By it ûntwerpen fan in druk piping systeem, de oanwizende yngenieur sil faak oantsjutte dat it systeem piping moat foldwaan oan ien of mear dielen fan de ASME B31 Pressure Piping Code.
Earst moat de yngenieur bepale hokker ûntwerpspesifikaasje moat wurde selektearre. Foar drukpipesystemen is dit net needsaaklik beheind ta ASME B31. Oare koades útjûn troch ASME, ANSI, NFPA, of oare bestjoerlike organisaasjes kinne wurde regele troch projektlokaasje, applikaasje, ensfh. Yn ASME B31 binne d'r op it stuit sân aparte seksjes yn wurking.
ASME B31.1 Electrical Piping: Dizze paragraaf beslacht piping yn macht stasjons, yndustriële en ynstitúsjonele planten, ierdwaarmte ferwaarming systemen, en sintrale en distrikt ferwaarming en cooling systemen. Dit omfettet boiler exterior en non-boiler exterior piping brûkt om te ynstallearjen ASME Seksje I boilers. Dizze paragraaf is net fan tapassing op apparatuer bedutsen troch de ASME Boiler en Pressure Vessel Code, 10 beskreaun en ferskate lege druk piping ferwaarming Code, 10 en oare koeling systemen. 3 fan ASME B31.1.De oarsprong fan ASME B31.1 kin weromfierd wurde nei de jierren 1920, mei de earste offisjele edysje publisearre yn 1935. Tink derom dat de earste edysje, ynklusyf de bylagen, wie minder as 30 siden, en de hjoeddeiske edysje is mear as 300 siden lang.
ASME B31.3 Process Piping: Dizze seksje beslacht piping yn raffinaderijen;gemyske, farmaseutyske, tekstyl, papier, semiconductor, en kryogenic planten;en assosjearre ferwurkjen planten en terminals. Dizze seksje is hiel gelyk oan ASME B31.1, benammen by it berekkenjen fan de minimale muorre dikte foar rjochte piip. Dizze seksje wie oarspronklik diel fan B31.1 en waard earst útbrocht apart yn 1959.
ASME B31.4 Pipeline Transportation Systems foar floeistoffen en slurry: Dizze seksje beslacht piping dy't benammen floeibere produkten ferfiert tusken planten en terminals, en binnen terminals, pompen, kondysjonearjen en meterstasjons.
ASME B31.5 Refrigeration Piping en Heat Transfer Components: Dizze seksje covers piping foar refrigerants en sekundêre coolants.This diel wie oarspronklik diel fan B31.1 en waard earst útbrocht apart yn 1962.
ASME B31.8 Gas Transmission and Distribution Piping Systems: Dit omfettet piping foar it ferfier fan primêr gasfoarmige produkten tusken boarnen en terminals, ynklusyf compressors, conditioning en meterstasjons;and gas gathering piping. Dizze seksje wie oarspronklik diel fan B31.1 en waard foar it earst apart útbrocht yn 1955.
ASME B31.9 Building Services Piping: Dizze seksje beslacht piping gewoanlik fûn yn yndustriële, ynstitúsjonele, kommersjele en iepenbiere gebouwen;en multi-ienheid wenningen dy't net nedich de grutte, druk en temperatuer berik bedutsen yn ASME B31.1. Dizze paragraaf is fergelykber mei ASME B31.1 en B31.3, mar is minder konservatyf (benammen by it berekkenjen fan minimale muorre dikte) en befettet minder detail. It is beheind ta lege druk, lege temperatuer applikaasjes lykas oanjûn yn ASME B302.
ASME B31.12 Hydrogen Piping and Piping: Dizze seksje beslacht piping yn gas- en floeibere wetterstoftsjinst, en piping yn gasfoarmige wetterstoftsjinst. Dizze seksje waard foar it earst publisearre yn 2008.
Hokker ûntwerpkoade moat wurde brûkt is úteinlik oan de eigner. De ynlieding op ASME B31 stelt: "It is de ferantwurdlikens fan de eigner om de koade-seksje te selektearjen dy't de foarstelde piping-ynstallaasje it meast benaderet."Yn guon gefallen kinne "mearde koade-seksjes jilde foar ferskate seksjes fan 'e ynstallaasje."
