ASME B31.3 セクション 304.1.2 には、次の 1 つの肉厚方程式が記載されています。
t=(P × D) / [2(SEW + PY)]
この方程式は、炭素鋼、オーステナイト系ステンレス、二相ステンレスでも同じです。変化するのは、そこに入力されるマテリアルデータです。のためにUNS S32205 (両面印刷 2205)、次の 3 つの値は、ほとんどのエンジニアのデフォルト値 (316L または炭素鋼) とは異なります。
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シンボル |
意味 |
S32205 値 (B31.3 表 A-1M) |
よくある間違い |
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S |
設計温度における基本許容応力 |
38度以下で205MPa、に下がります300度で182MPa |
エンジニアは多くの場合 316L 値 (138 MPa) または 304L 値 (115 MPa) を使用しますが、これにより壁が厚くなりすぎます- |
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E |
縦方向の接合効率 |
1.00（シームレス） |
正しく適用されました |
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W |
溶接強度低下係数 |
1.00二相ステンレスの場合、B31.3 表 302.3.5(e) に準拠 |
エンジニアは、0.85（オーステナイト系 RT）を適用して壁を厚くしすぎることがよくあります。- |
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Y |
温度係数 |
0.4フェライト系および二相ステンレス用 |
エンジニアは、0.7 (オーステナイト系 300- シリーズ) を適用し、壁を厚くしすぎることがよくあります |
同じ使用条件（8 インチ NPS、15 バール、50 度）の場合、間違った S、W、Y を供給すると、計算された肉厚が 15 ～ 30% ずれる可能性があります。- 純粋な材料データの誤差であり、実際の技術的な違いではありません。
S32205 計算を推進する材料特性
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財産 |
価値 |
ソース |
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UNS指定 |
S32205 (S31803 もあり、強度が低い) |
ASTM A790 |
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密度 |
7,805kg/m3 |
ASTM A790 |
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引張強さ、最小 |
655MPa |
ASTM A790 |
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降伏強度 (0.2% オフセット)、最小 |
485MPa |
ASTM A790 |
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伸び、分 |
25% |
ASTM A790 |
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プレン |
35 (S32205), 32 (S31803) |
%Cr + 3.3×%Mo + 16×%N |
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最高使用温度 (B31.3 設計) |
300 度 (250 度を超えるとσ-位相が懸念される) |
ASTM A923 |
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最低設計温度 |
-50 度 (ASTM A370 に従って衝撃試験済み) |
ASME B31.3 |
実例：8インチNPS海水注入ライン
サービス条件 (典型的なサウジアラムコのオフショア):
流体: 濾過海水、Cl⁻ ≈ 19,000 ppm
設計圧力 P: 15 bar (1.5 MPa)
設計温度T:50度
パイプ: 8 インチ NPS、外径 219.1 mm
材質: UNS S32205、ASTM A790 シームレス
ステップ 1 - 50 度で材料データを取得します。
S=205 MPa (表 A-1M、38 度以下、50 度では低下なし)
E=1.00 (シームレス)
W=1.00 (二相ステンレス、表 302.3.5(e))
Y=0.4 (フェライト/二相、表 304.1.1)
ステップ 2 - 必要な最小の壁厚を計算します。
t = (1.5 × 219.1) / [2(205 × 1.00 × 1.00 + 1.5 × 0.4)] t = 328.65 / [2(205 + 0.6)] t = 328.65 / 411.2 t = 0.80mm
これは設計上の最小圧力です。{0}スケジュールは、腐食代とミル公差を追加した後に選択する必要があります。
腐食代: 海水の圧力よりも大きな要因
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サービス環境 |
推奨ca |
ソース |
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濾過海水、T < 60 度、陰極防食なし |
3.0mm |
NORSOK M-506、サウジアラムコ 32-SAMSS-005 |
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湿潤リン酸 (30 ～ 54% P₂O₅、T < 80 度) |
2.0mm |
現場データ、年間約 0.1 mm の均一腐食 |
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NACE MR0175 サワーサービス、H₂S 0.05 bar 以下 |
0mm |
2205 年の MR0175 制限内では SSC リスクなし |
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中性のオイル/ガス、非腐食性- |
1.0mm |
機械的損傷のみの許容範囲 |
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塩酸、任意の濃度 |
該当なし - は 2205 を使用しません |
ハステロイ C276 または C22 を使用してください。 |
海水サービスの場合: 約=3.0 mm。
ミル公差によるスケジュール選択
ASTM A790 シームレスパイプには、±12.5%のミル公差壁の厚さについて。最薄部分が設計に合うようにするには:
t_nominal 以上 (t + ca) / 0.875 t_nominal 以上 (0.80 + 3.00) / 0.875 t_nominal 以上4.34mm
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スケジュール (8 インチ NPS) |
呼び壁(mm) |
最小壁 -12.5% |
4.34mmに適合しますか？ |
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5S |
3.76 |
3.29 |
いいえ |
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10S |
4.19 |
3.67 |
いいえ |
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40S |
8.18 |
7.16 |
はい - が選択されました |
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80S |
12.70 |
11.11 |
はい（オーバーデザイン） |
結果: Sch 40S による 8 インチ S32205 海水注入 (15 bar / 50 度 / 3.0 mm ca.)
