प्रेशर पाइपिंग सिस्टम को डिजाइन करते समय, नामित इंजीनियर अक्सर यह निर्दिष्ट करेगा कि सिस्टम पाइपिंग को ASME B31 प्रेशर पाइपिंग कोड के एक या अधिक भागों के अनुरूप होना चाहिए। पाइपिंग सिस्टम को डिजाइन करते समय इंजीनियर कोड आवश्यकताओं का ठीक से पालन कैसे करते हैं?
सबसे पहले, इंजीनियर को यह निर्धारित करना होगा कि कौन सा डिज़ाइन विनिर्देश चुना जाना चाहिए। दबाव पाइपिंग सिस्टम के लिए, यह आवश्यक रूप से ASME B31 तक ही सीमित नहीं है। ASME, ANSI, NFPA, या अन्य शासी संगठनों द्वारा जारी किए गए अन्य कोड परियोजना स्थान, एप्लिकेशन आदि द्वारा नियंत्रित किए जा सकते हैं। ASME B31 में, वर्तमान में सात अलग-अलग खंड प्रभावी हैं।
एएसएमई बी31.1 विद्युत पाइपिंग: यह खंड बिजली स्टेशनों, औद्योगिक और संस्थागत संयंत्रों, भू-तापीय हीटिंग सिस्टम, और केंद्रीय और जिला हीटिंग और शीतलन प्रणालियों में पाइपिंग को कवर करता है। इसमें एएसएमई अनुभाग I बॉयलर स्थापित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले बॉयलर बाहरी और गैर-बॉयलर बाहरी पाइपिंग शामिल हैं। यह अनुभाग एएसएमई बॉयलर और प्रेशर वेसल कोड, कुछ कम दबाव हीटिंग और कूलिंग वितरण पाइपिंग, और एएसएमई बी31.1 के पैराग्राफ 100.1.3 में वर्णित विभिन्न अन्य प्रणालियों द्वारा कवर किए गए उपकरणों पर लागू नहीं होता है। ASME B31.1 की उत्पत्ति का पता 1920 के दशक में लगाया जा सकता है, पहला आधिकारिक संस्करण 1935 में प्रकाशित हुआ था। ध्यान दें कि परिशिष्ट सहित पहला संस्करण 30 पृष्ठों से कम था, और वर्तमान संस्करण 300 पृष्ठों से अधिक लंबा है।
एएसएमई बी31.3 प्रक्रिया पाइपिंग: यह खंड रिफाइनरियों में पाइपिंग को कवर करता है;रसायन, फार्मास्युटिकल, कपड़ा, कागज, अर्धचालक, और क्रायोजेनिक पौधे;और संबंधित प्रसंस्करण संयंत्र और टर्मिनल। यह खंड एएसएमई बी31.1 के समान है, खासकर जब सीधे पाइप के लिए न्यूनतम दीवार मोटाई की गणना करते हैं। यह खंड मूल रूप से बी31.1 का हिस्सा था और पहली बार 1959 में अलग से जारी किया गया था।
तरल पदार्थ और घोल के लिए ASME B31.4 पाइपलाइन परिवहन प्रणाली: यह खंड उन पाइपों को कवर करता है जो मुख्य रूप से पौधों और टर्मिनलों के बीच और टर्मिनलों, पंपिंग, कंडीशनिंग और मीटरिंग स्टेशनों के बीच तरल उत्पादों का परिवहन करते हैं। यह खंड मूल रूप से B31.1 का हिस्सा था और पहली बार 1959 में अलग से जारी किया गया था।
ASME B31.5 रेफ्रिजरेशन पाइपिंग और हीट ट्रांसफर घटक: यह खंड रेफ्रिजरेंट्स और सेकेंडरी कूलेंट के लिए पाइपिंग को कवर करता है। यह हिस्सा मूल रूप से B31.1 का हिस्सा था और पहली बार 1962 में अलग से जारी किया गया था।
एएसएमई बी31.8 गैस ट्रांसमिशन और वितरण पाइपिंग सिस्टम: इसमें कंप्रेसर, कंडीशनिंग और मीटरिंग स्टेशनों सहित स्रोतों और टर्मिनलों के बीच मुख्य रूप से गैसीय उत्पादों के परिवहन के लिए पाइपिंग शामिल है;और गैस इकट्ठा करने वाली पाइपिंग। यह खंड मूल रूप से बी31.1 का हिस्सा था और पहली बार 1955 में अलग से जारी किया गया था।
