عند تصميم نظام أنابيب الضغط ، غالبًا ما يحدد المهندس المكلف أن أنابيب النظام يجب أن تتوافق مع جزء واحد أو أكثر من كود أنابيب الضغط ASME B31. كيف يتبع المهندسون متطلبات الكود بشكل صحيح عند تصميم أنظمة الأنابيب؟
أولاً ، يجب على المهندس تحديد مواصفات التصميم التي يجب اختيارها ، بالنسبة لأنظمة أنابيب الضغط ، لا يقتصر هذا بالضرورة على ASME B31 ، قد تكون الرموز الأخرى الصادرة عن ASME أو ANSI أو NFPA أو غيرها من المنظمات الحاكمة محكومة بموقع المشروع والتطبيق وما إلى ذلك في ASME B31 ، هناك حاليًا سبعة أقسام منفصلة سارية المفعول.
ASME B31.1 الأنابيب الكهربائية: يغطي هذا القسم الأنابيب في محطات الطاقة ، والمنشآت الصناعية والمؤسسية ، وأنظمة التدفئة الحرارية الأرضية ، وأنظمة التدفئة والتبريد المركزية والتدفئة المركزية ، ويشمل ذلك الأنابيب الخارجية للغلايات والأنابيب الخارجية غير المرجل المستخدمة في تركيب غلايات ASME القسم الأول. يعود تاريخه إلى عشرينيات القرن الماضي ، حيث تم نشر أول طبعة رسمية في عام 1935. لاحظ أن الطبعة الأولى ، بما في ذلك الملاحق ، كانت أقل من 30 صفحة ، والطبعة الحالية تزيد عن 300 صفحة.
ASME B31.3 أنابيب العملية: يغطي هذا القسم الأنابيب في المصافي ؛مصانع الكيماويات والأدوية والنسيج والورق وأشباه الموصلات والمبردة ؛ومحطات المعالجة والمحطات ذات الصلة ، هذا القسم مشابه جدًا لـ ASME B31.1 ، خاصة عند حساب الحد الأدنى لسمك الجدار للأنابيب المستقيمة ، كان هذا القسم في الأصل جزءًا من B31.1 وتم إصداره لأول مرة بشكل منفصل في عام 1959.
ASME B31.4 أنظمة نقل خطوط الأنابيب للسوائل والطين: يغطي هذا القسم الأنابيب التي تنقل المنتجات السائلة بشكل أساسي بين المصانع والمحطات ، وداخل المحطات ، والضخ ، والتكييف ، ومحطات القياس ، وكان هذا القسم في الأصل جزءًا من B31.1 وتم إصداره لأول مرة بشكل منفصل في عام 1959.
أنابيب التبريد ومكونات نقل الحرارة ASME B31.5: يغطي هذا القسم أنابيب المبردات والمبردات الثانوية ، وكان هذا الجزء في الأصل جزءًا من B31.1 وتم إصداره لأول مرة بشكل منفصل في عام 1962.
ASME B31.8 أنظمة أنابيب نقل وتوزيع الغاز: وهذا يشمل الأنابيب لنقل المنتجات الغازية بشكل أساسي بين المصادر والمحطات ، بما في ذلك الضواغط ومحطات التكييف والقياس ؛وأنابيب تجميع الغاز كان هذا القسم في الأصل جزءًا من B31.1 وتم إصداره لأول مرة بشكل منفصل في عام 1955.
ASME B31.9 أنابيب خدمات البناء: يغطي هذا القسم الأنابيب التي توجد عادة في المباني الصناعية والمؤسسية والتجارية والعامة ؛والمساكن متعددة الوحدات التي لا تتطلب نطاقات الحجم والضغط ودرجة الحرارة المشمولة في ASME B31.1 ، هذا القسم مشابه لـ ASME B31.1 و B31.3 ، ولكنه أقل تحفظًا (خاصة عند حساب الحد الأدنى لسمك الجدار) ويحتوي على تفاصيل أقل ، ويقتصر على الضغط المنخفض وتطبيقات درجات الحرارة المنخفضة كما هو موضح في ASME B31.9 الفقرة 900.1.2 وقد نُشر هذا لأول مرة في عام 1982.