De 2012 edysje fan ASME B31.1 sil tsjinje as de primêre referinsje foar folgjende diskusjes.It doel fan dit artikel is te begelieden de oanwizende yngenieur troch guon fan de wichtichste stappen yn it ûntwerpen fan in ASME B31 compliant druk piping systeem. Folgjende de rjochtlinen fan ASME B31.1 jout in goede foarstelling fan algemiene systeem design. fan ASME B31 wurdt brûkt yn smeller applikaasjes, benammen foar spesifike systemen of applikaasjes, en sil net besprutsen fierder. Wylst wichtige stappen yn it ûntwerp proses sil wurde markearre hjir, dizze diskusje is net útputtend en de folsleine koade moat altyd wurde ferwiisd tidens systeem design.Alle ferwizings nei tekst ferwize nei ASME B31.1 útsein as oars oanjûn.
Nei it selektearjen fan de juste koade, moat de systeemûntwerper ek alle systeemspesifike ûntwerpeasken besjen. Paragraaf 122 (diel 6) jout ûntwerpeasken yn ferbân mei systemen dy't gewoanlik fûn wurde yn applikaasjes foar elektryske piping, lykas stoom, feedwater, blowdown en blowdown, ynstrumintaasjepipes, en drukreliefsystemen. likegoed as ferskate jurisdiksje beheiningen ôfstimd tusken de boiler lichem, boiler eksterne piping, en net-boiler eksterne piping ferbûn mei ASME Seksje I boiler piping.definition.Figure 2 toant dizze beheinings fan de trommel boiler.
De systeemûntwerper moat de druk en temperatuer bepale wêrop it systeem sil wurkje en de betingsten dêr't it systeem moat wurde ûntwurpen om te foldwaan.
Neffens paragraaf 101.2 sil de ynterne ûntwerpdruk net minder wêze as de maksimale kontinue wurkdruk (MSOP) binnen it pipingsysteem, ynklusyf it effekt fan statyske kop. Piping ûnderwurpen oan eksterne druk sil ûntwurpen wurde foar de maksimale differinsjaaldruk ferwachte ûnder operaasje-, shutdown- of testbetingsten. Dêrneist moatte miljeu-ynfloeden beskôge wurde. wurde ûntwurpen om te wjerstean eksterne druk of maatregels wurde nommen om te brekken it fakuüm.In situaasjes dêr't floeistof útwreiding kin tanimme druk, piping systemen moatte wurde ûntwurpen om te wjerstean de ferhege druk of maatregels moatte wurde nommen te ûntlêsten oerstallige druk.
Begjin yn paragraaf 101.3.2, de metalen temperatuer foar piping design sil wêze represintatyf foar de ferwachte maksimale oanhâldende betingsten. Foar ienfâld, it wurdt algemien oannommen dat de metalen temperatuer is lyk oan de floeistof temperatuer. As winske, de gemiddelde metaal temperatuer kin brûkt wurde sa lang as de bûtenste muorre temperatuer is bekend.
Faak foegje ûntwerpers in feiligensmarge ta oan 'e maksimale wurkdruk en / of temperatuer. De grutte fan 'e marzje is ôfhinklik fan 'e applikaasje. It is ek wichtich om materiaal beheiningen te beskôgjen by it bepalen fan 'e ûntwerptemperatuer. Spesifisearjen fan hege ûntwerptemperatueren (grutter as 750 F) kin it gebrûk fan legere materialen nedich wêze ynstee fan de mear standert koalstofstiel. s oant 800 F. Langere bleatstelling fan koalstofstiel oan temperatueren boppe 800 F kin feroarsaakje dat de piip karbonisearret, wêrtroch't it mear bros en gefoelich is foar mislearring. As it operearjen boppe 800 F, moat de fersnelde krûpskea ferbûn mei koalstofstiel ek wurde beskôge. Sjoch paragraaf 124 foar in folsleine diskusje fan materiaaltemperatuergrinzen.