एएसएमई बी31.9 बिल्डिंग सर्विसेज पाइपिंग: यह खंड आमतौर पर औद्योगिक, संस्थागत, वाणिज्यिक और सार्वजनिक भवनों में पाई जाने वाली पाइपिंग को कवर करता है;और बहु-इकाई आवास जिन्हें एएसएमई बी31.1 में शामिल आकार, दबाव और तापमान सीमाओं की आवश्यकता नहीं है। यह खंड एएसएमई बी31.1 और बी31.3 के समान है, लेकिन कम रूढ़िवादी है (विशेषकर न्यूनतम दीवार मोटाई की गणना करते समय) और इसमें कम विवरण शामिल है। यह कम दबाव, कम तापमान अनुप्रयोगों तक सीमित है जैसा कि एएसएमई बी31.9 पैराग्राफ 900.1.2 में दर्शाया गया है। यह पहली बार 1982 में प्रकाशित हुआ था।
ASME B31.12 हाइड्रोजन पाइपिंग और पाइपिंग: यह खंड गैसीय और तरल हाइड्रोजन सेवा में पाइपिंग और गैसीय हाइड्रोजन सेवा में पाइपिंग को कवर करता है। यह खंड पहली बार 2008 में प्रकाशित हुआ था।
किस डिज़ाइन कोड का उपयोग किया जाना चाहिए यह अंततः मालिक पर निर्भर करता है। ASME B31 के परिचय में कहा गया है, "यह मालिक की ज़िम्मेदारी है कि वह उस कोड अनुभाग का चयन करे जो प्रस्तावित पाइपिंग इंस्टॉलेशन के सबसे करीब हो।"कुछ मामलों में, "एकाधिक कोड अनुभाग इंस्टॉलेशन के विभिन्न अनुभागों पर लागू हो सकते हैं।"
एएसएमई बी31.1 का 2012 संस्करण बाद की चर्चाओं के लिए प्राथमिक संदर्भ के रूप में काम करेगा। इस लेख का उद्देश्य एएसएमई बी31 अनुरूप दबाव पाइपिंग प्रणाली को डिजाइन करने में कुछ मुख्य चरणों के माध्यम से नामित इंजीनियर का मार्गदर्शन करना है। एएसएमई बी31.1 के दिशानिर्देशों का पालन करना सामान्य सिस्टम डिजाइन का एक अच्छा प्रतिनिधित्व प्रदान करता है। यदि एएसएमई बी31.3 या बी31.9 का पालन किया जाता है तो समान डिजाइन विधियों का उपयोग किया जाता है। एएसएमई बी31 के शेष का उपयोग संकीर्ण में किया जाता है एप्लिकेशन, मुख्य रूप से विशिष्ट प्रणालियों या अनुप्रयोगों के लिए, और इस पर आगे चर्चा नहीं की जाएगी। हालांकि डिज़ाइन प्रक्रिया के प्रमुख चरणों पर यहां प्रकाश डाला जाएगा, यह चर्चा संपूर्ण नहीं है और सिस्टम डिज़ाइन के दौरान हमेशा पूर्ण कोड का संदर्भ दिया जाना चाहिए। पाठ के सभी संदर्भ ASME B31.1 को संदर्भित करते हैं जब तक कि अन्यथा न कहा गया हो।
सही कोड का चयन करने के बाद, सिस्टम डिजाइनर को किसी भी सिस्टम-विशिष्ट डिजाइन आवश्यकताओं की भी समीक्षा करनी चाहिए। पैराग्राफ 122 (भाग 6) आमतौर पर विद्युत पाइपिंग अनुप्रयोगों में पाए जाने वाले सिस्टम से संबंधित डिजाइन आवश्यकताओं को प्रदान करता है, जैसे कि भाप, फीडवाटर, ब्लोडाउन और ब्लोडाउन, इंस्ट्रूमेंटेशन पाइपिंग, और दबाव राहत प्रणाली। एएसएमई बी31.3 में एएसएमई बी31.1 के समान पैराग्राफ हैं, लेकिन कम विवरण के साथ। पैराग्राफ 122 में विचार-विमर्श में सिस्टम-विशिष्ट दबाव और तापमान आवश्यकताओं के साथ-साथ विभिन्न न्यायिक सीमाएं शामिल हैं। बॉयलर बॉडी, बॉयलर बाहरी पाइपिंग और एएसएमई सेक्शन I बॉयलर पाइपिंग से जुड़े गैर-बॉयलर बाहरी पाइपिंग के बीच चित्रित।परिभाषा.चित्र 2 ड्रम बॉयलर की इन सीमाओं को दर्शाता है।
सिस्टम डिज़ाइनर को उस दबाव और तापमान का निर्धारण करना होगा जिस पर सिस्टम संचालित होगा और सिस्टम को किन शर्तों को पूरा करने के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए।
