Κατά το σχεδιασμό ενός συστήματος σωληνώσεων υπό πίεση, ο εξουσιοδοτών μηχανικός θα προσδιορίζει συχνά ότι οι σωληνώσεις του συστήματος πρέπει να συμμορφώνονται με ένα ή περισσότερα μέρη του Κώδικα σωληνώσεων πίεσης ASME B31. Πώς οι μηχανικοί ακολουθούν σωστά τις απαιτήσεις κώδικα όταν σχεδιάζουν συστήματα σωληνώσεων;
Αρχικά, ο μηχανικός πρέπει να καθορίσει ποια προδιαγραφή σχεδίασης πρέπει να επιλεγεί. Για συστήματα σωληνώσεων υπό πίεση, αυτό δεν περιορίζεται απαραίτητα στο ASME B31. Άλλοι κωδικοί που εκδίδονται από ASME, ANSI, NFPA ή άλλους κυβερνητικούς οργανισμούς μπορεί να διέπονται από την τοποθεσία του έργου, την εφαρμογή κ.λπ. Στο ASME B31, υπάρχουν επί του παρόντος επτά ξεχωριστές ενότητες σε ισχύ.
ASME B31.1 Ηλεκτρικές σωληνώσεις: Αυτή η ενότητα καλύπτει σωληνώσεις σε σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, βιομηχανικές και θεσμικές εγκαταστάσεις, συστήματα γεωθερμικής θέρμανσης και συστήματα κεντρικής και κεντρικής θέρμανσης και ψύξης. Περιλαμβάνει εξωτερικές σωληνώσεις λέβητα και εξωτερικές σωληνώσεις χωρίς λέβητα που χρησιμοποιούνται για την εγκατάσταση λεβήτων ASME Section I. Αυτή η ενότητα δεν ισχύει για εξοπλισμό διανομής χαμηλής πίεσης που καλύπτεται από τον κώδικα και AS διάφορα άλλα συστήματα που περιγράφονται στην παράγραφο 100.1.3 του ASME B31.1. Η προέλευση του ASME B31.1 εντοπίζεται στη δεκαετία του 1920, με την πρώτη επίσημη έκδοση που δημοσιεύτηκε το 1935. Σημειώστε ότι η πρώτη έκδοση, συμπεριλαμβανομένων των παραρτημάτων, ήταν λιγότερο από 30 σελίδες και η τρέχουσα εκτενής σελίδα είναι πάνω από 30 σελίδες.
ASME B31.3 Σωληνώσεις διεργασίας: Αυτή η ενότητα καλύπτει τις σωληνώσεις σε διυλιστήρια.φυτά χημικών, φαρμακευτικών, κλωστοϋφαντουργικών, χαρτιού, ημιαγωγών και κρυογονικών προϊόντων.και σχετικές εγκαταστάσεις επεξεργασίας και τερματικά. Αυτό το τμήμα είναι πολύ παρόμοιο με το ASME B31.1, ειδικά κατά τον υπολογισμό του ελάχιστου πάχους τοιχώματος για ευθύγραμμους σωλήνες. Αυτό το τμήμα ήταν αρχικά μέρος του B31.1 και κυκλοφόρησε για πρώτη φορά ξεχωριστά το 1959.
ASME B31.4 Συστήματα μεταφοράς αγωγών για υγρά και πολτό: Αυτή η ενότητα καλύπτει σωληνώσεις που μεταφέρουν κυρίως υγρά προϊόντα μεταξύ εγκαταστάσεων και τερματικών, και εντός τερματικών, άντλησης, κλιματισμού και σταθμών μέτρησης. Αυτό το τμήμα ήταν αρχικά μέρος του B31.1 και κυκλοφόρησε για πρώτη φορά ξεχωριστά το 1959.
ASME B31.5 Σωληνώσεις ψύξης και εξαρτήματα μεταφοράς θερμότητας: Αυτή η ενότητα καλύπτει τις σωληνώσεις για ψυκτικά και δευτερεύοντα ψυκτικά. Αυτό το τμήμα ήταν αρχικά μέρος του B31.1 και κυκλοφόρησε για πρώτη φορά ξεχωριστά το 1962.
ASME B31.8 Συστήματα σωληνώσεων μεταφοράς και διανομής αερίου: Περιλαμβάνει σωληνώσεις για τη μεταφορά κυρίως αέριων προϊόντων μεταξύ πηγών και τερματικών, συμπεριλαμβανομένων συμπιεστών, σταθμών κλιματισμού και μέτρησης.και σωληνώσεις συλλογής αερίου. Αυτό το τμήμα ήταν αρχικά μέρος του B31.1 και κυκλοφόρησε για πρώτη φορά ξεχωριστά το 1955.