ASME B31.12 أنابيب ومواسير الهيدروجين: يغطي هذا القسم الأنابيب في خدمة الهيدروجين الغازي والسائل ، والأنابيب في خدمة الهيدروجين الغازي ، وقد نُشر هذا القسم لأول مرة في عام 2008.
يعود تحديد رمز التصميم الذي يجب استخدامه في النهاية إلى المالك. تنص مقدمة ASME B31 على أنه "تقع على عاتق المالك مسؤولية تحديد قسم الكود الذي يقترب بشكل كبير من تركيب الأنابيب المقترح."في بعض الحالات ، "قد تنطبق أقسام التعليمات البرمجية المتعددة على أقسام مختلفة من التثبيت".
سيكون إصدار 2012 من ASME B31.1 بمثابة المرجع الأساسي للمناقشات اللاحقة ، والغرض من هذه المقالة هو توجيه المهندس المكلف من خلال بعض الخطوات الرئيسية في تصميم نظام أنابيب الضغط المتوافق مع ASME B31 ، كما أن اتباع إرشادات ASME B31.1 يوفر تمثيلًا جيدًا لتصميم النظام العام ، ويتم استخدام طرق تصميم مماثلة في حالة بقاء التطبيقات المحددة في ASME B31.3 أو B31.9 أو B31.9. تمت مناقشته بمزيد من التفصيل ، بينما سيتم إبراز الخطوات الرئيسية في عملية التصميم هنا ، فإن هذه المناقشة ليست شاملة ويجب دائمًا الرجوع إلى الكود الكامل أثناء تصميم النظام. تشير جميع المراجع إلى النص إلى ASME B31.1 ما لم ينص على خلاف ذلك.
بعد اختيار الكود الصحيح ، يجب على مصمم النظام أيضًا مراجعة أي متطلبات تصميم خاصة بالنظام. توفر الفقرة 122 (الجزء 6) متطلبات التصميم المتعلقة بالأنظمة الموجودة بشكل شائع في تطبيقات الأنابيب الكهربائية ، مثل البخار ، والمياه المغذية ، والتفجير والتفريغ ، وأنابيب الأجهزة ، وأنظمة تخفيف الضغط. يحتوي ASME B31.3 على فقرات مماثلة لـ ASME B31.1 ، ولكن مع قدر أقل من التفاصيل ، وتشمل الاعتبارات الخاصة بالضغط الداخلي ودرجة الحرارة المختلفة في الفقرة 122 قيودًا خاصة بالنظام. الأنابيب ، والأنابيب الخارجية غير المرجل المتصلة بأنابيب المرجل ASME الجزء الأول.التعريف: يوضح الشكل 2 هذه القيود المفروضة على غلاية الأسطوانة.
يجب أن يحدد مصمم النظام الضغط ودرجة الحرارة التي سيعمل بها النظام والظروف التي يجب تصميم النظام ليلبيها.
وفقًا للفقرة 101.2 ، يجب ألا يقل ضغط التصميم الداخلي عن الحد الأقصى لضغط العمل المستمر (MSOP) داخل نظام الأنابيب ، بما في ذلك تأثير الرأس الثابت ، ويجب تصميم الأنابيب المعرضة للضغط الخارجي لأقصى ضغط تفاضلي متوقع تحت ظروف التشغيل أو الإغلاق أو الاختبار ، بالإضافة إلى ذلك ، يجب مراعاة التأثيرات البيئية ، ووفقًا للفقرة 101.4 ، إذا كان من المحتمل أن يؤدي تبريد السائل إلى تقليل الضغط الجوي في الأنبوب ، فيجب أن يتم تصميم الضغط الخارجي للضغط في الأنبوب. في الحالات التي قد يؤدي فيها تمدد السوائل إلى زيادة الضغط ، يجب تصميم أنظمة الأنابيب لتحمل الضغط المتزايد أو يجب اتخاذ تدابير لتخفيف الضغط الزائد.