पैराग्राफ 101.2 के अनुसार, आंतरिक डिज़ाइन दबाव पाइपिंग सिस्टम के भीतर अधिकतम निरंतर काम करने वाले दबाव (एमएसओपी) से कम नहीं होना चाहिए, जिसमें स्थैतिक सिर का प्रभाव भी शामिल है। बाहरी दबाव के अधीन पाइपिंग को संचालन, शटडाउन या परीक्षण स्थितियों के तहत अपेक्षित अधिकतम अंतर दबाव के लिए डिज़ाइन किया जाएगा। इसके अलावा, पर्यावरणीय प्रभावों पर विचार करने की आवश्यकता है। पैराग्राफ 101.4 के अनुसार, यदि तरल पदार्थ के ठंडा होने से पाइप में दबाव वायुमंडलीय दबाव से कम होने की संभावना है, तो पाइप को बाहरी दबाव या उपायों का सामना करने के लिए डिज़ाइन किया जाएगा। वैक्यूम को तोड़ने के लिए उपाय किए जाएंगे। ऐसी स्थितियों में जहां द्रव के विस्तार से दबाव बढ़ सकता है, पाइपिंग सिस्टम को बढ़े हुए दबाव को झेलने के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए या अतिरिक्त दबाव को राहत देने के लिए उपाय किए जाने चाहिए।
धारा 101.3.2 से शुरू होकर, पाइपिंग डिज़ाइन के लिए धातु का तापमान अपेक्षित अधिकतम निरंतर स्थितियों का प्रतिनिधि होगा। सरलता के लिए, आमतौर पर यह माना जाता है कि धातु का तापमान द्रव तापमान के बराबर है। यदि वांछित है, तो औसत धातु तापमान का उपयोग तब तक किया जा सकता है जब तक बाहरी दीवार का तापमान ज्ञात हो। सबसे खराब तापमान की स्थिति को ध्यान में रखने के लिए हीट एक्सचेंजर्स या दहन उपकरणों के माध्यम से खींचे गए तरल पदार्थों पर भी विशेष ध्यान दिया जाना चाहिए।
अक्सर, डिजाइनर अधिकतम कामकाजी दबाव और/या तापमान में एक सुरक्षा मार्जिन जोड़ते हैं। मार्जिन का आकार आवेदन पर निर्भर करता है। डिजाइन तापमान का निर्धारण करते समय सामग्री की बाधाओं पर विचार करना भी महत्वपूर्ण है। उच्च डिजाइन तापमान (750 एफ से अधिक) को निर्दिष्ट करने के लिए अधिक मानक कार्बन स्टील के बजाय मिश्र धातु सामग्री के उपयोग की आवश्यकता हो सकती है। अनिवार्य परिशिष्ट ए में तनाव मान केवल प्रत्येक सामग्री के लिए अनुमेय तापमान के लिए प्रदान किए जाते हैं। उदाहरण के लिए, कार्बन स्टील केवल 800 एफ तक तनाव मान प्रदान कर सकता है। 800 एफ से ऊपर के तापमान पर कार्बन स्टील के संपर्क में आने से पाइप कार्बनीकृत हो सकता है, जिससे यह अधिक भंगुर हो जाता है और विफलता की संभावना होती है। यदि 800 एफ से ऊपर काम करते हैं, तो कार्बन स्टील से जुड़े त्वरित रेंगने वाले नुकसान पर भी विचार किया जाना चाहिए। सामग्री तापमान सीमा की पूरी चर्चा के लिए पैराग्राफ 124 देखें।
कभी-कभी इंजीनियर प्रत्येक सिस्टम के लिए परीक्षण दबाव भी निर्दिष्ट कर सकते हैं। पैराग्राफ 137 तनाव परीक्षण पर मार्गदर्शन प्रदान करता है। आमतौर पर, हाइड्रोस्टैटिक परीक्षण डिजाइन दबाव के 1.5 गुना पर निर्दिष्ट किया जाएगा;हालाँकि, दबाव परीक्षण के दौरान पाइपिंग में घेरा और अनुदैर्ध्य तनाव पैराग्राफ 102.3.3 (बी) में सामग्री की उपज शक्ति के 90% से अधिक नहीं होना चाहिए। कुछ गैर-बॉयलर बाहरी पाइपिंग प्रणालियों के लिए, सिस्टम के हिस्सों को अलग करने में कठिनाइयों के कारण, या केवल इसलिए कि सिस्टम कॉन्फ़िगरेशन प्रारंभिक सेवा के दौरान सरल रिसाव परीक्षण की अनुमति देता है, इन-सर्विस रिसाव परीक्षण लीक की जांच करने का एक अधिक व्यावहारिक तरीका हो सकता है।सहमत, यह स्वीकार्य है.