ASME B31.9 Σωληνώσεις υπηρεσιών κτιρίων: Αυτή η ενότητα καλύπτει σωληνώσεις που απαντώνται συνήθως σε βιομηχανικά, θεσμικά, εμπορικά και δημόσια κτίρια.και κατοικίες πολλαπλών μονάδων που δεν απαιτούν τα εύρη μεγέθους, πίεσης και θερμοκρασίας που καλύπτονται στο ASME B31.1. Αυτή η ενότητα είναι παρόμοια με τα ASME B31.1 και B31.3, αλλά είναι λιγότερο συντηρητική (ειδικά κατά τον υπολογισμό του ελάχιστου πάχους τοιχώματος) και περιέχει λιγότερες λεπτομέρειες. Περιορίζεται σε εφαρμογές χαμηλής πίεσης και χαμηλής θερμοκρασίας. 982.
ASME B31.12 Σωληνώσεις και σωληνώσεις υδρογόνου: Αυτή η ενότητα καλύπτει τις σωληνώσεις στην υπηρεσία αερίου και υγρού υδρογόνου και τις σωληνώσεις στην υπηρεσία αερίου υδρογόνου. Αυτή η ενότητα δημοσιεύθηκε για πρώτη φορά το 2008.
Το ποιος κώδικας σχεδίασης πρέπει να χρησιμοποιηθεί εξαρτάται τελικά από τον ιδιοκτήτη. Η εισαγωγή στο ASME B31 αναφέρει, "Είναι ευθύνη του ιδιοκτήτη να επιλέξει το τμήμα κώδικα που προσεγγίζει περισσότερο την προτεινόμενη εγκατάσταση σωληνώσεων."Σε ορισμένες περιπτώσεις, "μπορεί να ισχύουν πολλαπλές ενότητες κώδικα σε διαφορετικά τμήματα της εγκατάστασης."
Η έκδοση 2012 του ASME B31.1 θα χρησιμεύσει ως η κύρια αναφορά για τις επόμενες συζητήσεις. Σκοπός αυτού του άρθρου είναι να καθοδηγήσει τον καθορισμένο μηχανικό μέσα από μερικά από τα κύρια βήματα για το σχεδιασμό ενός συστήματος σωληνώσεων πίεσης συμβατό με ASME B31. Ακολουθώντας τις οδηγίες του ASME B31.1 παρέχει μια καλή αναπαράσταση του γενικού σχεδιασμού του συστήματος39. Το υπόλοιπο του ASME B31 χρησιμοποιείται σε στενότερες εφαρμογές, κυρίως για συγκεκριμένα συστήματα ή εφαρμογές, και δεν θα συζητηθεί περαιτέρω. Αν και τα βασικά βήματα στη διαδικασία σχεδιασμού θα επισημανθούν εδώ, αυτή η συζήτηση δεν είναι εξαντλητική και ο πλήρης κώδικας πρέπει πάντα να αναφέρεται κατά τη σχεδίαση του συστήματος. Όλες οι αναφορές στο κείμενο αναφέρονται στο ASME B31.1, εκτός εάν αναφέρεται διαφορετικά.
Μετά την επιλογή του σωστού κωδικού, ο σχεδιαστής του συστήματος πρέπει επίσης να εξετάσει τυχόν απαιτήσεις σχεδιασμού για το συγκεκριμένο σύστημα. Η παράγραφος 122 (Μέρος 6) παρέχει απαιτήσεις σχεδιασμού που σχετίζονται με συστήματα που απαντώνται συνήθως σε εφαρμογές ηλεκτρικών σωληνώσεων, όπως ατμός, νερό τροφοδοσίας, συστήματα εκτόνωσης και εκτόνωσης, σωληνώσεις οργάνων και συστήματα εκτόνωσης πίεσης. Το 22 περιλαμβάνει απαιτήσεις πίεσης και θερμοκρασίας για το σύστημα, καθώς και διάφορους περιορισμούς δικαιοδοσίας που οριοθετούνται μεταξύ του σώματος του λέβητα, των εξωτερικών σωληνώσεων του λέβητα και των εξωτερικών σωληνώσεων εκτός λέβητα που συνδέονται με τις σωληνώσεις λέβητα ASME Section I.ορισμός. Το σχήμα 2 δείχνει αυτούς τους περιορισμούς του λέβητα τυμπάνου.
Ο σχεδιαστής του συστήματος πρέπει να καθορίσει την πίεση και τη θερμοκρασία στην οποία θα λειτουργεί το σύστημα και τις συνθήκες που θα πρέπει να σχεδιαστεί ώστε να πληροί.
Σύμφωνα με την παράγραφο 101.2, η εσωτερική πίεση σχεδιασμού δεν πρέπει να είναι μικρότερη από τη μέγιστη συνεχή πίεση εργασίας (MSOP) εντός του συστήματος σωληνώσεων, συμπεριλαμβανομένης της επίδρασης της στατικής κεφαλής. Ο σωλήνας πρέπει να είναι σχεδιασμένος να αντέχει την εξωτερική πίεση ή να λαμβάνονται μέτρα για να σπάσει το κενό. Σε περιπτώσεις όπου η διαστολή του ρευστού μπορεί να αυξήσει την πίεση, τα συστήματα σωληνώσεων πρέπει να σχεδιάζονται ώστε να αντέχουν την αυξημένη πίεση ή να λαμβάνονται μέτρα για την εκτόνωση της υπερβολικής πίεσης.
