Otpornost na tlak cijevi od ugljičnog čelika nije fiksna vrijednost, već je određena kombinacijom čimbenika:
1. Grade materijala
Vrsta materijala primarna je determinanta otpornosti na pritisak. Obični ugljični čelik (npr. Q235) ima vlačnu čvrstoću od oko 375-500 MPa, dok ugljični čelik visoke -čvrstoće (npr. X60) može premašiti 517 MPa (prema standardu API 5L). Što je veća čvrstoća materijala, veća je njegova sposobnost podnošenja pritiska.
2. Debljina i promjer stijenke
Prema Barlowovoj formuli (P=2St/D, gdje je P otpornost na pritisak, S je vlačna čvrstoća, t je debljina stijenke, a D je vanjski promjer), pod istim materijalom, povećanje debljine stijenke za 1 mm može poboljšati otpornost na pritisak za oko 10-15%. Na primjer, cijev od ugljičnog čelika DN100 SCH40 (6 mm debljine stijenke) ima radni tlak od oko 5,6 MPa, dok SCH80 (8 mm debljine stijenke) može doseći 7,4 MPa (ASTM A106 podaci).
3. Proizvodni proces
Bešavne cijevi (npr. ASTM A106) općenito imaju veću otpornost na pritisak od zavarenih cijevi (npr. ASTM A53) zbog nepostojanja zavarenih šavova, koji su potencijalno slabe točke.
Standardne specifikacije i klasifikacije tlaka
Različiti međunarodni standardi imaju jasnu klasifikaciju otpornosti cijevi od ugljičnog čelika na pritisak:
ASTM A106 Bešavne cijevi: Razred B ima maksimalni radni tlak od 15,8 MPa na sobnoj temperaturi (debljina stijenke 12 mm, uvjet DN150).
Cijev API 5L: Cijev kvalitete X42 obično ima projektirani tlak od 10-12 MPa u prijenosu nafte i plina (sa sigurnosnim faktorom od 0,72).
Kineski standard GB/T 8163: 20# cijev od ugljičnog čelika dopušta tlak od 6,4 MPa na 20 stupnjeva (5 mm debljine stijenke, DN80).
Preporuke za odabir za praktične primjene
Faktor sigurnosti: Industrijski cjevovodi obično koriste sigurnosni faktor od 1,5-4 puta projektirani tlak (više vrijednosti za zapaljive medije). Na primjer, parni cjevovod zahtijeva dodatnu zaštitu od korozije prema ASME B31.1.
Korekcija temperature: At high temperatures (>200 stupnjeva), otpornost na tlak cijevi od ugljičnog čelika smanjuje se za oko 20-30%, a mora se uzeti u obzir faktor smanjenja temperature materijala.
Korozivna okruženja: Ako medij sadrži H₂S ili CO₂, treba upotrijebiti ugljični čelik otporan na kiseline (npr. L245NS) ili treba smanjiti projektirani tlak za više od 30%.