بدءًا من القسم 101.3.2 ، يجب أن تكون درجة حرارة المعدن لتصميم الأنابيب ممثلة لأقصى ظروف مستدامة متوقعة ، وللبساطة ، يُفترض عمومًا أن درجة حرارة المعدن تساوي درجة حرارة المائع ، وإذا رغبت في ذلك ، يمكن استخدام متوسط ​​درجة حرارة المعدن طالما أن درجة حرارة الجدار الخارجي معروفة ، ويجب أيضًا إيلاء اهتمام خاص للسوائل التي يتم سحبها من خلال المبادلات الحرارية أو من معدات الاحتراق لضمان أسوأ درجات الحرارة.
في كثير من الأحيان ، يضيف المصممون هامش أمان إلى الحد الأقصى لضغط العمل و / أو درجة الحرارة ، ويعتمد حجم الهامش على التطبيق ، ومن المهم أيضًا مراعاة قيود المواد عند تحديد درجة حرارة التصميم ، وقد يتطلب تحديد درجات حرارة التصميم العالية (أكبر من 750 درجة فهرنهايت) استخدام مواد سبائك بدلاً من الفولاذ الكربوني القياسي. الأنابيب إلى الكربنة ، مما يجعلها أكثر هشاشة وعرضة للفشل. إذا كانت تعمل فوق 800 درجة فهرنهايت ، فيجب أيضًا مراعاة الضرر الزحف المتسارع المرتبط بالفولاذ الكربوني ، انظر الفقرة 124 للحصول على مناقشة كاملة لحدود درجة حرارة المواد.
في بعض الأحيان ، يمكن للمهندسين أيضًا تحديد ضغوط الاختبار لكل نظام ، وتقدم الفقرة 137 إرشادات حول اختبار الضغط ، وعادةً ما يتم تحديد الاختبار الهيدروستاتيكي عند 1.5 مرة من ضغط التصميم ؛ومع ذلك ، يجب ألا تتجاوز الضغوط الطولية والطولية في الأنابيب 90٪ من مقاومة الخضوع للمادة الواردة في الفقرة 102.3.3 (ب) أثناء اختبار الضغط. بالنسبة لبعض أنظمة الأنابيب الخارجية غير المرجل ، قد يكون اختبار التسرب أثناء الخدمة طريقة أكثر عملية للتحقق من التسربات بسبب صعوبات في عزل أجزاء من النظام ، أو ببساطة لأن تكوين النظام يسمح باختبار التسرب البسيط أثناء الخدمة الأولية.متفق عليه ، هذا مقبول.
بمجرد تحديد شروط التصميم ، يمكن تحديد الأنابيب ، وأول شيء يجب تحديده هو المادة التي يجب استخدامها ، وكما ذكرنا سابقًا ، فإن المواد المختلفة لها حدود درجة حرارة مختلفة ، وتوفر الفقرة 105 قيودًا إضافية على مواد الأنابيب المختلفة ، ويعتمد اختيار المواد أيضًا على سائل النظام ، مثل استخدام سبائك النيكل في تطبيقات الأنابيب الكيميائية المسببة للتآكل ، أو استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ لتوصيل هواء نظيف للأداة ، أو استخدام فولاذ الكربون مع نسبة عالية من التآكل للتآكل (0.1٪). هي ظاهرة تآكل / تآكل ثبت أنها تسبب ترققًا شديدًا للجدران وفشلًا في الأنابيب في بعض أنظمة الأنابيب الأكثر أهمية ، ويمكن أن يكون للفشل في التفكير بشكل صحيح في ترقق مكونات السباكة عواقب وخيمة ، كما حدث في عام 2007 عندما انفجر أنبوب التسخين في محطة الطاقة IATAN التابعة لـ KCP & L ، مما أسفر عن مقتل عاملين وإصابة ثالثة.