Ξεκινώντας στην Ενότητα 101.3.2, η θερμοκρασία μετάλλου για το σχεδιασμό των σωληνώσεων πρέπει να είναι αντιπροσωπευτική των αναμενόμενων μέγιστων συνθηκών διατήρησης. Για απλότητα, θεωρείται γενικά ότι η θερμοκρασία του μετάλλου είναι ίση με τη θερμοκρασία του ρευστού. Εάν είναι επιθυμητό, ​​η μέση θερμοκρασία μετάλλου μπορεί να χρησιμοποιηθεί εφόσον είναι γνωστή η θερμοκρασία του εξωτερικού τοιχώματος.
Συχνά, οι σχεδιαστές προσθέτουν ένα περιθώριο ασφαλείας στη μέγιστη πίεση και/ή θερμοκρασία εργασίας. Το μέγεθος του περιθωρίου εξαρτάται από την εφαρμογή. Είναι επίσης σημαντικό να λαμβάνονται υπόψη οι περιορισμοί υλικού κατά τον προσδιορισμό της θερμοκρασίας σχεδιασμού. Ο καθορισμός υψηλών θερμοκρασιών σχεδιασμού (άνω των 750 F) μπορεί να απαιτεί τη χρήση υλικών κραμάτων αντί του πιο τυπικού ανθρακούχου χάλυβα. παρέχουν μόνο τιμές τάσης έως 800 F. Η παρατεταμένη έκθεση του ανθρακούχου χάλυβα σε θερμοκρασίες άνω των 800 F μπορεί να προκαλέσει την ενανθράκωση του σωλήνα, καθιστώντας τον πιο εύθραυστο και επιρρεπή σε αστοχία. Εάν λειτουργεί πάνω από 800 F, θα πρέπει επίσης να ληφθεί υπόψη η επιταχυνόμενη ζημιά ερπυσμού που σχετίζεται με τον ανθρακούχο χάλυβα. Δείτε την παράγραφο 124 για μια πλήρη συζήτηση του υλικού ορίων θερμοκρασίας.
Μερικές φορές οι μηχανικοί μπορούν επίσης να καθορίσουν τις πιέσεις δοκιμής για κάθε σύστημα. Η παράγραφος 137 παρέχει καθοδήγηση σχετικά με τις δοκιμές καταπόνησης. Συνήθως, η υδροστατική δοκιμή καθορίζεται σε 1,5 φορές την πίεση σχεδιασμού.Ωστόσο, η στεφάνη και οι διαμήκεις τάσεις στις σωληνώσεις δεν πρέπει να υπερβαίνουν το 90% της αντοχής διαρροής του υλικού στην παράγραφο 102.3.3 (Β) κατά τη δοκιμή πίεσης.Συμφωνώ, αυτό είναι αποδεκτό.
Μόλις καθοριστούν οι συνθήκες σχεδιασμού, μπορεί να καθοριστεί η σωλήνωση. Το πρώτο πράγμα που πρέπει να αποφασίσετε είναι ποιο υλικό θα χρησιμοποιήσετε. Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, διαφορετικά υλικά έχουν διαφορετικά όρια θερμοκρασίας. Η παράγραφος 105 παρέχει πρόσθετους περιορισμούς σε διάφορα υλικά σωληνώσεων. Η επιλογή υλικού εξαρτάται επίσης από το ρευστό του συστήματος, όπως κράματα νικελίου σε εφαρμογές διαβρωτικών χημικών σωληνώσεων, ανοξείδωτο χάλυβα ή ανοξείδωτο χάλυβα για αποφυγή καθαρού οργάνου. Η διάβρωση με επιτάχυνση ροής. Η διάβρωση με επιτάχυνση ροής (FAC) είναι ένα φαινόμενο διάβρωσης/διάβρωσης που έχει αποδειχθεί ότι προκαλεί σοβαρή λέπτυνση τοιχώματος και αστοχία σωλήνων σε ορισμένα από τα πιο κρίσιμα συστήματα σωληνώσεων. Η αποτυχία να εξεταστεί σωστά η αραίωση των εξαρτημάτων υδραυλικών εγκαταστάσεων μπορεί και είχε σοβαρές συνέπειες, όπως το 2007, όταν οι εργάτες θερμάνθηκαν και οι σωλήνες κατά την υπερθέρμανση του σταθμού AN τραυματίζοντας έναν τρίτο.
Η εξίσωση 7 και η εξίσωση 9 στην παράγραφο 104.1.1 ορίζουν το ελάχιστο απαιτούμενο πάχος τοιχώματος και τη μέγιστη εσωτερική πίεση σχεδιασμού, αντίστοιχα, για ίσιο σωλήνα που υπόκειται σε εσωτερική πίεση. Οι μεταβλητές σε αυτές τις εξισώσεις περιλαμβάνουν τη μέγιστη επιτρεπόμενη τάση (από το Υποχρεωτικό Παράρτημα A), την εξωτερική διάμετρο του σωλήνα, τον παράγοντα υλικού (όπως φαίνεται στον Πίνακα 104.1 επιπλέον πάχος). Ο καθορισμός του κατάλληλου υλικού σωληνώσεων, της ονομαστικής διαμέτρου και του πάχους τοιχώματος μπορεί να είναι μια επαναληπτική διαδικασία που μπορεί επίσης να περιλαμβάνει την ταχύτητα του υγρού, την πτώση πίεσης και το κόστος σωληνώσεων και άντλησης. Ανεξάρτητα από την εφαρμογή, πρέπει να επαληθευτεί το ελάχιστο απαιτούμενο πάχος τοιχώματος.
