تحمل فشار لوله فولادی به میزان حداکثر فشاری اشاره دارد که یک لوله قادر به تحمل آن در شرایط خاصی است. تحمل فشار به عوامل مختلفی اعم از ابعاد لوله، جنس، ضخامت دیواره، نوع جوش، نوع مایع یا گازی که از طریق لوله عبور می‌کند و شرایط کاربرد آن بستگی دارد. تمامی عوامل ذکر شده نهایتا بر فشار و قیمت لوله فولادی تاثیرگذار هستند. جدول تحمل فشار لوله‌های فولادی میزان دقیق فشار قابل تحمل این محصول را در استانداردهای مختلف مشخص می‌کند. در ادامه ضمن ارائه جدول تحمل فشار لوله‌های فولادی دلیل اهمیت این پارامتر را در صنایع مختلف ذکر خواهیم کرد.
همانطور که ذکر شد تحمل فشار و دمای لوله‌های فولادی به عوامل مختلفی اعم از ابعاد و استاندارد تولید بستگی دارد. برای اطلاع از تحمل فشار لوله رده 40 و سایر انواع لوله، شما نیاز دارید که به منابع مربوط به استاندارد تولید یا استانداردهای معتبر صنعتی مراجعه کنید. به عنوان مثال، در استاندارد API 5L برای لوله‌های فولادی مورد استفاده در انتقال مواد نفتی و گازی، تحمل فشار با گروه‌ها و کلاس‌های مختلف تفاوت دارد. همچنین، در استانداردهای ASME B36.10 و ASME B36.19 نیز اطلاعات مربوط به تحمل فشار لوله‌های فولادی متفاوت است که در ادامه به ذکر آن‌ها خواهیم پرداخت.
در اکثر استانداردها و مقررات صنعتی، تحمل فشار برای هر نوع لوله در شرایط مختلف مشخص می‌شود. این اطلاعات ممکن است در دستورالعمل‌ها، جداول، نمودارها یا توصیه‌های مربوط به استفاده ایمن و مناسب از لوله‌ها آمده باشند. به دلیل اهمیت این پارامتر، برای دریافت اطلاعات دقیق در مورد فشار قابل تحمل لوله گاز و سایر محصولات بهتر است به منابع استاندارد و مناسب مراجعه کنید.
جدول تحمل فشار لوله، منبعی معتبر شامل اطلاعات مربوط به تحمل فشار و یا دمای این محصول در شرایط مختلف است. این اطلاعات ممکن است شامل مقادیر حداکثر تحمل فشار در ترکیب با دماهای مختلف باشد. به عنوان مثال، برای لوله‌های فولادی که در صنایع نفت و گاز، صنایع شیمیایی و صنایع دیگر استفاده می‌شوند، استانداردها و مقررات مختلف ممکن است موجب ایجاد تغییراتی در جدول فشار هریک از محصولات شود. برای مثال مقادیر جدول تحمل فشار لوله مسی با فشار قابل تحمل لوله پلی اتیلن متفاوت است. این جداول به صورت گروه‌بندی شده و معمولاً با در نظر گرفتن مشخصات لوله مانند ابعاد، جنس، نوع جوش و شرایط کاربرد، تحمل فشار را بر اساس دماهای مختلف نشان می‌دهند. در ادامه جدول تحمل فشار انواع لوله فولادی در استانداردهای مختلف برای شما آورده شده است.
| جدول تحمل فشار لوله‌ها | |||||
| تنش مجاز | دما | ||||
| در دمای سخت کاری فولاد | در دمای آنیل شده | ||||
| psi | Mpa | Mpa | psi | C° | °F |
| ۷۱ | ۱۰۳۰۰ | ۴۱ | ۶۰۰۰ | ۳۸ | ۱۰۰ |
| ۷۱ | ۱۰۳۰۰ | ۳۵ | ۵۱۰۰ | ۶۵ | ۱۵۰ |
| ۷۱ | ۱۰۳۰۰ | ۳۴ | ۴۹۰۰ | ۹۴ | ۲۰۰ |
| ۷۱ | ۱۰۳۰۰ | ۳۳ | ۴۸۰۰ | ۱۲۱ | ۲۵۰ |
| ۶۹ | ۱۰۰۰۰ | ۳۲ | ۴۷۰۰ | ۱۵۰ | ۳۰۰ |
| ۶۶ | ۹۷۰۰ | ۲۷ | ۴۰۰۰ | ۱۷۷ | ۳۵۰ |
| ۶۴ | ۹۴۰۰ | ۲۰ | ۳۰۰۰ | ۲۰۵ | ۴۰۰ |
تحمل فشار و دمای لوله‌های فولادی در صنایع مختلف، به ویژه در صنایع نفت و گاز، صنایع شیمیایی، نیروگاه‌ها، صنایع حمل و نقل، و صنایع تولید و فرآوری، اهمیت بسیاری دارد. تحمل فشار و حرارت مناسب لوله‌های فولادی، امنیت و عملکرد ایمن در سیستم‌ها و فرآیندهای صنعتی را تضمین می‌کند. لوله‌ها با تحمل فشار و حرارت مشخص به طور کامل و به صورت پایدار عمل می‌کنند و خطر انفجار یا خرابی ناگهانی را کاهش می‌دهند. برای مثال در پایپینگ گاز اگر لوله‌ها نتوانند فشار و دمای مورد انتظار را تحمل کنند، خرابی، نشت و حتی انفجار رخ داده و امنیت عملیات و افراد دچار خطر می‌شود. همچنین در صورت نشت گاز به علت فشار یا دماهای نامناسب، خطرات جدی ایجاد می‌شود. خسارات محیطی و تأثیرات زیست محیطی ناشی از نشت گاز می‌تواند واقعاً مخرب باشد.
