في هذا المقال
تُطلب مواسير الصلب باسمين: المقاس الاسمي (NPS) والجدول (Schedule). وكلاهما ليس بُعداً حقيقياً، ولهذا فإن ماسورة «2 بوصة جدول 40» قطرها الخارجي 60.3 مم وقطرها الداخلي 52.5 مم. يشرح هذا المقال كيف يعمل الاسمان، وكيف تصل منهما إلى الوزن والضغط.
المقاس الاسمي ليس القطر الخارجي
لكل مقاس NPS قطر خارجي ثابت مهما كان الجدول. من NPS ⅛ حتى 12 يكون القطر الخارجي أكبر من المقاس الاسمي: قطر NPS 2 هو 60.3 مم (2.375 بوصة)، وقطر NPS 6 هو 168.3 مم (6.625 بوصة). ومن NPS 14 فما فوق يساوي القطر الخارجي المقاس الاسمي، فقطر NPS 14 هو 355.6 مم (14 بوصة). أما الاسم المتري DN فهو تسمية للماسورة نفسها: DN 50 هي NPS 2.
ولأن القطر الخارجي ثابت، فالجدول الأثقل يصغّر القطر الداخلي ولا يكبّر الماسورة. ولهذا تناسب الشفاه والوصلات وحوامل المواسير نفسها كل جداول المقاس الواحد.
الجدول سُمك جدار لمقاس واحد
رقم الجدول يحدد سُمك الجدار، لكن السُمك الناتج يعتمد على المقاس:
مرّر الجدول أفقياً لعرض جميع الأعمدة على الشاشات الصغيرة.
| المقاس | جدار Sch 40 | جدار Sch 80 |
|---|---|---|
| NPS ½ (DN 15) | 2.77 مم | 3.73 مم |
| NPS 2 (DN 50) | 3.91 مم | 5.54 مم |
| NPS 6 (DN 150) | 7.11 مم | 10.97 مم |
| NPS 12 (DN 300) | 10.31 مم | 17.48 مم |
يزداد الجدار مع المقاس لكن ليس بالنسبة نفسها، لذلك تتحمل الماسورة الأكبر في الجدول نفسه عادةً ضغطاً أقل من الأصغر.
STD وXS وXXS
ما زالت الأسماء القديمة Standard (STD) وExtra Strong (XS) وDouble Extra Strong (XXS) شائعة في الطلبات. STD يساوي Sch 40 حتى NPS 10، وXS يساوي Sch 80 حتى NPS 8. وفوق ذلك يختلفان: جدار NPS 12 STD سُمكه 9.53 مم، بينما جدار NPS 12 Sch 40 سُمكه 10.31 مم. تحقق دائماً أيهما يقصد الرسم أو المورّد.
مواسير الاستانلس: 5S و10S
مواسير الصلب المقاوم للصدأ أرق غالباً، لأنها نادراً ما تحتاج سماحية تآكل، وسعر الكيلوجرام منها أعلى. ويضيف المعيار ASME B36.19M الجدولين الخفيفين 5S و10S، وجدرانه 40S و80S تطابق STD وXS حتى NPS 12.
حساب الوزن
لصلب الكربون، كتلة المتر الطولي هي:
kg/m = 0.02466 × (D − t) × t
حيث D القطر الخارجي وt سُمك الجدار بالمليمتر. لماسورة NPS 2 Sch 40 تعطي المعادلة 0.02466 × (60.3 − 3.91) × 3.91 = 5.44 كجم/م. والماسورة نفسها ممتلئة بالماء تزن 7.60 كجم/م، وهذا مهم عند تصميم حوامل المواسير وتخطيط الرفع.
تقدير الضغط المسموح
تحدد أكواد مواسير العمليات مثل ASME B31.3 أقل سُمك جدار للماسورة المستقيمة تحت ضغط داخلي. وبقلب المعادلة نفسها نحصل على الضغط الذي يتحمله الجدار:
P = 2 S E t / (D − 2 Y t)
- S هو الإجهاد المسموح للخامة عند درجة حرارة التصميم. لخامة A106 Grade B حتى 38 °م قيمته 138 ميجاباسكال، وينخفض بارتفاع الحرارة.
- E معامل كفاءة اللحام: 1.0 للمواسير غير الملحومة (Seamless)، و0.85 للمواسير الملحومة بالمقاومة الكهربائية (ERW).
- t هو الجدار الذي يمكن الاعتماد عليه: الجدار الاسمي مطروحاً منه سماحية التصنيع بالنقص، وهي عادةً 12.5%، ومطروحاً منه أي سماحية تآكل.
- Y قيمته 0.4 للصلب تحت نحو 480 °م.
لماسورة NPS 2 Sch 40 غير ملحومة من A106 B مع سماحية تآكل 1.5 مم، يكون الجدار الذي يمكن الاعتماد عليه 3.91 × 0.875 − 1.5 = 1.92 مم، والضغط المسموح نحو 90 بار. وبدون سماحية التآكل يصل إلى نحو 164 بار، وهذا يوضح أثر السماحية الكبير على المواسير الصغيرة.
هذا فحص للماسورة المستقيمة فقط. فللأكواع والتفريعات والشفاه والمحابس تصنيفاتها الخاصة، وتصميم شبكة المواسير الحقيقي يُراجَع وفق الكود الذي ينطبق عليه.
سرعة التدفق
القطر الداخلي يحدد أيضاً سرعة التدفق. للمياه يستهدف المصممون غالباً نحو 1 إلى 1.5 م/ث في خطوط سحب المضخات، و1.5 إلى 3 م/ث في خطوط الطرد، لتقليل فواقد الاحتكاك والضوضاء وضمان ضاغط سحب كافٍ للمضخة. وعند تدفق 20 م³/ساعة تكون السرعة في NPS 2 Sch 40 نحو 2.6 م/ث: مناسبة لخط طرد، لكنها عالية لخط سحب.