Μπορεί να προστεθεί επιπλέον περιθώριο πάχους για την αντιστάθμιση για διάφορους λόγους, συμπεριλαμβανομένου του FAC. Ενδέχεται να απαιτούνται δικαιώματα λόγω αφαίρεσης σπειρωμάτων, σχισμών κ.λπ. υλικού που απαιτείται για την κατασκευή μηχανικών αρμών. λυγισμός λόγω υπερτιθέμενων φορτίων ή άλλων αιτιών που συζητούνται στην παράγραφο 102.4.4. Μπορούν επίσης να προστεθούν δικαιώματα για να ληφθούν υπόψη οι συγκολλημένοι σύνδεσμοι (παράγραφος 102.4.3) και οι αγκώνες (παράγραφος 102.4.5). Τέλος, μπορούν να προστεθούν ανοχές για να αντισταθμιστεί η διάβρωση και/ή η διάβρωση του δίσκου. διάρκεια ζωής των σωληνώσεων σύμφωνα με την παράγραφο 102.4.1.
Το προαιρετικό παράρτημα IV παρέχει οδηγίες για τον έλεγχο της διάβρωσης. Προστατευτικές επιστρώσεις, καθοδική προστασία και ηλεκτρική απομόνωση (όπως μονωτικές φλάντζες) είναι όλες μέθοδοι πρόληψης της εξωτερικής διάβρωσης θαμμένων ή βυθισμένων αγωγών. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν αναστολείς διάβρωσης ή επενδύσεις για την αποφυγή εσωτερικής διάβρωσης. στατική δοκιμή.
Το ελάχιστο πάχος τοιχώματος σωλήνα ή χρονοδιάγραμμα που απαιτείται για προηγούμενους υπολογισμούς μπορεί να μην είναι σταθερό σε όλη τη διάμετρο του σωλήνα και μπορεί να απαιτεί προδιαγραφές για διαφορετικά χρονοδιαγράμματα για διαφορετικές διαμέτρους. Το κατάλληλο χρονοδιάγραμμα και οι τιμές πάχους τοιχώματος ορίζονται στο ASME B36.10 Συγκολλημένος και Σφυρηλατημένος Χάλυβας Χωρίς Ραφή.
Κατά τον καθορισμό του υλικού του σωλήνα και την εκτέλεση των υπολογισμών που συζητήθηκαν προηγουμένως, είναι σημαντικό να διασφαλιστεί ότι οι μέγιστες επιτρεπόμενες τιμές τάσης που χρησιμοποιούνται στους υπολογισμούς ταιριάζουν με το καθορισμένο υλικό. Για παράδειγμα, εάν ο σωλήνας από ανοξείδωτο χάλυβα A312 304L έχει οριστεί εσφαλμένα ως A312 304 από ανοξείδωτο χάλυβα, η σημαντική διαφορά στο πάχος του τοιχώματος σε δύο οφειλόμενα υλικά μπορεί να είναι η σημαντική διαφορά στο πάχος του τοιχώματος. Ομοίως, η μέθοδος κατασκευής του σωλήνα πρέπει να προσδιορίζεται κατάλληλα. Για παράδειγμα, εάν χρησιμοποιείται η μέγιστη επιτρεπόμενη τιμή τάσης για σωλήνα χωρίς ραφή για τον υπολογισμό, θα πρέπει να καθοριστεί ο σωλήνας χωρίς ραφή. Διαφορετικά, ο κατασκευαστής/εγκαταστάτης μπορεί να προσφέρει συγκολλημένο σωλήνα με ραφή, το οποίο μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα ανεπαρκές πάχος τοιχώματος λόγω χαμηλότερης μέγιστης επιτρεπόμενης τιμής τάσης.
Για παράδειγμα, ας υποθέσουμε ότι η θερμοκρασία σχεδιασμού του αγωγού είναι 300 F και η πίεση σχεδιασμού είναι 1.200 psig. 2″ και 3″. Θα χρησιμοποιηθεί σύρμα από ανθρακούχο χάλυβα (A53 Grade B χωρίς ραφή). Καθορίστε το κατάλληλο σχέδιο σωληνώσεων που θα καθορίσετε για να πληροί τις απαιτήσεις του ASME B31.1 εξηγείται η εξίσωση σχεδιασμού, 9.