Soms kinne yngenieurs ek testdrukken foar elk systeem oantsjutte. Paragraaf 137 jout begelieding oer stresstesten. Typysk sil hydrostatyske testen oantsjutte wurde op 1,5 kear de ûntwerpdruk;lykwols, de hoepel en longitudinale spanningen yn 'e piping meie net mear as 90% fan de opbringst sterkte fan it materiaal yn paragraaf 102.3.3 (B) tidens de druk test. Foar guon net-boiler eksterne piping systemen, in-service lek testing kin wêze in mear praktyske metoade fan kontrolearjen op lekken fanwege swierrichheden yn isolearjen dielen fan it systeem, of gewoan omdat it mooglik makket foar inisjele lek test konfiguraasje.Iens, dit is akseptabel.
As de ûntwerpen fan 'e ûntwerp binne, kin de piping oantsjutte wurde. It earste ding om te besluten. Doel fan ferskate temperatueren, materiaal om skoals te leverjen, of koalstofstiel mei in hege chrom-ynhâld (gruttere dan 0,1%) foarkomme dat stream fersnelde corrosion.flow Accelerated Corrosie (FACE-misdieden dy't útskeakele is om te beskôgjen en yn 't algemien fan' e desuperheat-piip by KCP & L's Iatan-stasjon burst, deadzje twa arbeiders, twa arbeiders te fermoardzjen, deadzje In tredde uring.
Fergeliking 7 en fergeliking 9 yn paragraaf 104.1.1 definiearje de minimale fereaske muorredikte en maksimale ynterne ûntwerpdruk respektivelik foar rjochte piip ûnder foarbehâld fan ynterne druk. ifying it passend piping materiaal, nominale diameter, en muorre dikte kin wêze in iterative proses dat kin ek befetsje floeistof snelheid, druk drop, en piping en pumping kosten.
Oanfoljende dikte tafoeging kin wurde tafoege om te kompensearjen foar ferskate redenen ynklusyf FAC. Allowances kinne nedich wêze fanwege it fuortheljen fan triedden, slots, ensfh materiaal nedich foar it meitsjen fan meganyske gewrichten. Neffens paragraaf 102.4.2, de minimale fergoeding sil gelyk wêze oan de tried djipte plus de ferwurkjen tolerânsje. opleine loads of oare oarsaken besprutsen yn paragraaf 102.4.4. Fergoedingen kinne ek tafoege wurde om rekken te hâlden mei laske gewrichten (paragraaf 102.4.3) en ellebogen (paragraaf 102.4.5). neffens paragraaf 102.4.1.
Opsjonele Annex IV jout begelieding op corrosie kontrôle. Beskermjende coating, katodyske beskerming, en elektryske isolaasje (lykas isolearjende flanges) binne alle metoaden foar it foarkommen fan eksterne corrosie fan begroeven of ûnderdompele pipelines. Corrosie inhibitors of liners kinne brûkt wurde om foar te kommen ynterne corrosie. ing.
De minimale pipe muorre dikte of skema nedich foar eardere berekkeningen meie net konstante oer de piip diameter en kin easkje spesifikaasjes foar ferskillende skema's foar ferskillende diameters.Appropriate skema en muorre dikte wearden wurde definiearre yn ASME B36.10 Welded en Seamless Forged Steel Pipe.
By it oantsjutte fan it piipmateriaal en it útfieren fan de earder besprutsen berekkeningen, is it wichtich om te soargjen dat de maksimale tastiene spanningswearden brûkt yn 'e berekkeningen oerienkomme mei it oantsjutte materiaal. fan fabrikaazje fan de piip sil passend oantsjutte. Bygelyks, as de maksimale tastiene spanning wearde foar seamless piip wurdt brûkt foar de berekkening, soepel piip moat wurde oantsjutte. Oars, de fabrikant / ynstallearder kin biede naad laske piip, dat kin resultearje yn ûnfoldwaande muorre dikte fanwege legere maksimum tastien stress wearden.
Stel bygelyks dat de ûntwerptemperatuer fan 'e pipeline 300 F is en de ûntwerpdruk 1,200 psig.2 "en 3".
Bepaal dan de maksimale tastiene spanningswearden foar A53 Grade B by de boppesteande ûntwerptemperatueren út Tabel A-1. Tink derom dat de wearde foar naadleaze piip wurdt brûkt om't naadleaze piip is oantsjutte:
Dikke tafoeging moat ek tafoege wurde. Foar dizze applikaasje, in 1/16 inch. Corrosie fergoeding wurdt oannommen. In aparte frees tolerânsje wurdt tafoege letter.