設計圧力が 30 bar (深水注入) に上昇した場合でも、t=1.59 mm、t_nominal 以上 5.25 mm - Sch 40S は引き続き機能します。この圧力範囲では、圧力ではなく腐食代がスケジュールを決定します。
2205 年以降に移行する時期
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サービス |
2205 いいですか？ |
推奨素材 |
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海水、温度 < 60 度 |
はい |
- |
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海水、温度 > 60 度、砂あり |
限界 |
2507 (S32750、PREN 40 以上) + 陰極防食 |
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サワーサービス、H₂S > 0.05 bar、T > 90 度 |
いいえ |
25Cr超二相またはニッケル合金 |
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HCl、任意の濃度 |
いいえ |
ハステロイ C276 |
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H₂SO₄ > 15%、T > 50 度 |
いいえ |
ハステロイC22 |
肉厚の計算は、材料の選択が正しい場合にのみ重要になります。合金が間違っています。補正するスケジュールはありません。
S31803 vs S32205 - 実際に手に入るのはどちらですか?
最新の調達のデフォルトは S32205 ですが、従来の P&ID では依然として S31803 が指定されている場合があります。許容応力は次のように異なります。
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学年 |
降伏強さ (分) |
S 50度（B31.3） |
肉厚の影響 |
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S31803 |
450MPa |
189MPa |
+8% の壁対 S32205 |
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S32205 |
485MPa |
205MPa |
ベースライン |
8 インチ / 15 バール / Sch 40S サービスの場合、両方のグレードが同じスケジュールで終了します。薄肉高圧サービス（例: 40 bar の 6 インチ Sch 10S）の場合、その違いによりスケジュールが 1 ステップ進む可能性があります。計算を実行する前に必ずMTC上のUNSを確認してください。
よくある質問
Q1: S32205の200度における基本許容応力はいくらですか?
A: ASME B31.3 表 A-1M に準拠して 190 MPa (38 度以下で 205 MPa から低下)。 250 度では、S=186 MPa; 300度、S=182 MPa。 300 度を超えると、σ 相の降水リスクにより、通常、B31.3 設計から 2205 が除外されます。
Q2: 二相ステンレスの W=1.00 はなぜですか?
A: ASME B31.3 表 302.3.5(e) には、W=1.00. を含むフェライト系ステンレスと並んで二相ステンレス鋼がリストされています。これは、適格な二相溶接部が適切に溶体化焼きなましと酸洗いを行った場合に十分な母材強度を備えていることを反映しています。{{3}これは、X 線検査に応じて W が 0.85 ～ 1.00 の範囲にある 300 シリーズ オーステナイトよりも優れています。
Q3: 腐食代3.0mmは海水に対して過剰でしょうか？
A：海水注入サービスにおけるライニングなし、コーティングなしの2205の標準値です。 NORSOK M-506 とサウジアラムコ 32-SAMSS-005 はどちらもこのサービスに 3.0 mm を使用します。陰極防食とオンライン腐食モニタリングを備えたオペレーターは、場合によっては 2.0 mm まで減少しますが、これには文書化された CP システムの信頼性と継続的なモニタリング予算が必要です。
Q4: オンライン腐食モニタリングで Sch 40S の代わりに Sch 10S を使用できますか?
A: 4.34 mm の公称しきい値には Sch 10S (4.19 mm) は含まれません。オンライン監視によってミル公差の要件は変更されません。設計基準により信頼性と通信事業者側の検査コストの削減が許容される場合、一部の通信事業者は Sch 10S - を受け入れますが、これは中東の大手通信事業者のデフォルトではありません。-
Q5: B31.3 の 2205 の最高設計温度は何度ですか?
A: 300 度、250 ～ 300 度の範囲での σ- 相の析出によって制限されます。 ASTM A923 メソッド C は、有害な金属間相を検出します。 250 度を超える温度で継続的に動作させる場合は、2507 (S32750) またはニッケル合金を検討してください。
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