تحدد المعادلة 7 والمعادلة 9 في الفقرة 104.1.1 الحد الأدنى لسمك الجدار المطلوب والحد الأقصى لضغط التصميم الداخلي ، على التوالي ، للأنابيب المستقيمة المعرضة للضغط الداخلي. تتضمن المتغيرات في هذه المعادلات الحد الأقصى للضغط المسموح به (من الملحق الإلزامي أ) ، والقطر الخارجي للأنبوب ، وعامل المادة (كما هو موضح في الجدول 104.1.2 (أ)) ، وأي بدلات سمك إضافية للجدار (كما هو موضح أدناه) ، مع تحديد العديد من المتغيرات ذات السماكة المناسبة ، مع وجود العديد من المتغيرات ذات السماكة المناسبة. قد يشمل أيضًا سرعة السائل ، وانخفاض الضغط ، وتكاليف الأنابيب والضخ. بغض النظر عن التطبيق ، يجب التحقق من الحد الأدنى لسمك الجدار المطلوب.
يمكن إضافة بدل سمك إضافي للتعويض لأسباب مختلفة بما في ذلك FAC ، وقد تكون هناك حاجة إلى السماح بسبب إزالة الخيوط والفتحات وما إلى ذلك من المواد المطلوبة لعمل وصلات ميكانيكية ، ووفقًا للفقرة 102.4.2 ، يجب أن يكون الحد الأدنى المسموح به مساويًا لعمق السن اللولبي بالإضافة إلى تحمل الماكينة ، وقد تكون هناك حاجة أيضًا إلى السماح بتوفير قوة إضافية لمنع تلف الأنابيب أو الانهيار أو التدلي المفرط أو التواءات الأخرى التي تمت مناقشتها. بالنسبة للوصلات الملحومة (الفقرة 102.4.3) والأكواع (الفقرة 102.4.5). أخيرًا ، يمكن إضافة التفاوتات للتعويض عن التآكل و / أو التآكل ، ويكون سمك هذا البدل وفقًا لتقدير المصمم ويجب أن يكون متسقًا مع العمر المتوقع للأنابيب وفقًا للفقرة 102.4.1.
يوفر الملحق الاختياري IV إرشادات حول التحكم في التآكل ، كما أن الطلاءات الواقية والحماية الكاثودية والعزل الكهربائي (مثل الفلنجات العازلة) كلها طرق لمنع التآكل الخارجي لخطوط الأنابيب المدفونة أو المغمورة ، ويمكن استخدام مثبطات التآكل أو البطانات لمنع التآكل الداخلي ، كما يجب الحرص على استخدام مياه الاختبار الهيدروستاتيكي من حيث درجة النقاء المناسبة ، وإذا كانت الأنابيب مناسبة تمامًا.
قد لا يكون الحد الأدنى لسمك جدار الأنبوب أو الجدول الزمني المطلوب للحسابات السابقة ثابتًا عبر قطر الأنبوب وقد يتطلب مواصفات لجداول مختلفة لأقطار مختلفة. تم تحديد الجدول الزمني المناسب وقيم سماكة الجدار في ASME B36.10 أنبوب الصلب الملحوم وغير الملحوم.
عند تحديد مادة الأنبوب وإجراء الحسابات التي تمت مناقشتها سابقًا ، من المهم التأكد من أن الحد الأقصى لقيم الضغط المسموح بها المستخدمة في الحسابات تتطابق مع المادة المحددة ، على سبيل المثال ، إذا تم تحديد أنبوب الفولاذ المقاوم للصدأ A312304L بشكل غير صحيح بدلاً من أنبوب الفولاذ المقاوم للصدأ A312304 ، فقد يكون سمك الجدار المقدم غير كافٍ بسبب الاختلاف الكبير في الحد الأقصى لقيم الضغط المسموح بها بين المادتين. يجب تحديد الأنابيب غير الملحومة ، وبخلاف ذلك ، قد تقدم الشركة المصنعة / المُركب أنبوبًا ملحومًا ، مما قد يؤدي إلى عدم كفاية سماكة الجدار بسبب انخفاض قيم الضغط القصوى المسموح بها.