एक बार डिजाइन की स्थिति स्थापित हो जाने के बाद, पाइपिंग को निर्दिष्ट किया जा सकता है। पहली बात यह तय करना है कि किस सामग्री का उपयोग करना है। जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, विभिन्न सामग्रियों में अलग-अलग तापमान सीमाएं होती हैं। अनुच्छेद 105 विभिन्न पाइपिंग सामग्रियों पर अतिरिक्त प्रतिबंध प्रदान करता है। सामग्री का चयन सिस्टम तरल पदार्थ पर भी निर्भर करता है, जैसे संक्षारक रासायनिक पाइपिंग अनुप्रयोगों में निकल मिश्र धातु, स्वच्छ उपकरण वायु प्रदान करने के लिए स्टेनलेस स्टील, या प्रवाह त्वरित जंग को रोकने के लिए उच्च क्रोमियम सामग्री (0.1% से अधिक) के साथ कार्बन स्टील। फ्लो एसीसी एलिरेटेड कोरोज़न (FAC) एक क्षरण/संक्षारण घटना है जो कुछ सबसे महत्वपूर्ण पाइपिंग प्रणालियों में गंभीर दीवार के पतले होने और पाइप की विफलता का कारण बनती है। प्लंबिंग घटकों के पतलेपन पर ठीक से विचार करने में विफलता के गंभीर परिणाम हो सकते हैं और इसके गंभीर परिणाम हो सकते हैं, जैसे कि 2007 में जब KCP&L के IATAN पावर स्टेशन पर एक डीसुपरहीटिंग पाइप फट गया, जिसमें दो श्रमिकों की मौत हो गई और तीसरा गंभीर रूप से घायल हो गया।
पैराग्राफ 104.1.1 में समीकरण 7 और समीकरण 9, आंतरिक दबाव के अधीन सीधे पाइप के लिए क्रमशः न्यूनतम आवश्यक दीवार की मोटाई और अधिकतम आंतरिक डिजाइन दबाव को परिभाषित करते हैं। इन समीकरणों में चर में अधिकतम स्वीकार्य तनाव (अनिवार्य परिशिष्ट ए से), पाइप का बाहरी व्यास, सामग्री कारक (जैसा कि तालिका 104.1.2 (ए) में दिखाया गया है), और कोई अतिरिक्त मोटाई भत्ते (जैसा कि नीचे वर्णित है) शामिल हैं। इसमें कई चर शामिल हैं, उचित पाइपिंग सामग्री, नाममात्र व्यास निर्दिष्ट करना, और दीवार की मोटाई एक पुनरावृत्तीय प्रक्रिया हो सकती है जिसमें द्रव वेग, दबाव ड्रॉप और पाइपिंग और पंपिंग लागत भी शामिल हो सकती है। आवेदन के बावजूद, आवश्यक न्यूनतम दीवार मोटाई को सत्यापित किया जाना चाहिए।
एफएसी सहित विभिन्न कारणों की भरपाई के लिए अतिरिक्त मोटाई भत्ता जोड़ा जा सकता है। यांत्रिक जोड़ों को बनाने के लिए आवश्यक सामग्री, धागे, स्लॉट आदि को हटाने के कारण भत्ते की आवश्यकता हो सकती है। पैराग्राफ 102.4.2 के अनुसार, न्यूनतम भत्ता धागे की गहराई और मशीनिंग सहनशीलता के बराबर होगा। पैराग्राफ 102.4.4 में चर्चा किए गए सुपरइम्पोज़्ड लोड या अन्य कारणों के कारण पाइप क्षति, पतन, अत्यधिक शिथिलता या बकलिंग को रोकने के लिए अतिरिक्त ताकत प्रदान करने के लिए भत्ते की भी आवश्यकता हो सकती है। वेल्डेड जोड़ों (पैराग्राफ 102.4.3) और कोहनी (पैराग्राफ 102.4.5) के लिए भत्ते को भी जोड़ा जा सकता है। अंत में, जंग और/या क्षरण की भरपाई के लिए सहनशीलता को जोड़ा जा सकता है। इस भत्ते की मोटाई डिजाइनर के विवेक पर है और पैराग्राफ 102.4.1 के अनुसार पाइपिंग के अपेक्षित जीवन के अनुरूप होगी।
वैकल्पिक अनुलग्नक IV संक्षारण नियंत्रण पर मार्गदर्शन प्रदान करता है। सुरक्षात्मक कोटिंग्स, कैथोडिक सुरक्षा, और विद्युत अलगाव (जैसे इन्सुलेट फ्लैंज) दबी हुई या जलमग्न पाइपलाइनों के बाहरी क्षरण को रोकने के सभी तरीके हैं। आंतरिक संक्षारण को रोकने के लिए संक्षारण अवरोधक या लाइनर का उपयोग किया जा सकता है। उचित शुद्धता के हाइड्रोस्टैटिक परीक्षण पानी का उपयोग करने और यदि आवश्यक हो, तो हाइड्रोस्टैटिक परीक्षण के बाद पाइपिंग को पूरी तरह से निकालने के लिए भी ध्यान रखा जाना चाहिए।