Στη συνέχεια, προσδιορίστε τις μέγιστες επιτρεπόμενες τιμές τάσης για A53 Grade B στις παραπάνω θερμοκρασίες σχεδιασμού από τον Πίνακα A-1. Λάβετε υπόψη ότι η τιμή για σωλήνα χωρίς ραφή χρησιμοποιείται επειδή καθορίζεται ο σωλήνας χωρίς ραφή:
Πρέπει επίσης να προστεθεί περιθώριο πάχους. Για αυτήν την εφαρμογή, θεωρείται όριο διάβρωσης 1/16 ίντσας. Αργότερα θα προστεθεί ξεχωριστή ανοχή φρεζαρίσματος.
3 ίντσες. Ο σωλήνας θα καθοριστεί πρώτα. Υποθέτοντας ότι ένας σωλήνας προγράμματος 40 και μια ανοχή άλεσης 12,5%, υπολογίστε τη μέγιστη πίεση:
Ο σωλήνας προγράμματος 40 είναι ικανοποιητικός για σωλήνα 3 ιντσών στις συνθήκες σχεδιασμού που καθορίζονται παραπάνω. Στη συνέχεια, ελέγξτε τις 2 ίντσες. Ο αγωγός χρησιμοποιεί τις ίδιες υποθέσεις:
2 ίντσες. Κάτω από τις συνθήκες σχεδιασμού που καθορίζονται παραπάνω, οι σωληνώσεις θα απαιτούν παχύτερο πάχος τοιχώματος από το Πρόγραμμα 40. Δοκιμάστε 2 ίντσες. Πρόγραμμα 80 Σωλήνες:
Ενώ το πάχος του τοιχώματος του σωλήνα είναι συχνά ο περιοριστικός παράγοντας στο σχεδιασμό της πίεσης, εξακολουθεί να είναι σημαντικό να επαληθεύεται ότι τα εξαρτήματα, τα εξαρτήματα και οι συνδέσεις που χρησιμοποιούνται είναι κατάλληλα για τις καθορισμένες συνθήκες σχεδιασμού.
Κατά γενικό κανόνα, σύμφωνα με τις παραγράφους 104.2, 104.7.1, 106 και 107, όλες οι βαλβίδες, τα εξαρτήματα και άλλα εξαρτήματα που περιέχουν πίεση που κατασκευάζονται σύμφωνα με τα πρότυπα που παρατίθενται στον Πίνακα 126.1 θα θεωρούνται κατάλληλα για χρήση υπό κανονικές συνθήκες λειτουργίας ή κάτω από αυτά τα πρότυπα που οι κατασκευαστές ενδέχεται να επιβάλλουν αυστηρές προδιαγραφές πίεσης-θερμοκρασίας. Εάν υπάρχουν όρια στις αποκλίσεις από την κανονική λειτουργία από εκείνα που καθορίζονται στο ASME B31.1, ισχύουν τα αυστηρότερα όρια.
Σε διασταυρώσεις σωλήνων, συνιστώνται τα tees, οι εγκάρσιες, οι διακλαδώσεις, οι συγκολλημένες ενώσεις διακλαδώσεων, κ.λπ., που κατασκευάζονται σύμφωνα με τα πρότυπα που αναφέρονται στον Πίνακα 126.1. Σε ορισμένες περιπτώσεις, οι διασταυρώσεις αγωγών μπορεί να απαιτούν μοναδικές συνδέσεις διακλάδωσης. Η παράγραφος 104.3.1 παρέχει πρόσθετες απαιτήσεις για συνδέσεις διακλάδωσης για να διασφαλιστεί ότι υπάρχει επαρκής πίεση υλικού σωληνώσεων.
Για να απλοποιήσει τη σχεδίαση, ο σχεδιαστής μπορεί να επιλέξει να ορίσει τις συνθήκες σχεδιασμού υψηλότερες για να πληροί την ονομαστική φλάντζα μιας συγκεκριμένης κατηγορίας πίεσης (π.χ. κλάση ASME 150, 300, κ.λπ.) όπως ορίζεται από την κατηγορία πίεσης-θερμοκρασίας για συγκεκριμένα υλικά που καθορίζονται στο ASME B16 .5 Φλάντζες σωλήνων και αρμοί φλάντζας, ή παρόμοια πρότυπα1 δεν είναι αποδεκτό ως επιμήκυνση. πάχος τοιχώματος ή σχέδια άλλων εξαρτημάτων.
Ένα σημαντικό μέρος του σχεδιασμού των σωληνώσεων είναι η διασφάλιση ότι η δομική ακεραιότητα του συστήματος σωληνώσεων διατηρείται μόλις εφαρμοστούν τα αποτελέσματα της πίεσης, της θερμοκρασίας και των εξωτερικών δυνάμεων. Η δομική ακεραιότητα του συστήματος συχνά παραβλέπεται στη διαδικασία σχεδιασμού και, εάν δεν γίνει σωστά, μπορεί να είναι ένα από τα πιο ακριβά μέρη του σχεδιασμού. Η ακεραιότητα της δομής συζητείται κυρίως σε δύο σημεία: Επέκταση και Ευελιξία.
