파이프라인 강관의 항복 강도를 구하는 방법

파이프라인 강관에 대한 항복 강도의 의미

항복 강도는 파이프라인 강관이 탄성 거동을 멈추고 소성 변형되기 시작하는 응력입니다. 이는 가역적 스트레칭과 영구 변형 사이의 경계를 표시합니다. 벽 두께 선택, 설계 요소 및 최대 허용 작동 압력이 모두 이 단일 숫자에서 파생되므로 항복 강도는 모든 라인 파이프 사양에서 가장 엄격하게 제어되는 기계적 특성입니다.

탄소강 라인 파이프의 경우 속성은 결코 단일 수치가 아닙니다. 이는 지정된 최소값과 대부분의 제품 사양 수준에서 지정된 최대값을 갖는 대역입니다. 최소값 미만의 파이프는 엔지니어링 시 가정한 설계 압력에서 안전하게 작동할 수 없으며, 최대값을 훨씬 초과하는 파이프는 연성이 감소하고 현장 용접성이 저하될 수 있습니다.

API 5L이 라인 파이프 등급의 항복 강도를 정의하는 방법

기술적으로 ISO 3183과 동일한 API 5L은 각 등급에 최소 및 최대 항복 강도와 최소 인장 강도를 지정합니다. 아래 표에는 가장 널리 거래되는 등급의 PSL2 파이프에 적용되는 값이 나열되어 있습니다.

API 5L은 또한 PSL2 파이프의 항복-대-인장 비율을 제한하여 인성과 변형 용량이 영향을 받기 전에 재료가 얼마나 강화될 수 있는지에 대한 상한선을 유지합니다. PSL1 파이프는 최소값만 전달하므로 더 낮은 압력, 더 낮은 결과 업무용으로 지정됩니다.

값을 얻기 위해 사용되는 테스트 방법

실제로는 이론적 추정과 물리적 테스트라는 두 가지 방법이 사용됩니다. 이론적 접근법에는 탄성 역학, 소성 역학 및 유한 요소 분석이 포함됩니다. 파이프가 아직 존재하지 않고 벽 두께를 선택해야 하지만 납품된 제품을 인증할 수 없는 설계 단계에서 유용합니다.

실험 방법만이 밀 테스트 인증서에 나타나는 값을 생성합니다. ASTM A370 또는 ISO 6892-1에 따라 파이프 본체에서 인장 시편을 가공하고, 보정된 기계에서 파손될 때까지 잡아당깁니다. PSL2 파이프의 경우 API 5L은 항복 강도를 하중 하에서 총 연신율 0.5%에서의 인장 응력으로 정의합니다. 대신 일부 구매 계약에서는 0.2% 오프셋 방법을 요구하며 두 접근 방식은 동일한 샘플에서 약간 다른 판독값을 반환할 수 있으므로 테스트를 실행하기 전에 방법을 명시해야 합니다.

시편 방향: 용접 이음부에서 절단된 세로 스트립, 가로 스트립 또는 원형 막대.

시편 위치: 판재 및 코일 제품의 파이프 본체, 용접 품질 검사를 위한 용접부 및 열 영향부.

테스트 온도: 샤르피 요구 사항에 대한 저온 인성 테스트도 요구되지 않는 한 상온입니다.

결과를 추적할 수 있도록 테스트 속도와 신율계 등급을 모두 기록해야 합니다.

같은 등급의 두 파이프가 다르게 읽을 수 있는 이유

측정된 항복 강도는 화학적, 압연 경로 및 테스트 자체의 영향을 받습니다. 탄소와 망간은 직접적으로 강도를 높이는 반면, 니오븀, 바나듐, 티타늄은 인성을 손상시키지 않으면서 입자를 미세화하고 강도를 들어 올립니다. 가속 냉각이 뒤따르는 열역학적 제어 처리는 정규화보다 더 미세한 미세 구조를 생성하므로 동일한 공칭 등급의 두 코일은 수십 메가파스칼만큼 다를 수 있습니다.