पिछली गणना के लिए आवश्यक न्यूनतम पाइप दीवार की मोटाई या शेड्यूल पाइप व्यास में स्थिर नहीं हो सकता है और अलग-अलग व्यास के लिए अलग-अलग शेड्यूल के लिए विशिष्टताओं की आवश्यकता हो सकती है। उपयुक्त शेड्यूल और दीवार मोटाई मान ASME B36.10 वेल्डेड और सीमलेस फोर्ज्ड स्टील पाइप में परिभाषित किए गए हैं।
पाइप सामग्री को निर्दिष्ट करते समय और पहले चर्चा की गई गणना करते समय, यह सुनिश्चित करना महत्वपूर्ण है कि गणना में उपयोग किए गए अधिकतम स्वीकार्य तनाव मान निर्दिष्ट सामग्री से मेल खाते हैं। उदाहरण के लिए, यदि A312 304L स्टेनलेस स्टील पाइप को गलत तरीके से A312 304 स्टेनलेस स्टील पाइप के रूप में नामित किया गया है, तो दो सामग्रियों के बीच अधिकतम स्वीकार्य तनाव मूल्यों में महत्वपूर्ण अंतर के कारण प्रदान की गई दीवार की मोटाई अपर्याप्त हो सकती है। इसी तरह, पाइप के निर्माण की विधि उचित रूप से निर्दिष्ट की जाएगी। उदाहरण के लिए, यदि अधिकतम स्वीकार्य तनाव गणना के लिए सीमलेस पाइप के मूल्य का उपयोग किया जाता है, सीमलेस पाइप निर्दिष्ट किया जाना चाहिए। अन्यथा, निर्माता/इंस्टॉलर सीम वेल्डेड पाइप की पेशकश कर सकता है, जिसके परिणामस्वरूप अधिकतम स्वीकार्य तनाव मान कम होने के कारण दीवार की मोटाई अपर्याप्त हो सकती है।
उदाहरण के लिए, मान लीजिए कि पाइपलाइन का डिज़ाइन तापमान 300 F है और डिज़ाइन दबाव 1,200 psig.2″ और 3″ है। कार्बन स्टील (A53 ग्रेड बी सीमलेस) तार का उपयोग किया जाएगा। ASME B31.1 समीकरण 9 की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए निर्दिष्ट करने के लिए उपयुक्त पाइपिंग योजना निर्धारित करें। सबसे पहले, डिज़ाइन की शर्तों को समझाया गया है:
इसके बाद, तालिका A-1 से उपरोक्त डिज़ाइन तापमान पर A53 ग्रेड B के लिए अधिकतम स्वीकार्य तनाव मान निर्धारित करें। ध्यान दें कि सीमलेस पाइप के लिए मान का उपयोग किया जाता है क्योंकि सीमलेस पाइप निर्दिष्ट है:
मोटाई भत्ता भी जोड़ा जाना चाहिए। इस एप्लिकेशन के लिए, 1/16 इंच संक्षारण भत्ता माना जाता है। एक अलग मिलिंग सहिष्णुता बाद में जोड़ी जाएगी।
3 इंच। पाइप पहले निर्दिष्ट किया जाएगा। शेड्यूल 40 पाइप और 12.5% ​​मिलिंग सहनशीलता मानते हुए, अधिकतम दबाव की गणना करें:
शेड्यूल 40 पाइप 3 इंच के लिए संतोषजनक है। ऊपर निर्दिष्ट डिज़ाइन स्थितियों में ट्यूब। अगला, 2 इंच की जाँच करें। पाइपलाइन समान मान्यताओं का उपयोग करती है:
2 इंच। ऊपर निर्दिष्ट डिज़ाइन शर्तों के तहत, पाइपिंग के लिए अनुसूची 40 की तुलना में अधिक मोटी दीवार की मोटाई की आवश्यकता होगी। 2 इंच का प्रयास करें। अनुसूची 80 पाइप:
जबकि पाइप की दीवार की मोटाई अक्सर दबाव डिजाइन में सीमित कारक होती है, फिर भी यह सत्यापित करना महत्वपूर्ण है कि उपयोग की जाने वाली फिटिंग, घटक और कनेक्शन निर्दिष्ट डिजाइन स्थितियों के लिए उपयुक्त हैं।
एक सामान्य नियम के रूप में, पैराग्राफ 104.2, 104.7.1, 106 और 107 के अनुसार, तालिका 126.1 में सूचीबद्ध मानकों के अनुसार निर्मित सभी वाल्व, फिटिंग और अन्य दबाव युक्त घटकों को सामान्य परिचालन स्थितियों के तहत या उन मानक दबाव-तापमान रेटिंग के नीचे उपयोग के लिए उपयुक्त माना जाएगा। उपयोगकर्ताओं को पता होना चाहिए कि यदि कुछ मानक या निर्माता एएसएमई बी31.1 में निर्दिष्ट की तुलना में सामान्य संचालन से विचलन पर कड़ी सीमाएं लगा सकते हैं। , कठोर सीमाएँ लागू होंगी।