على سبيل المثال ، لنفترض أن درجة حرارة تصميم خط الأنابيب هي 300 درجة فهرنهايت وأن ضغط التصميم هو 1200 رطل لكل بوصة مربعة. 2 ″ و 3 ، سيتم استخدام سلك فولاذي كربوني (A53 درجة ب غير ملحومة). حدد خطة الأنابيب المناسبة لتحديدها لتلبية متطلبات ASME B31.1 المعادلة 9 أولاً ، يتم شرح شروط التصميم:
بعد ذلك ، حدد الحد الأقصى لقيم الإجهاد المسموح بها لـ A53 Grade B عند درجات حرارة التصميم المذكورة أعلاه من الجدول A-1. لاحظ أنه يتم استخدام قيمة الأنبوب غير الملحوم لأنه تم تحديد الأنبوب غير الملحوم:
يجب أيضًا إضافة بدل السماكة ، بالنسبة لهذا التطبيق ، يُفترض وجود بدل تآكل ، وسيتم إضافة تفاوت طحن منفصل لاحقًا.
3 بوصات سيتم تحديد الأنبوب أولاً ، بافتراض وجود أنبوب جدول 40 وتحمل طحن بنسبة 12.5٪ ، احسب أقصى ضغط:
أنبوب الجدول 40 مُرضي لـ 3 بوصات أنبوب في ظروف التصميم المحددة أعلاه ، بعد ذلك ، تحقق من 2 بوصة ، يستخدم خط الأنابيب نفس الافتراضات:
2 بوصة في ظل ظروف التصميم المحددة أعلاه ، سوف تتطلب الأنابيب سماكة جدار أكثر سمكًا من الجدول 40 ، جرب 2 بوصة.
في حين أن سمك جدار الأنبوب غالبًا ما يكون العامل المحدد في تصميم الضغط ، لا يزال من المهم التحقق من أن التركيبات والمكونات والوصلات المستخدمة مناسبة لظروف التصميم المحددة.
كقاعدة عامة ، وفقًا للفقرات 104.2 و 104.7.1 و 106 و 107 ، يجب اعتبار جميع الصمامات والتجهيزات والمكونات الأخرى المحتوية على الضغط المصنّعة وفقًا للمعايير المدرجة في الجدول 126.1 مناسبة للاستخدام في ظل ظروف التشغيل العادية أو أقل من تلك المعايير المحددة لتصنيفات الضغط ودرجة الحرارة.
عند تقاطعات الأنابيب ، يوصى باستخدام المحملات ، والمقاطع المستعرضة ، والصلبان ، والمفاصل الملحومة الفرعية ، وما إلى ذلك ، المصنّعة وفقًا للمعايير المدرجة في الجدول 126.1. وفي بعض الحالات ، قد تتطلب تقاطعات خطوط الأنابيب توصيلات فرعية فريدة ، توفر الفقرة 104.3.1 متطلبات إضافية لوصلات الفروع لضمان وجود مواد أنابيب كافية لتحمل الضغط.
لتبسيط التصميم ، قد يختار المصمم ضبط شروط التصميم أعلى لتلبية تصنيف الشفة لفئة ضغط معينة (على سبيل المثال ASME class 150 ، 300 ، إلخ) كما هو محدد بواسطة فئة الضغط ودرجة الحرارة لمواد معينة محددة في ASME B16.5 حواف الأنابيب ووصلات الفلنجات ، أو المعايير المماثلة المدرجة في الجدول 126.1 ، وهذا مقبول طالما أنه لا ينتج عنه زيادة غير ضرورية في سمك الجدار.