Η παράγραφος 104.8 παραθέτει τους βασικούς τύπους κωδικών που χρησιμοποιούνται για να καθοριστεί εάν ένα σύστημα σωληνώσεων υπερβαίνει τις επιτρεπόμενες τάσεις του κώδικα. Αυτές οι εξισώσεις κώδικα αναφέρονται συνήθως ως συνεχή φορτία, περιστασιακά φορτία και φορτία μετατόπισης. Το παρατεταμένο φορτίο είναι η επίδραση της πίεσης και του βάρους σε ένα σύστημα σωληνώσεων. Θεωρείται ότι κάθε παρεπόμενο φορτίο που εφαρμόζεται δεν θα επενεργεί σε άλλα παρεμπίπτοντα φορτία ταυτόχρονα, επομένως κάθε παρεπόμενο φορτίο θα είναι ξεχωριστή περίπτωση φορτίου τη στιγμή της ανάλυσης. Τα φορτία μετατόπισης είναι οι επιπτώσεις της θερμικής ανάπτυξης, της μετατόπισης του εξοπλισμού κατά τη λειτουργία ή οποιουδήποτε άλλου φορτίου μετατόπισης.
Η παράγραφος 119 εξετάζει τον τρόπο χειρισμού της διαστολής και της ευελιξίας σωλήνων στα συστήματα σωληνώσεων και τον τρόπο προσδιορισμού των φορτίων αντίδρασης. Η ευελιξία των συστημάτων σωληνώσεων είναι συχνά πιο σημαντική στις συνδέσεις εξοπλισμού, καθώς οι περισσότερες συνδέσεις εξοπλισμού μπορούν να αντέξουν μόνο την ελάχιστη ποσότητα δύναμης και ροπής που εφαρμόζεται στο σημείο σύνδεσης.
Για να ικανοποιηθεί η ευελιξία του συστήματος σωληνώσεων και για να διασφαλιστεί ότι το σύστημα υποστηρίζεται σωστά, είναι καλή πρακτική να υποστηρίζονται χαλύβδινοι σωλήνες σύμφωνα με τον Πίνακα 121.5. Εάν ένας σχεδιαστής προσπαθεί να τηρήσει την τυπική απόσταση στήριξης για αυτόν τον πίνακα, επιτυγχάνει τρία πράγματα: ελαχιστοποιεί την εκτροπή αυτο-βάρους, μειώνει τις παρατεταμένες καταπονήσεις στη θέση στήριξης και αυξάνει τις παρατεταμένες τάσεις στήριξης στις διαθέσιμες θέσεις. 121,5, συνήθως θα έχει ως αποτέλεσμα λιγότερο από 1/8 ίντσα αυτο-βάρους μετατόπιση ή κλίση μεταξύ των στηριγμάτων του σωλήνα. Η ελαχιστοποίηση της εκτροπής αυτο-βάρους συμβάλλει στη μείωση της πιθανότητας συμπύκνωσης σε σωλήνες που μεταφέρουν ατμό ή αέριο. Ακολουθώντας τις συστάσεις απόστασης στον Πίνακα 121,5 επιτρέπεται επίσης η συνεχής τιμή του σχεδιασμού να μειωθεί κατά προσέγγιση η σταθερή τιμή του σχεδιασμού σε 0 .Σύμφωνα με την εξίσωση 1Β, η επιτρεπόμενη τάση για φορτία μετατόπισης σχετίζεται αντιστρόφως με τα παρατεταμένα φορτία. Συνεπώς, ελαχιστοποιώντας το παρατεταμένο φορτίο, μπορεί να μεγιστοποιηθεί η ανοχή μετατόπισης σε τάση. Η συνιστώμενη απόσταση για στηρίγματα σωλήνων φαίνεται στο Σχήμα 3.
Για να διασφαλιστεί ότι τα φορτία αντίδρασης του συστήματος σωληνώσεων λαμβάνονται σωστά και ότι καλύπτονται οι τάσεις στον κώδικα, μια κοινή μέθοδος είναι η εκτέλεση ανάλυσης τάσεων σωληνώσεων με τη βοήθεια υπολογιστή του συστήματος. Υπάρχουν διαθέσιμα πολλά διαφορετικά πακέτα λογισμικού ανάλυσης τάσης αγωγού, όπως Bentley AutoPIPE, Intergraph Caesar II, Piping Solutions Tri-Flex ή ένα από τα άλλα εμπορικά διαθέσιμα πλεονεκτήματα της χρήσης της ανάλυσης καταπόνησης. μοντέλο στοιχείου του συστήματος σωληνώσεων για εύκολη επαλήθευση και δυνατότητα πραγματοποίησης απαραίτητων αλλαγών στη διαμόρφωση. Το σχήμα 4 δείχνει ένα παράδειγμα μοντελοποίησης και ανάλυσης τμήματος αγωγού.