पाइप चौराहों पर, तालिका 126.1 में सूचीबद्ध मानकों के अनुसार निर्मित टीज़, ट्रांसवर्स, क्रॉस, शाखा वेल्डेड जोड़ों आदि की सिफारिश की जाती है। कुछ मामलों में, पाइपलाइन चौराहों को अद्वितीय शाखा कनेक्शन की आवश्यकता हो सकती है। पैराग्राफ 104.3.1 यह सुनिश्चित करने के लिए शाखा कनेक्शन के लिए अतिरिक्त आवश्यकताएं प्रदान करता है कि दबाव झेलने के लिए पर्याप्त पाइपिंग सामग्री है।
डिज़ाइन को सरल बनाने के लिए, डिज़ाइनर ASME B16 .5 पाइप फ़्लैंज और फ़्लैंज जोड़ों, या तालिका 126.1 में सूचीबद्ध समान मानकों में निर्दिष्ट विशिष्ट सामग्रियों के लिए दबाव-तापमान वर्ग द्वारा परिभाषित एक निश्चित दबाव वर्ग (उदाहरण के लिए ASME वर्ग 150, 300, आदि) की फ़्लैंज रेटिंग को पूरा करने के लिए डिज़ाइन की शर्तों को उच्चतर सेट करने का विकल्प चुन सकता है। यह तब तक स्वीकार्य है जब तक इसके परिणामस्वरूप दीवार की मोटाई या अन्य घटक डिज़ाइनों में अनावश्यक वृद्धि नहीं होती है।
पाइपिंग डिज़ाइन का एक महत्वपूर्ण हिस्सा यह सुनिश्चित करना है कि दबाव, तापमान और बाहरी ताकतों के प्रभाव लागू होने के बाद पाइपिंग प्रणाली की संरचनात्मक अखंडता बनी रहे। डिजाइन प्रक्रिया में सिस्टम संरचनात्मक अखंडता को अक्सर नजरअंदाज कर दिया जाता है और, यदि अच्छी तरह से नहीं किया जाता है, तो यह डिजाइन के अधिक महंगे हिस्सों में से एक हो सकता है। संरचनात्मक अखंडता पर मुख्य रूप से दो स्थानों पर चर्चा की जाती है, पैराग्राफ 104.8: पाइपलाइन घटक विश्लेषण और पैराग्राफ 119: विस्तार और लचीलापन।
अनुच्छेद 104.8 मूल कोड फ़ार्मुलों को सूचीबद्ध करता है जो यह निर्धारित करने के लिए उपयोग किया जाता है कि क्या एक पाइपिंग सिस्टम कोड स्वीकार्य तनाव से अधिक है। इन कोड समीकरणों को आमतौर पर निरंतर भार, सामयिक भार और विस्थापन भार के रूप में जाना जाता है। निरंतर भार एक पाइपिंग सिस्टम पर दबाव और वजन का प्रभाव है। आकस्मिक भार निरंतर भार के साथ-साथ संभावित पवन भार, भूकंपीय भार, इलाके भार और अन्य अल्पकालिक भार हैं। यह माना जाता है कि लागू किया गया प्रत्येक आकस्मिक भार दूसरे पर कार्य नहीं करेगा। एक ही समय में आकस्मिक भार, इसलिए विश्लेषण के समय प्रत्येक आकस्मिक भार एक अलग लोड केस होगा। विस्थापन भार थर्मल वृद्धि, ऑपरेशन के दौरान उपकरण विस्थापन, या किसी अन्य विस्थापन भार के प्रभाव हैं।
पैराग्राफ 119 चर्चा करता है कि पाइपिंग सिस्टम में पाइप के विस्तार और लचीलेपन को कैसे संभालना है और प्रतिक्रिया भार कैसे निर्धारित करना है। उपकरण कनेक्शन में पाइपिंग सिस्टम का लचीलापन अक्सर सबसे महत्वपूर्ण होता है, क्योंकि अधिकांश उपकरण कनेक्शन केवल कनेक्शन बिंदु पर लगाए गए बल और क्षण की न्यूनतम मात्रा का सामना कर सकते हैं। ज्यादातर मामलों में, पाइपिंग सिस्टम की थर्मल वृद्धि प्रतिक्रिया भार पर सबसे अधिक प्रभाव डालती है, इसलिए तदनुसार सिस्टम में थर्मल वृद्धि को नियंत्रित करना महत्वपूर्ण है।
पाइपिंग सिस्टम के लचीलेपन को समायोजित करने और यह सुनिश्चित करने के लिए कि सिस्टम ठीक से समर्थित है, तालिका 121.5 के अनुसार स्टील पाइप का समर्थन करना अच्छा अभ्यास है। यदि कोई डिजाइनर इस तालिका के लिए मानक समर्थन रिक्ति को पूरा करने का प्रयास करता है, तो यह तीन चीजें हासिल करता है: स्व-भार विक्षेपण को कम करता है, निरंतर भार को कम करता है, और विस्थापन भार के लिए उपलब्ध तनाव को बढ़ाता है। यदि डिजाइनर तालिका 121.5 के अनुसार समर्थन रखता है, तो इसका परिणाम आमतौर पर 1/8 इंच से कम