다른 영향으로는 성형 중 냉간 가공 정도를 변화시키는 파이프 직경과 벽 두께가 있습니다. 시편 방향은 일반적으로 가로 특성이 세로 특성보다 낮기 때문입니다. 성형 후 적용되는 교정 및 확장 단계; 예를 들어 코팅을 적용하는 동안 파이프가 나중에 가열되면 변형 노화가 발생합니다. 자연 노화로 인해 측정된 값이 천천히 높아지기 때문에 성형과 테스트 사이의 유지 시간도 중요합니다.

구매자와 조사관을 위한 실무 지침

가정이 아닌 문서화와 검증을 통해 가치를 얻습니다. 등급, 제품 사양 수준 및 표준 버전이 명시적으로 명시된 파이프를 주문하고 열수, 화학적 분석 및 전체 인장 결과를 보여주는 EN 10204 유형 3.1 또는 이에 준하는 밀 테스트 인증서가 필요합니다. 프로젝트에서 독립적인 증거가 필요한 경우 인장 테스트를 참관하거나 제3자 검사 기관을 지정하여 공장에서 샘플을 채취하고 테스트하십시오.

제품 입고 검사 중에 인증서와 파이프의 열 수치를 비교 확인하고, 각 길이에 스텐실로 표시된 올바른 등급 표시를 찾고, 보고된 항복 강도가 주문한 등급에 대한 밴드 내부에 해당하는지 확인하세요. 인증서가 최소값에 가까운 값을 보고하는 경우 파이프는 규정을 준수하지만 여유가 거의 없으므로 설계 계산에서는 보고된 값이 아닌 지정된 최소값을 사용해야 합니다.

FAQ

Q: 라인 파이프의 항복 강도는 실제로 어떻게 측정됩니까?
가공된 인장 시편을 보정된 시험기에서 끌어당기고 정의된 변형률에서의 응력을 구매 주문서에 합의된 대로 하중 하에서 0.5% 총 연신율 방법 또는 0.2% 오프셋 방법을 사용하여 응력- 변형률 곡선에서 읽습니다.

Q: API 5L은 PSL2 파이프에 어떤 방법을 사용합니까?
PSL2 파이프의 경우 API 5L은 하중 하에서 0.5% 총 연신율의 인장 응력을 사용하므로 결과를 표준 및 기타 히트와 비교할 수 있도록 인증서에 항상 방법 이름을 지정해야 합니다.

Q: 테스트 없이 항복 강도를 추정할 수 있습니까?
유한 요소 분석 및 가소성 계산과 같은 이론적 모델은 예비 설계 및 벽 두께 선택에 유용하지만 규정 준수의 증거로 인정되지 않으며 완성된 파이프의 인장 시험을 대체할 수 없습니다.

Q: 항복강도와 인장강도의 차이점은 무엇입니까?
항복 강도는 영구 ​​변형의 시작을 나타내는 반면, 인장 강도는 강철이 파손되기 전에 견딜 수 있는 최대 응력입니다. 둘 사이의 비율은 연성을 보존하기 위해 PSL2 등급의 API 5L에 의해 자체적으로 제어됩니다.

Q: 항복 강도가 높을수록 항상 더 좋은 파이프를 의미합니까?
아니요. 등급이 높을수록 동일한 압력에서 벽이 더 얇아지고 톤수가 낮아지지만 변형 용량도 줄어들고 용접 제어가 더 엄격해집니다. 적정등급은 요구되는 안전 여유를 가지고 설계압력을 만족하는 가장 낮은 등급입니다.

Q: 생산 중에 테스트는 얼마나 자주 수행됩니까?
테스트 빈도는 표준 및 구매 계약에 따라 일반적으로 히트당, 로트당 또는 교대당 기준으로 설정되며 압연 방식이 변경된 후 추가 테스트가 이루어지며 모든 결과는 공장 테스트 인증서에 기록됩니다.