جزء مهم من تصميم الأنابيب هو ضمان الحفاظ على السلامة الهيكلية لنظام الأنابيب بمجرد تطبيق تأثيرات الضغط ودرجة الحرارة والقوى الخارجية. غالبًا ما يتم التغاضي عن السلامة الهيكلية للنظام في عملية التصميم ، وإذا لم يتم إجراؤها بشكل جيد ، فيمكن أن تكون أحد الأجزاء الأكثر تكلفة في التصميم ، وتتم مناقشة السلامة الهيكلية بشكل أساسي في مكانين ، الفقرة 104.8: تحليل مكونات خط الأنابيب والفقرة 119: التوسع والمرونة.
تسرد الفقرة 104.8 معادلات الكود الأساسية المستخدمة لتحديد ما إذا كان نظام الأنابيب يتجاوز الضغوط المسموح بها من الكود ، ويشار إلى معادلات الكود هذه عادةً بالأحمال المستمرة ، والأحمال العرضية ، وأحمال الإزاحة ، والحمل المستمر هو تأثير الضغط والوزن على نظام الأنابيب ، الأحمال العرضية هي أحمال مستمرة بالإضافة إلى أحمال الرياح المحتملة ، والأحمال الزلزالية ، وأحمال التضاريس الأخرى التي لا يتم تطبيقها على المدى القصير. في نفس الوقت ، لذلك سيكون كل حمل عرضي حالة تحميل منفصلة في وقت التحليل. أحمال الإزاحة هي تأثيرات النمو الحراري ، أو إزاحة المعدات أثناء التشغيل ، أو أي حمل إزاحة آخر.
تناقش الفقرة 119 كيفية التعامل مع تمدد الأنابيب والمرونة في أنظمة الأنابيب وكيفية تحديد أحمال التفاعل. غالبًا ما تكون مرونة أنظمة الأنابيب هي الأكثر أهمية في توصيلات المعدات ، حيث أن معظم توصيلات المعدات يمكنها فقط تحمل الحد الأدنى من القوة واللحظة المطبقة عند نقطة التوصيل ، وفي معظم الحالات يكون للنمو الحراري لنظام الأنابيب التأثير الأكبر على حمل التفاعل ، لذلك من المهم التحكم في النمو الحراري في النظام وفقًا لذلك.
لاستيعاب مرونة نظام الأنابيب ولضمان دعم النظام بشكل صحيح ، فمن الممارسات الجيدة دعم الأنابيب الفولاذية وفقًا للجدول 121.5. إذا سعى المصمم إلى تلبية تباعد الدعم القياسي لهذا الجدول ، فإنه ينجز ثلاثة أشياء: تقليل انحراف الوزن الذاتي ، وتقليل الأحمال المستمرة ، وزيادة الضغط المتاح لأحمال الإزاحة. يساعد تقليد انحراف الوزن الذاتي على تقليل فرصة التكثيف في الأنابيب التي تحمل البخار أو الغاز ، واتباع توصيات التباعد الواردة في الجدول 121.5 يسمح أيضًا للمصمم بتقليل الضغط المستمر في الأنابيب إلى ما يقرب من 50٪ من القيمة المستمرة المسموح بها للكود ، ووفقًا للمعادلة 1 ب ، فإن الضغط المسموح به لأحمال الإزاحة يرتبط عكسيًا بالأحمال المستمرة ، وبالتالي ، يمكن تقليل تحمل الضغط المستدام الموصى به للحد الأقصى.
للمساعدة في ضمان مراعاة أحمال تفاعل نظام الأنابيب بشكل صحيح واستيفاء ضغوط الكود ، تتمثل الطريقة الشائعة في إجراء تحليل إجهاد الأنابيب بمساعدة الكمبيوتر للنظام ، وهناك العديد من حزم برامج تحليل ضغط خطوط الأنابيب المختلفة المتاحة ، مثل Bentley AutoPIPE أو Intergraph Caesar II أو Piping Solutions Tri-Flex أو أحد حزم الضغط الأخرى المتاحة تجاريًا. لإجراء التغييرات اللازمة على التكوين. يوضح الشكل 4 مثالاً لنمذجة وتحليل قسم من خط الأنابيب.