Όταν σχεδιάζουν ένα νέο σύστημα, οι σχεδιαστές του συστήματος συνήθως καθορίζουν ότι όλες οι σωληνώσεις και τα εξαρτήματα πρέπει να κατασκευάζονται, να συγκολλούνται, να συναρμολογούνται κ.λπ. όπως απαιτείται από οποιονδήποτε κώδικα χρησιμοποιείται. Ωστόσο, σε ορισμένες μετασκευές ή άλλες εφαρμογές, μπορεί να είναι ωφέλιμο για έναν καθορισμένο μηχανικό να παρέχει καθοδήγηση σχετικά με ορισμένες τεχνικές κατασκευής, όπως περιγράφεται στο Κεφάλαιο V.
Ένα κοινό πρόβλημα που συναντάται σε εφαρμογές εκ των υστέρων είναι η προθέρμανση συγκόλλησης (παράγραφος 131) και η θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση (παράγραφος 132). lded.Κάθε υλικό που παρατίθεται στο Υποχρεωτικό Παράρτημα Α έχει έναν εκχωρημένο αριθμό P. Για προθέρμανση, η παράγραφος 131 παρέχει την ελάχιστη θερμοκρασία στην οποία πρέπει να θερμανθεί το βασικό μέταλλο πριν συμβεί η συγκόλληση. Μπορεί να προκύψουν δυσμενείς επιπτώσεις στην συγκολλημένη περιοχή λόγω αδυναμίας σωστής θερμικής επεξεργασίας.
Μια άλλη πιθανή περιοχή ανησυχίας στα συστήματα σωληνώσεων υπό πίεση είναι οι κάμψεις σωλήνων. Οι σωλήνες κάμψης μπορεί να προκαλέσουν λέπτυνση τοίχων, με αποτέλεσμα ανεπαρκές πάχος τοιχώματος. Σύμφωνα με την παράγραφο 102.4.5, ο κώδικας επιτρέπει κάμψεις εφόσον το ελάχιστο πάχος τοιχώματος ικανοποιεί τον ίδιο τύπο που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό του ελάχιστου πάχους τοιχώματος για τον ευθύ σωλήνα. Δικαιώματα μείωσης κάμψης για διαφορετικές ακτίνες κάμψης. Οι κάμψεις μπορεί επίσης να απαιτούν θερμική επεξεργασία πριν από την κάμψη ή/και μετά την κάμψη. Η παράγραφος 129 παρέχει οδηγίες για την κατασκευή αγκώνων.
Για πολλά συστήματα σωληνώσεων πίεσης, είναι απαραίτητο να εγκαταστήσετε μια βαλβίδα ασφαλείας ή μια ανακουφιστική βαλβίδα για την αποφυγή υπερπίεσης στο σύστημα. Για αυτές τις εφαρμογές, το προαιρετικό Παράρτημα II: Κανόνες Σχεδιασμού Εγκατάστασης Βαλβίδας Ασφαλείας είναι ένας πολύτιμος αλλά μερικές φορές ελάχιστα γνωστός πόρος.
Σύμφωνα με την παράγραφο II-1.2, οι βαλβίδες ασφαλείας χαρακτηρίζονται από μια πλήρως ανοιχτή αναδυόμενη λειτουργία για σέρβις αερίου ή ατμού, ενώ οι βαλβίδες ασφαλείας ανοίγουν σε σχέση με τη στατική πίεση ανάντη και χρησιμοποιούνται κυρίως για σέρβις υγρών.
Οι μονάδες βαλβίδας ασφαλείας χαρακτηρίζονται από το αν είναι ανοιχτά ή κλειστά συστήματα εκκένωσης. Σε μια ανοιχτή εξάτμιση, η γωνία στην έξοδο της βαλβίδας ασφαλείας συνήθως εξέρχεται στον σωλήνα εξαγωγής στην ατμόσφαιρα. Συνήθως, αυτό θα έχει ως αποτέλεσμα λιγότερη αντίθλιψη. Εάν δημιουργηθεί επαρκής αντίθλιψη στον σωλήνα εξάτμισης, ένα μέρος της εισερχόμενης αντίθλιψης από το πίσω άκρο της εξαγωγής καυσαερίων μπορεί να εκτοξευθεί. Ο σωλήνας ust πρέπει να είναι αρκετά μεγάλος ώστε να αποτρέπει την επαναφορά. Σε εφαρμογές κλειστού εξαερισμού, η πίεση συσσωρεύεται στην έξοδο της ανακουφιστικής βαλβίδας λόγω της συμπίεσης του αέρα στη γραμμή εξαερισμού, προκαλώντας πιθανώς τη διάδοση κυμάτων πίεσης. Στην παράγραφο II-2.2.2, συνιστάται η πίεση σχεδιασμού της κλειστής γραμμής εκκένωσης να είναι τουλάχιστον δύο φορές μεγαλύτερη από την κατάσταση λειτουργίας κλειστή και κλειστή πίεση εγκατάστασης Fig. .