3 inches.The piip wurdt spesifisearre earst.Assuming in Schedule 40 piip en in 12,5% milling tolerânsje, berekkenje de maksimale druk:
Schedule 40 piip is befredigjend foar 3 inches.tube yn it ûntwerp betingsten spesifisearre boppe. Folgjende, kontrolearje 2 inches.The pipeline brûkt deselde útgongspunten:
2 inches.Under de hjirboppe oantsjutte ûntwerpbetingsten sil de piping in dikkere muorredikte fereaskje dan Schedule 40.Try 2 inches.Schedule 80 Pipes:
Wylst pipe muorre dikte is faaks de beheinende faktor yn druk design, it is noch altyd wichtich om te ferifiearjen dat de fittings, ûnderdielen en ferbinings brûkt binne geskikt foar de oantsjutte ûntwerp betingsten.
As algemiene regel, yn oerienstimming mei paragrafen 104.2, 104.7.1, 106 en 107, sille alle kleppen, fittings en oare drukbefettende komponinten produsearre neffens de noarmen neamd yn Tabel 126.1 wurde achte geskikt foar gebrûk ûnder normale bedriuwsbetingsten of ûnder dy noarmen druk-temperatuerbeoardielingen moatte wurde oplein yn bepaalde noarmen dy't bepaalde noarmen moatte oplizze yn . normale operaasje dan dy spesifisearre yn ASME B31.1, de strangere grinzen sille jilde.
By pipe krusingen, tees, dwers, krusingen, tûke laske gewrichten, ensfh, produsearre neffens de noarmen neamd yn Tabel 126.1 wurde oanrikkemandearre. Yn guon gefallen, pipeline krusingen meie fereaskje unike tûke ferbinings. Paragraaf 104.3.1 jout oanfoljende easken foar tûke ferbinings om te soargjen dat der genôch lieding materiaal te fernear de druk.
Om it ûntwerp te ferienfâldigjen, kin de ûntwerper kieze om de ûntwerpbetingsten heger yn te stellen om te foldwaan oan de flangebeoardieling fan in bepaalde drukklasse (bygelyks ASME-klasse 150, 300, ensfh.) lykas definieare troch de druk-temperatuerklasse foar spesifike materialen spesifisearre yn ASME B16 .5 Piipflenzen en flensgewrichten, of ferlykbere noarmen neamd yn Tabel 126.1. komponint ûntwerpen.
In wichtich part fan piping design is derfoar te soargjen dat de strukturele yntegriteit fan de piping systeem wurdt hanthavene ienris de effekten fan druk, temperatuer en eksterne krêften wurde tapast. Systeem strukturele yntegriteit wurdt faak oersjoen yn it ûntwerp proses en, as net dien goed, kin wêze ien fan de djoerdere ûnderdielen fan it ûntwerp. ansion en fleksibiliteit.
Paragraaf 104.8 list de basis koade formules brûkt om te bepalen oft in piping systeem grutter is as koade tastiene spanningen. Dizze koade fergelikingen wurde gewoanwei oantsjutten as trochgeande loads, ynsidintele loads, en ferpleatsing loads. Oanhâldende load is it effekt fan druk en gewicht op in lieding systeem. s.It wurdt oannommen dat elke ynsidintele load tapast sil net hannelje op oare ynsidintele loads tagelyk, sadat eltse ynsidintele load sil wêze in aparte load gefal op it momint fan analyze. Displacement loads binne de effekten fan termyske groei, apparatuer ferpleatsing tidens operaasje, of in oare ferpleatsing load.
Paragraaf 119 besprekt hoe't buisútwreiding en fleksibiliteit yn liedingsystemen behannele wurde en hoe't de reaksjelasten bepaald wurde.Fleksibiliteit fan liedingsystemen is faaks it wichtichste yn apparatuerferbiningen, om't de measte apparatuerferbiningen allinich de minimale krêft en momint kinne ferneare op it ferbiningspunt.
