0 MPa |
| Primär tillämpning | Allmän industriell rörledning | Högtryckssystem |
Vanlig schema snabbreferens
SCH 5S / 10S är de tunnaste väggscheman, som främst används för rostfria stålrör i lågt tryck sanitär och livsmedelsbearbetning applikationer. Suffixet "S" indikerar att dessa scheman är specifika för ASME B36.19 rostfria stålsstandarden. SCH 5S är vanligt i mejerioch dryckesledningar där flödeshastigheten är måttlig och trycket är lågt. SCH 10S ger något mer styrka medan den förblir lätt och lätt att svetsa. Dessa tunna väggscheman används vanligtvis inte för kolstålsrör i tryckapplikationer.
SCH 40 / STD är den branschstandardiserade väggtjockleken för allmän industriell rörledning. Det representerar den bästa balansen mellan tryckkapacitet, vikt och kostnad för de flesta applikationer. SCH 40 är den normala specifikationen för vattenfördelning, tryckluftssystem, måttligt tryck ånga och strukturella applikationer. Det är det mest vanligt lagerförda schemat i rördistributörers lager världen över.
SCH 80 / XS ger extra väggtjocklek för högre tryckapplikationer. Det specificeras när arbetstryck överstiger SCH 40:s kapacitet, där ytterligare korrosionsreserver behövs, eller där mekaniska styrkekrav kräver en tjockare vägg. XS (Extra Stark) är den traditionella beteckningen som är ungefär motsvarande till SCH 80 för storlekar 8" och nedåt, även om det exakta förhållandet varierar beroende på storlek.
SCH 160 / XXS representerar de tjockaste väggarna i det standardiserade schemat. XXS (Double Extra Strong) ger den maximala väggtjockleken som finns som standardprodukt. Dessa scheman används i ultrahögtrycksapplikationer, såsom hydrauliska system, högtrycks kemiska injektionsledningar och kritiska tjänster där maximala säkerhetsmarginaler krävs. Vikten per meter kan vara mer än dubbelt så mycket som SCH 40 för samma nominella storlek.
Skillnader i schema beroende på material
Schema för kolstålsrör definieras av ASME B36.10, medan scheman för rostfria stålrör följer ASME B36.19. Den viktigaste skillnaden är att rostfria stålscheman med ett "S" suffix (SCH 5S, 10S, 40S, 80S) har samma utvändiga diametrar som deras kolståls motparter men kan ha olika väggtjocklekar. För SCH 40S och SCH 80S är väggtjocklekarna identiska med kolstål SCH 40 och SCH 80 för storlekar 12" och nedåt. Men för SCH 5S och SCH 10S är väggtjocklekarna för rostfritt stål tunnare än något kolstålschema, vilket återspeglar den typiska användningen av rostfritt stål i lättare applikationer.
Suffixet "S" anger uttryckligen att schemat kommer från ASME B36.19-standarden. När beställning av rostfria stålrör är det viktigt att specificera "S" schemat för att säkerställa att rätt väggtjocklek tillhandahålls. Till exempel, beställning av "4-tums SCH 10S 304L rostfritt stålrör" säkerställer att röret följer den tunnare väggen av den rostfria stålstandarden snarare än den tyngre kolstålsstandarden.
Hur man väljer rörschema baserat på tryck
Valet av rörschema baserat på tryck följer det grundläggande förhållandet definierat av Barlow's formel: t = (P x D) / (2S), där t är minimum väggtjocklek, P är designtrycket, D är utvändigt diameter, och S är tillåtna belastning vid design temperatur. Efter att ha beräknat den minimi nödvändiga väggtjockleken, lägger ingenjören till korrosionsreserver (vanligtvis 1.5-3.0 mm för kolstål) och väljer nästa högre standard schema som ger åtminstone den totala nödvändiga tjockleken.
Temperaturderating påverkar betydligt tillåtna belastningsvärden. ASME Sektion II Del D tillhandahåller tillåtna belastningstabeller för alla vanliga rörmaterial vid olika temperaturer. Till exempel, A106 Gr.B har en tillåten belastning av 137.9 MPa vid 38°C men endast 68.9 MPa vid 450°C. Denna 50% reduktion innebär att ett rör som är tillräckligt vid rumstemperatur kan behöva ett tjockare schema vid förhöjda temperaturer. Kontrollera alltid den tillåtna stressen vid den maximala driftstemperaturen innan den slutliga schemaval görs.
Säkerhetsfaktorer är inbyggda i de tillåtna belastningsvärdena. ASME B31.3 använder en säkerhetsfaktor på ungefär 3.5 på den ultimata draghållfastheten för att bestämma tillåten belastning. Ytterligare faktorer inkluderar kvalitetsfaktorer för svetsat rör (vanligtvis 0.85-1.0 beroende på svets type och inspektionsnivå) och gjutningskvalitetsfaktorer för gjutna kopplingar. Dessa faktorer säkerställer att det valda rörschemat ger adekvat marginal mot misslyckande under alla förväntade driftförhållanden.
Checklista för val av rörschema
Steg 1: Bestäm designtrycket och temperaturen för systemet. Dessa specificeras vanligtvis i rör- och instrumenteringsdiagrammet (P&ID) eller processdatasheet. Steg 2: Identifiera rörmaterialet baserat på vätske kompatibilitet, temperaturgränser och mekaniska krav. Steg 3: Slå upp den tillåtna stressen för det valda materialet vid design temperaturen från ASME Sektion II Del D. Steg 4: Beräkna den minimi nödvändiga väggtjockleken med hjälp av Barlow's formel, lägg till korrosionsreserver och välj schemat vars minimi väggtjocklek (med hänsyn till tillverknings tolerans) är lika med eller överstiger det beräknade värdet.
Vår leveranskapabilitet
ManufacturerPipe levererar hela sortimentet av rörscheman från SCH 5S till XXS. Vår sömlösa röraffär sträcker sig från SCH 40 till SCH 160 i storlekar från 1/2" till 36". Vår svetsade rörproduktion omfattar SCH 5 till SCH 80 i storlekar från 1/2" till 48". Vi erbjuder också skräddarsydda väggtjockleksanpassningar för speciella projekt som kräver intermediära väggdimensioner. Alla rör levereras med fulla Mill Test Certificates och kan genomgå tredjeparts inspektion.
Behöver du hjälp med rörschema?
Kontakta vårt ingenjörsteam för expertvägledning och konkurrenskraftiga priser på alla rörscheman från SCH 5S till XXS.