عند تصميم نظام جديد ، يحدد مصممو النظام عادةً أن جميع الأنابيب والمكونات يجب أن تكون مُصنعة وملحومة ومُجمَّعة وما إلى ذلك وفقًا لما يتطلبه أي كود مستخدم ، ومع ذلك ، في بعض عمليات التعديل التحديثي أو التطبيقات الأخرى ، قد يكون من المفيد للمهندس المعين تقديم إرشادات حول تقنيات تصنيع معينة ، كما هو موضح في الفصل الخامس.
من المشكلات الشائعة التي تواجه تطبيقات التعديل التحديثي التسخين المسبق للحام (الفقرة 131) والمعالجة الحرارية بعد اللحام (الفقرة 132). ومن بين الفوائد الأخرى ، تُستخدم هذه المعالجات الحرارية لتخفيف الضغط ومنع التصدع وزيادة قوة اللحام ، وتشمل العناصر التي تؤثر على متطلبات المعالجة الحرارية قبل اللحام وبعده ، على سبيل المثال لا الحصر ، ما يلي: بالنسبة للتسخين المسبق ، توفر الفقرة 131 الحد الأدنى لدرجة الحرارة التي يجب تسخين المعدن الأساسي إليها قبل حدوث اللحام. بالنسبة لـ PWHT ، يوفر الجدول 132 نطاق درجة حرارة التثبيت وطول الوقت للاحتفاظ بمنطقة اللحام. يجب أن تتبع معدلات التسخين والتبريد وطرق قياس درجة الحرارة وتقنيات التسخين والإجراءات الأخرى بدقة الإرشادات الموضحة في الكود ، ويمكن أن تحدث تأثيرات ضارة غير متوقعة على المنطقة الملحومة بسبب فشل التسخين بشكل صحيح.
هناك مجال آخر محتمل للقلق في أنظمة الأنابيب المضغوطة وهو انحناءات الأنابيب ، حيث يمكن أن تتسبب أنابيب الثني في ترقق الجدار ، مما يؤدي إلى عدم كفاية سماكة الجدار ، ووفقًا للفقرة 102.4.5 ، يسمح الكود بالانحناءات طالما أن الحد الأدنى لسمك الجدار يلبي نفس الصيغة المستخدمة لحساب الحد الأدنى لسمك الجدار للأنبوب المستقيم ، وعادةً ما يتم إضافة بدل لمراعاة سمك الجدار ، كما أن الجدول 102.4.5 يوفر بدلات خفض الانحناءات المسبق أو التقليل من الانحناءات المختلفة. 129 يقدم إرشادات حول تصنيع الأكواع.
بالنسبة للعديد من أنظمة أنابيب الضغط ، من الضروري تركيب صمام أمان أو صمام تنفيس لمنع الضغط الزائد في النظام. بالنسبة لهذه التطبيقات ، يعد الملحق الاختياري II: قواعد تصميم تركيب صمام الأمان مصدرًا ذا قيمة كبيرة ولكنه في بعض الأحيان غير معروف.
وفقًا للفقرة II-1.2 ، تتميز صمامات الأمان بإجراء منبثق مفتوح بالكامل لخدمة الغاز أو البخار ، بينما تفتح صمامات الأمان بالنسبة للضغط الساكن عند المنبع وتستخدم بشكل أساسي للخدمة السائلة.
تتميز وحدات صمام الأمان بكونها أنظمة تفريغ مفتوحة أو مغلقة ، ففي العادم المفتوح ، عادةً ما يستنفد الكوع الموجود عند مخرج صمام الأمان في أنبوب العادم إلى الغلاف الجوي ، وعادةً ما ينتج عن ذلك ضغط خلفي أقل ، إذا تم إنشاء ضغط رجعي كافٍ في أنبوب العادم ، فقد يتم طرد جزء من غاز العادم أو دفعه للخارج من فتحة مدخل أنبوب العادم ، ويجب أن يكون حجم أنبوب تصريف العادم كبيرًا بما يكفي لإغلاق أنبوب العادم. في خط التهوية ، مما قد يتسبب في انتشار موجات الضغط. في الفقرة II-2.2.2 ، يوصى بأن يكون الضغط التصميمي لخط التفريغ المغلق أكبر مرتين على الأقل من ضغط التشغيل في الحالة المستقرة ، يوضح الشكلان 5 و 6 تركيب صمام الأمان مفتوحًا ومغلقًا على التوالي.