Om te foldwaan oan de fleksibiliteit fan de piping systeem en om te soargjen dat it systeem wurdt goed stipe, it is in goede praktyk te stypjen stielen buizen yn oerienstimming mei Tabel 121.5. As in ûntwerper stribbet nei in foldwaan oan de standert stipe spacing foar dizze tabel, it bringt trije dingen: minimizes self-weight deflection, ferminderet sustained loads, en fergruttet de oerienstimming mei de beskikbere loads, en fergruttet de stress yn oerienstimming mei de beskikbere loads foar ûntwerper. 1.5, it sil typysk resultearje yn minder as 1/8 inch fan sels-gewicht ferpleatsing of sag.between de buis stipet. Minimalisearjen fan sels-gewicht deflection helpt ferminderjen de kâns op kondensaasje yn pipes carrying steam of gas. Folgjende de spacing oanbefellings yn Tabel 121.5 ek tastean de ûntwerper te ferminderjen de wearde fan 'e oanhâldende fan likernôch de pi% oanhâldende fan' e oanhâldende E0. quation 1B, de tastiene stress foar ferpleatsing loads is omkeard besibbe oan sustained loads.Dêrom, troch it minimalisearjen fan de sustained load, de ferpleatsing stress tolerânsje kin wurde maksimalisearre.
Om te soargjen dat de reaksjelasten fan it pipingsysteem goed wurde beskôge en dat koadestressen foldien wurde, is in mienskiplike metoade it útfieren fan in kompjûterstipe pipingstressanalyze fan it systeem. systeem foar maklike ferifikaasje en de mooglikheid om needsaaklike wizigingen te meitsjen oan 'e konfiguraasje.Figure 4 lit in foarbyld sjen fan modeling en analysearjen fan in diel fan pipeline.
By it ûntwerpen fan in nij systeem, systeem ûntwerpers typysk spesifisearje dat alle piping en komponinten moatte wurde fabrisearre, laske, gearstald, ensfh as fereaske troch hokker koade wurdt used.Hower, yn guon retrofits of oare applikaasjes, it kin wêze foardielich foar in oanwiisde yngenieur te jaan begelieding op bepaalde manufacturing techniken, lykas beskreaun yn haadstik V.
In mienskiplik probleem tsjinkaam yn retrofit applikaasjes is weld preheat (alinea 131) en post-weld waarmte behanneling (alinea 132). Under oare foardielen, dizze waarmte behannelings wurde brûkt om te ûntlêsten stress, foar te kommen cracking, en fergrutsje weld sterkte. Items dy't beynfloedzje pre-weld en post-weld waarmte behanneling easken omfetsje, mar binne net beheind ta, it folgjende materiaal, by las, en wold getal groep: .Elts materiaal neamd yn ferplichte taheaksel A hat in tawiisd P number.For preheating, paragraaf 131 jout de minimale temperatuer dêr't de basis metaal moat wurde ferwaarme foardat welding kin foarkomme. Foar PWHT, Tabel 132 jout de hold temperatuer berik en lingte fan tiid om te hâlden de weld sône. Heating en cooling tariven, temperatuer mjitten metoaden, en oare ferwaarming technyk moatte ynsteld de adverze prosedueres, en oare ferwaarming technyk moat ynsteld wurde strikt. effekten op it laske gebiet kinne foarkomme troch mislearjen fan goed waarmte behannelje.
In oar potinsjele gebiet fan soarch yn ûnder druk steande piping systemen is pipe bochten. Bending buizen kinne feroarsaakje muorre thinning, resultearret yn ûnfoldwaande muorre dikte. Neffens paragraaf 102.4.5, de koade kinne bochten sa lang as de minimale muorre dikte foldocht oan deselde formule brûkt wurdt om te berekkenjen de minimale muorre dikte foar in rjochte muorre dikte. bocht reduksje fergoedings foar ferskillende bocht radii.Bends kinne ek nedich pre-bûgen en / of post-bûgen waarmte behanneling.Alinea 129 jout begelieding op it meitsjen fan elbows.
Foar in protte druk piping systemen, is it nedich om te ynstallearjen in feilichheid fentyl of reliëf fentyl te kommen overpressure yn it systeem.For dizze applikaasjes, de opsjonele taheakke II: Safety Valve Ynstallaasje Design Rules is in tige weardefolle, mar soms net folle bekende boarne.
Yn oerienstimming mei paragraaf II-1.2, feiligens kleppen wurde karakterisearre troch in folslein iepen pop-up aksje foar gas of stoom tsjinst, wylst feiligens kleppen iepene relatyf oan streamopôfstân statyske druk en wurde benammen brûkt foar floeibere tsjinst.