Οι εγκαταστάσεις βαλβίδων ασφαλείας μπορεί να υπόκεινται σε διάφορες δυνάμεις όπως συνοψίζονται στην παράγραφο II-2. Αυτές οι δυνάμεις περιλαμβάνουν φαινόμενα θερμικής διαστολής, την αλληλεπίδραση πολλαπλών ανακουφιστικών βαλβίδων που εξαερίζονται ταυτόχρονα, σεισμικές ή/και κραδασμούς και επιπτώσεις πίεσης κατά τη διάρκεια συμβάντων εκτόνωσης πίεσης. Το σύστημα εκκένωσης και τα χαρακτηριστικά της βαλβίδας ασφαλείας. Παρέχονται εξισώσεις στην παράγραφο II-2.2 για τον προσδιορισμό της πίεσης και της ταχύτητας στον αγωγό κατάθλιψης, στην είσοδο του σωλήνα εκκένωσης και στην έξοδο του σωλήνα εκκένωσης για ανοιχτά και κλειστά συστήματα εκκένωσης. Χρησιμοποιώντας αυτές τις πληροφορίες, οι δυνάμεις αντίδρασης σε διάφορα σημεία του συστήματος εξάτμισης μπορούν να υπολογιστούν και να υπολογιστούν.
Ένα παράδειγμα προβλήματος για μια εφαρμογή ανοικτής εκφόρτισης παρέχεται στην παράγραφο II-7. Υπάρχουν άλλες μέθοδοι για τον υπολογισμό των χαρακτηριστικών ροής σε συστήματα εκκένωσης βαλβίδας εκτόνωσης και ο αναγνώστης προειδοποιείται να επαληθεύσει ότι η μέθοδος που χρησιμοποιείται είναι επαρκώς συντηρητική. Μία τέτοια μέθοδος περιγράφεται από τον GS Liao στο «Power Plant Safety and Pressure Relief Group Analecust Valve the October Exhatric» 1975.
Η ανακουφιστική βαλβίδα θα πρέπει να βρίσκεται σε ελάχιστη απόσταση ευθύγραμμου σωλήνα μακριά από οποιεσδήποτε στροφές. Αυτή η ελάχιστη απόσταση εξαρτάται από τη λειτουργία και τη γεωμετρία του συστήματος όπως ορίζεται στην παράγραφο II-5.2.1. Για εγκαταστάσεις με πολλαπλές ανακουφιστικές βαλβίδες, η συνιστώμενη απόσταση για συνδέσεις διακλάδωσης βαλβίδας εξαρτάται από τις ακτίνες της διακλάδωσης και των σωληνώσεων εξυπηρέτησης, όπως φαίνεται στη Σημείωση II.7 της παραγράφου T. μπορεί να είναι απαραίτητο να συνδεθούν στηρίγματα σωληνώσεων που βρίσκονται στις εκκενώσεις των ανακουφιστικών βαλβίδων σε λειτουργικές σωληνώσεις και όχι σε γειτονικές κατασκευές για την ελαχιστοποίηση των επιπτώσεων της θερμικής διαστολής και των σεισμικών αλληλεπιδράσεων. Μια σύνοψη αυτών και άλλων μελετών σχεδιασμού στο σχεδιασμό συγκροτημάτων βαλβίδων ασφαλείας μπορεί να βρεθεί στην παράγραφο II-5.
Προφανώς, δεν είναι δυνατό να καλυφθούν όλες οι απαιτήσεις σχεδιασμού του ASME B31 εντός του πεδίου εφαρμογής αυτού του άρθρου.Όμως, οποιοσδήποτε καθορισμένος μηχανικός που ασχολείται με το σχεδιασμό ενός συστήματος σωληνώσεων υπό πίεση θα πρέπει τουλάχιστον να είναι εξοικειωμένος με αυτόν τον κώδικα σχεδιασμού. Ας ελπίσουμε ότι, με τις παραπάνω πληροφορίες, οι αναγνώστες θα βρουν το ASME B31 πιο πολύτιμο και προσβάσιμο πόρο.
Ο Monte K. Engelkemier είναι ο επικεφαλής του έργου στην Stanley Consultants. Ο Engelkemier είναι μέλος της Iowa Engineering Society, NSPE και ASME και υπηρετεί στην Επιτροπή και στην Υποεπιτροπή Κώδικα Ηλεκτρικών Σωληνώσεων B31.1. Έχει πάνω από 12 χρόνια πρακτική εμπειρία στον σχεδιασμό, την ανάλυση συστημάτων σωληνώσεων και την αξιολόγηση του μηχανισμού καταπόνησης MechanerMattley Consultants. Έχει πάνω από 6 χρόνια επαγγελματική εμπειρία στο σχεδιασμό συστημάτων σωληνώσεων για διάφορους πελάτες κοινής ωφελείας, δημοτικούς, θεσμικούς και βιομηχανικούς και είναι μέλος της ASME και της Iowa Engineering Society.
Έχετε εμπειρία και εξειδίκευση στα θέματα που καλύπτονται σε αυτό το περιεχόμενο; Θα πρέπει να εξετάσετε το ενδεχόμενο να συνεισφέρετε στη συντακτική ομάδα μας στο CFE Media και να λάβετε την αναγνώριση που αξίζει σε εσάς και την εταιρεία σας. Κάντε κλικ εδώ για να ξεκινήσετε τη διαδικασία.