قد تخضع تركيبات صمام الأمان لقوى مختلفة كما تم تلخيصها في الفقرة 2-2 ، وتشمل هذه القوى تأثيرات التمدد الحراري ، والتفاعل بين صمامات التنفيس المتعددة التي تنفث في نفس الوقت ، والآثار الزلزالية و / أو الاهتزازية ، وتأثيرات الضغط أثناء أحداث تخفيف الضغط ، وعلى الرغم من أن الضغط التصميمي حتى مخرج صمام الأمان يجب أن يتطابق مع الضغط التصميمي للأنبوب السفلي ، إلا أن ضغط التصميم في نظام التفريغ يعتمد على خصائص نظام التصريف والضغط. كوع التفريغ ومدخل أنبوب التفريغ ومخرج أنبوب التفريغ لأنظمة التفريغ المفتوحة والمغلقة.باستخدام هذه المعلومات ، يمكن حساب قوى التفاعل في نقاط مختلفة في نظام العادم وحسابها.
يتم توفير مثال لمشكلة تطبيق التفريغ المفتوح في الفقرة II-7. توجد طرق أخرى لحساب خصائص التدفق في أنظمة تصريف صمام التصريف ، ويتم تحذير القارئ للتحقق من أن الطريقة المستخدمة محافظة بدرجة كافية. تم وصف إحدى هذه الطرق بواسطة GS Liao في "تحليل مجموعة عادم صمام تخفيف الضغط وسلامة محطة الطاقة" التي نشرتها ASME في مجلة الهندسة الكهربائية ، أكتوبر 1975.
يجب أن يحافظ موقع صمام الأمان على مسافة دنيا من الأنبوب المستقيم من أي منعطف ، وتعتمد هذه المسافة الدنيا على خدمة وهندسة النظام كما هو محدد في الفقرة II-5.2.1 بالنسبة للتركيبات ذات صمامات التنفيس المتعددة ، تعتمد التباعد الموصى به لوصلات فرع الصمام على نصف قطر الفرع وأنابيب الخدمة ، كما هو موضح في الملاحظة (10) (ج) من الجدول D-1. لتقليل آثار التمدد الحراري والتفاعلات الزلزالية. يمكن العثور على ملخص لهذه الاعتبارات التصميمية وغيرها في تصميم مجموعات صمامات الأمان في الفقرة II-5.
من الواضح أنه لا يمكن تغطية جميع متطلبات تصميم ASME B31 في نطاق هذه المقالة ، ولكن يجب على أي مهندس مُعين مشارك في تصميم نظام أنابيب الضغط أن يكون على دراية برمز التصميم هذا ، ونأمل مع المعلومات الواردة أعلاه أن يجد القراء ASME B31 موردًا أكثر قيمة ويمكن الوصول إليه.
Monte K. Engelkemier هو قائد المشروع في Stanley Consultants ، وهو عضو في Iowa Engineering Society و NSPE و ASME ، ويعمل في لجنة B31.1 لرمز الأنابيب الكهربائية واللجنة الفرعية ، ولديه أكثر من 12 عامًا من الخبرة العملية في تخطيط وتصميم نظام الأنابيب وتقييمه وتحليل الإجهاد ، ويمتلك ستان ويلكي خبرة في مجال التصميم الميكانيكي على مدار 6 سنوات. عملاء مؤسسيين وصناعيين وعضو في ASME وجمعية هندسة أيوا.
هل لديك خبرة وخبرة في الموضوعات التي يتم تناولها في هذا المحتوى؟ يجب أن تفكر في المساهمة في فريق تحرير CFE Media الخاص بنا والحصول على التقدير الذي تستحقه أنت وشركتك. انقر هنا لبدء العملية.