La résistance à la pression des tuyaux en acier au carbone n'est pas une valeur fixe mais est déterminée par une combinaison de facteurs :
1. Qualité du matériau
La qualité du matériau est un déterminant majeur de la résistance à la pression. L'acier au carbone ordinaire (par exemple, Q235) a une résistance à la traction d'environ 375-500 MPa, tandis que l'acier au carbone à haute-force (par exemple, X60) peut dépasser 517 MPa (selon la norme API 5L). Plus la résistance du matériau est élevée, plus sa capacité de résistance à la pression est grande.
2. Épaisseur et diamètre de paroi
Selon la formule de Barlow (P=2St/D, où P est la résistance à la pression, S est la résistance à la traction, t est l'épaisseur de la paroi et D est le diamètre extérieur), sous le même matériau, augmenter l'épaisseur de la paroi de 1 mm peut améliorer la résistance à la pression d'environ 10 à 15 %. Par exemple, un tuyau en acier au carbone DN100 SCH40 (épaisseur de paroi de 6 mm) a une pression de service d'environ 5,6 MPa, tandis que SCH80 (épaisseur de paroi de 8 mm) peut atteindre 7,4 MPa (données ASTM A106).
3. Processus de fabrication
Les tuyaux sans soudure (par exemple ASTM A106) ont généralement une résistance à la pression plus élevée que les tuyaux soudés (par exemple ASTM A53) en raison de l'absence de cordons de soudure, qui sont des points faibles potentiels.
Spécifications standard et classifications de pression
Différentes normes internationales ont des classifications claires pour la résistance à la pression des tuyaux en acier au carbone :
Tuyau sans couture ASTM A106 : Le grade B a une pression de service maximale de 15,8 MPa à température ambiante (épaisseur de paroi de 12 mm, condition DN150).
Tuyau de canalisation API 5L : Les tuyaux de qualité X42 ont généralement une pression de conception de 10 à 12 MPa dans le transport de pétrole et de gaz (avec un facteur de sécurité de 0,72).
Norme chinoise GB/T 8163 : Le tuyau en acier au carbone 20# permet une pression de 6,4 MPa à 20 degrés (épaisseur de paroi de 5 mm, DN80).
Recommandations de sélection pour les applications pratiques
Facteur de sécurité : La tuyauterie industrielle utilise généralement un facteur de sécurité de 1,5 à 4 fois la pression de conception (valeurs plus élevées pour les fluides inflammables). Par exemple, les conduites de vapeur nécessitent une tolérance de corrosion supplémentaire conformément à l'ASME B31.1.
Correction de la température: At high temperatures (>200 degrés), la résistance à la pression des tuyaux en acier au carbone diminue d'environ 20 à 30 % et le facteur de réduction de température du matériau doit être pris en compte.
Environnements corrosifs : Si le fluide contient du H₂S ou du CO₂, un acier au carbone résistant à l'acide - (par exemple, L245NS) doit être utilisé, ou la pression de conception doit être réduite de plus de 30 %.