Feiligens fentyl ienheden wurde karakterisearre troch oft se binne iepen of sletten útlaat systemen. Yn in iepen exhaust, de elbow oan 'e útgong fan' e feiligens fentyl sil meastal exhaust yn 'e exhaust piip nei atmosfear. Typysk, dit sil resultearje yn minder werom druk. blowback.Yn sletten vent applikaasjes, druk opbout by de reliëf fentyl outlet fanwege lucht kompresje yn 'e vent line, potinsjeel feroarsaket druk weagen te propagate.In paragraaf II-2.2.2, it is oan te rieden dat it ûntwerp druk fan' e sletten discharge line wêze op syn minst twa kear grutter as de steady state wurkdruk. Figures 5 en 6 respektivelik iepenje de feiligens fentyl sjen litte de feiligens fentyl iepen en 6.
Ynstallaasjes fan feiligensklep kinne ûnderwurpen wêze oan ferskate krêften lykas gearfette yn paragraaf II-2. s fan de feiligens fentyl. Fergelikingen wurde foarsjoen yn paragraaf II-2.2 foar it fêststellen fan druk en snelheid by de ûntslach elbow, discharge pipe ynlaat, en discharge piip outlet foar iepen en sletten discharge systems.Using dizze ynformaasje, de reaksje krêften op ferskate punten yn it exhaust systeem kin wurde berekkene en rekkene.
In foarbyldprobleem foar in iepen ûntslachapplikaasje wurdt levere yn paragraaf II-7. Oare metoaden besteane foar it berekkenjen fan flow-karakteristiken yn reliëfklep-ôflossingssystemen, en de lêzer wurdt warskôge om te kontrolearjen dat de brûkte metoade genôch konservatyf is.
De ûntlastklep moat wurde pleatst op in minimale ôfstân fan rjochte piip fuort fan alle bochten. Dizze minimale ôfstân hinget ôf fan de tsjinst en mjitkunde fan it systeem lykas definiearre yn paragraaf II-5.2.1. Foar ynstallaasjes mei meardere ûntlêst kleppen, de oanrikkemandearre ôfstân foar fentyl tûke ferbinings hinget ôf fan de radii fan de branch en tsjinst piping, lykas werjûn yn Note (10) (c) fan T-15 kin nedich wêze yn oerienstimming mei D-15 fan T. stipet leit by reliëf fentyl ôflossing oan operearjende piping ynstee fan neistlizzende struktueren te minimalisearjen de effekten fan termyske útwreiding en seismyske ynteraksjes.In gearfetting fan dizze en oare ûntwerp oerwagings yn it ûntwerp fan feiligens fentyl gearkomsten kinne fûn wurde yn paragraaf II-5.
Fansels is it net mooglik om alle ûntwerpeasken fan ASME B31 binnen it berik fan dit artikel te dekken. Mar elke oanwiisde yngenieur dy't belutsen is by it ûntwerp fan in drukpipesysteem moat op syn minst bekend wêze mei dizze ûntwerpkoade. Hooplik, mei de boppesteande ynformaasje, lêzers sille ASME B31 in mear weardefolle en tagonklike boarne fine.
Monte K. Engelkemier is de projektlieder by Stanley Consultants.Engelkemier is lid fan 'e Iowa Engineering Society, NSPE, en ASME, en tsjinnet op' e B31.1 Electrical Piping Code Committee en Subcommittee.Hy hat mear as 12 jierren fan praktyske ûnderfining yn piping systeem layout, design, bracing evaluaasje en stress analyze by Stanley Consultants hat in profesjonele 6-jierren ûnderfining fan Stanley-Konsulent-ûntwerp. ing piping systemen foar in ferskaat oan nutsbedriuwen, gemeentlike, ynstitúsjonele en yndustriële kliïnten en is lid fan ASME en de Iowa Engineering Society.
Hawwe jo ûnderfining en saakkundigens oer de ûnderwerpen dy't yn dizze ynhâld behannele wurde?Jo moatte beskôgje om by te dragen oan ús CFE Media-redaksje en krije de erkenning dy't jo en jo bedriuw fertsjinje.Klik hjir om it proses te begjinnen.