स्व-वजन विस्थापन या शिथिलता होगी। ट्यूब सपोर्ट के बीच। स्व-वजन विक्षेपण को कम करने से भाप या गैस ले जाने वाले पाइपों में संघनन की संभावना को कम करने में मदद मिलती है। तालिका 121.5 में रिक्ति सिफारिशों का पालन करने से डिजाइनर को पाइपिंग में निरंतर तनाव को कोड के निरंतर स्वीकार्य मूल्य के लगभग 50% तक कम करने की अनुमति मिलती है। समीकरण 1 बी के अनुसार, विस्थापन भार के लिए स्वीकार्य तनाव निरंतर भार से विपरीत रूप से संबंधित है। इसलिए, निरंतर भार को कम करके, विस्थापन तनाव सहनशीलता को अधिकतम किया जा सकता है। पाइप समर्थन के लिए अनुशंसित दूरी चित्र 3 में दिखाई गई है।
यह सुनिश्चित करने में मदद करने के लिए कि पाइपिंग सिस्टम प्रतिक्रिया भार पर ठीक से विचार किया जाता है और कोड तनाव को पूरा किया जाता है, सिस्टम का कंप्यूटर-एडेड पाइपिंग तनाव विश्लेषण करना एक सामान्य तरीका है। कई अलग-अलग पाइपलाइन तनाव विश्लेषण सॉफ़्टवेयर पैकेज उपलब्ध हैं, जैसे बेंटले ऑटोपाइप, इंटरग्राफ सीज़र II, पाइपिंग सॉल्यूशंस ट्राई-फ्लेक्स, या अन्य व्यावसायिक रूप से उपलब्ध पैकेजों में से एक। कंप्यूटर-एडेड पाइपिंग तनाव विश्लेषण का उपयोग करने का लाभ यह है कि यह डिजाइनर को पीआई का एक परिमित तत्व मॉडल बनाने की अनुमति देता है। आसान सत्यापन और कॉन्फ़िगरेशन में आवश्यक परिवर्तन करने की क्षमता के लिए पिंग सिस्टम। चित्र 4 पाइपलाइन के एक अनुभाग के मॉडलिंग और विश्लेषण का एक उदाहरण दिखाता है।
एक नई प्रणाली को डिजाइन करते समय, सिस्टम डिजाइनर आमतौर पर निर्दिष्ट करते हैं कि सभी पाइपिंग और घटकों को किसी भी कोड के अनुसार निर्मित, वेल्डेड, असेंबल किया जाना चाहिए, आदि। हालांकि, कुछ रेट्रोफिट्स या अन्य अनुप्रयोगों में, एक नामित इंजीनियर के लिए कुछ विनिर्माण तकनीकों पर मार्गदर्शन प्रदान करना फायदेमंद हो सकता है, जैसा कि अध्याय V में वर्णित है।
रेट्रोफिट अनुप्रयोगों में आने वाली एक सामान्य समस्या वेल्ड प्रीहीट (पैराग्राफ 131) और पोस्ट-वेल्ड हीट ट्रीटमेंट (पैराग्राफ 132) है। परिशिष्ट ए में एक निर्दिष्ट पी नंबर है। प्रीहीटिंग के लिए, पैराग्राफ 131 न्यूनतम तापमान प्रदान करता है जिस तक वेल्डिंग होने से पहले बेस मेटल को गर्म किया जाना चाहिए। पीडब्ल्यूएचटी के लिए, तालिका 132 वेल्ड ज़ोन को पकड़ने के लिए होल्ड तापमान सीमा और समय की लंबाई प्रदान करती है। हीटिंग और शीतलन दर, तापमान माप विधियों, हीटिंग तकनीकों और अन्य प्रक्रियाओं को कोड में निर्धारित दिशानिर्देशों का सख्ती से पालन करना चाहिए। उचित रूप से गर्मी उपचार में विफलता के कारण वेल्डेड क्षेत्र पर अप्रत्याशित प्रतिकूल प्रभाव हो सकते हैं।
दबाव वाली पाइपिंग प्रणालियों में चिंता का एक अन्य संभावित क्षेत्र पाइप का झुकना है। पाइप झुकने से दीवार पतली हो सकती है, जिसके परिणामस्वरूप दीवार की मोटाई अपर्याप्त हो सकती है। पैराग्राफ 102.4.5 के अनुसार, कोड तब तक मोड़ की अनुमति देता है जब तक कि न्यूनतम दीवार की मोटाई सीधे पाइप के लिए न्यूनतम दीवार की मोटाई की गणना करने के लिए उपयोग किए जाने वाले समान सूत्र को संतुष्ट नहीं करती है। आमतौर पर, दीवार की मोटाई के लिए एक भत्ता जोड़ा जाता है। तालिका 102.4.5 विभिन्न मोड़ त्रिज्या के लिए अनुशंसित मोड़ कटौती भत्ते प्रदान करती है। झुकने से पहले और/या झुकने के बाद ताप उपचार की भी आवश्यकता होती है। पैराग्राफ 129 कोहनियों के निर्माण पर मार्गदर्शन प्रदान करता है।