محاسبه تحمل فشار لوله فولادی به چندین عامل مرتبط با لوله، مواد، ابعاد و شرایط کاربرد وابسته است. برای محاسبه تحمل فشار لوله نیاز به اطلاعات دقیقی شامل موارد زیر دارید.
دریافت مشخصات لوله: مشخصات لوله شامل ابعاد، جنس و شرایط کاربرد را در قدم نخست باید بدانید.
محاسبه دیواره مؤثر: دیواره مؤثر لوله را با توجه به ضخامت دیواره و نوع اتصال جوشی یا بدون درز محاسبه کنید.
استفاده از فرمول محاسبه: از فرمول‌ها و روابط استاندارد برای محاسبه تحمل فشار استفاده کنید. معمولاً این فرمول‌ها بر اساس استانداردها و مقررات مربوط به صنعت فولاد تعیین می‌شوند.
یکی از فرمول‌های معمول برای محاسبه تحمل فشار کاری لوله‌های فولادی، فرمول Barlow یا فرمول تنش دیواره است. این فرمول به شرایط مختلف از جمله ضخامت دیواره، قطر داخلی لوله، مقاومت جنس فولاد و فشار خارجی لوله توجه می‌کند.
فرمول تنش دیواره (Barlow) به صورت زیر است:
P= 2.s.t/D
P نشان‌دهنده تحمل فشار لوله به پاسکال یا psi است.
S مقاومت مواد فولادی به پاسکال یا psi است.
T ضخامت دیواره لوله به میلیمتر یا اینچ است.
D قطر داخلی لوله به میلیمتر یا اینچ است.
این فرمول تا حدی ساده است اما برای محاسبه تحمل فشار دقیقتر لازم است به جداول استاندارد فشار و دمای لوله مراجعه کنید. همچنین، در برخورداری از شرایط خاص مانند تغییرات دما و مایع یا گازی که از طریق لوله عبور می‌کند، باید فرمول‌ها و محاسبات به‌صورت جزئی و دقیقتر استفاده شوند.
محافظت از لوله‌ها در برابر فشار و دمای بالا در محیط‌های صنعتی اهمیت زیادی دارد تا از ایمنی و کارایی سیستم‌های لوله‌کشی در شرایط سخت اطمینان حاصل شود. در زیر راه‌هایی برای محافظت از لوله‌ها در برابر فشار و دمای بالا را بررسی می‌کنیم:
انتخاب مواد مناسب: انتخاب مواد مناسب با مقاومت بالا به فشار و دما می‌تواند از لحاظ محافظتی بسیار موثر باشد. در صنایع با فشار و دمای بالا معمولاً از فولاد‌های مخصوص با مقاومت بالا استفاده می‌شود.
انتخاب ضخامت دیواره مناسب: انتخاب ضخامت دیواره لوله با توجه به فشار و دمای کاری بسیار مهم است. ضخامت دیواره باید به گونه‌ای باشد که لوله توانایی تحمل فشار و دمای مورد نظر را داشته باشد.
پوشش‌های حرارتی: در محیط‌های با دمای بالا، از پوشش‌های حرارتی مانند عایق‌های حرارتی و روکش‌های محافظتی استفاده می‌شود تا از افزایش دما در سطح لوله جلوگیری شود.
استفاده از اتصالات مقاوم: در عملیات لوله‌کشی، از اتصالات مقاوم به فشار و دما مانند جوش‌های خودکار و مهندسی استفاده کنید.
رعایت استانداردها و مقررات: همیشه باید از استانداردها و مقررات مرتبط با فشار و دما در صنایع مختلف پیروی کنید تا از ایمنی و کارایی لوله‌ها اطمینان حاصل شود.
در نهایت، محافظت از لوله‌ها در برابر فشار و دمای بالا نیازمند شناخت دقیق از شرایط کاری، استفاده از تجهیزات مهندسی مناسب و تحلیل دقیق برای انتخاب راهکارهای مناسب است.