कई दबाव पाइपिंग प्रणालियों के लिए, सिस्टम में अधिक दबाव को रोकने के लिए एक सुरक्षा वाल्व या राहत वाल्व स्थापित करना आवश्यक है। इन अनुप्रयोगों के लिए, वैकल्पिक परिशिष्ट II: सुरक्षा वाल्व स्थापना डिजाइन नियम एक बहुत ही मूल्यवान लेकिन कभी-कभी अल्पज्ञात संसाधन है।
पैराग्राफ II-1.2 के अनुसार, सुरक्षा वाल्वों को गैस या भाप सेवा के लिए पूरी तरह से खुली पॉप-अप कार्रवाई की विशेषता होती है, जबकि सुरक्षा वाल्व अपस्ट्रीम स्थैतिक दबाव के सापेक्ष खुलते हैं और मुख्य रूप से तरल सेवा के लिए उपयोग किए जाते हैं।
सुरक्षा वाल्व इकाइयों की विशेषता यह है कि वे खुले या बंद डिस्चार्ज सिस्टम हैं। एक खुले निकास में, सुरक्षा वाल्व के आउटलेट पर कोहनी आमतौर पर वायुमंडल में निकास पाइप में निकास करेगी। आम तौर पर, इसके परिणामस्वरूप कम दबाव होगा। यदि निकास पाइप में पर्याप्त पिछला दबाव बनाया जाता है, तो निकास गैस के एक हिस्से को निकास पाइप के इनलेट अंत से निष्कासित या बैकफ्लश किया जा सकता है। निकास पाइप का आकार ब्लोबैक को रोकने के लिए काफी बड़ा होना चाहिए। बंद वेंट अनुप्रयोगों में, वायु संपीड़न के कारण राहत वाल्व आउटलेट पर दबाव बनता है वेंट लाइन, संभावित रूप से दबाव तरंगों के फैलने का कारण बनती है। पैराग्राफ II-2.2.2 में, यह अनुशंसा की जाती है कि बंद डिस्चार्ज लाइन का डिज़ाइन दबाव स्थिर स्थिति में काम करने वाले दबाव से कम से कम दो गुना अधिक हो। चित्र 5 और 6 क्रमशः सुरक्षा वाल्व स्थापना को खुले और बंद दिखाते हैं।
सुरक्षा वाल्व स्थापना विभिन्न बलों के अधीन हो सकती है जैसा कि पैराग्राफ II-2 में संक्षेपित किया गया है। इन बलों में थर्मल विस्तार प्रभाव, एक साथ निकलने वाले कई राहत वाल्वों की परस्पर क्रिया, भूकंपीय और/या कंपन प्रभाव, और दबाव राहत घटनाओं के दौरान दबाव प्रभाव शामिल हैं। हालांकि सुरक्षा वाल्व के आउटलेट तक डिज़ाइन दबाव डाउन पाइप के डिज़ाइन दबाव से मेल खाना चाहिए, डिस्चार्ज सिस्टम में डिज़ाइन दबाव डिस्चार्ज सिस्टम की कॉन्फ़िगरेशन और सुरक्षा वाल्व की विशेषताओं पर निर्भर करता है। दबाव और वेग निर्धारित करने के लिए पैराग्राफ II-2.2 में समीकरण प्रदान किए जाते हैं। खुले और बंद डिस्चार्ज सिस्टम के लिए डिस्चार्ज एल्बो, डिस्चार्ज पाइप इनलेट और डिस्चार्ज पाइप आउटलेट। इस जानकारी का उपयोग करके, निकास प्रणाली में विभिन्न बिंदुओं पर प्रतिक्रिया बलों की गणना और हिसाब लगाया जा सकता है।
ओपन डिस्चार्ज एप्लिकेशन के लिए एक उदाहरण समस्या पैराग्राफ II-7 में प्रदान की गई है। रिलीफ वाल्व डिस्चार्ज सिस्टम में प्रवाह विशेषताओं की गणना के लिए अन्य विधियां मौजूद हैं, और पाठक को यह सत्यापित करने के लिए सावधान किया जाता है कि उपयोग की जाने वाली विधि पर्याप्त रूप से रूढ़िवादी है। ऐसी एक विधि का वर्णन अक्टूबर 1975 में जर्नल ऑफ इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में एएसएमई द्वारा प्रकाशित "पावर प्लांट सेफ्टी एंड प्रेशर रिलीफ वाल्व एग्जॉस्ट ग्रुप एनालिसिस" में जीएस लियाओ द्वारा किया गया है।
राहत वाल्व किसी भी मोड़ से दूर सीधे पाइप की न्यूनतम दूरी पर स्थित होना चाहिए। यह न्यूनतम दूरी पैराग्राफ II-5.2.1 में परिभाषित सिस्टम की सेवा और ज्यामिति पर निर्भर करती है। एकाधिक राहत वाल्व वाले इंस्टॉलेशन के लिए, वाल्व शाखा कनेक्शन के लिए अनुशंसित अंतर शाखा और सेवा पाइपिंग की त्रिज्या पर निर्भर करता है, जैसा कि तालिका डी-1 के नोट (10) (सी) में दिखाया गया है। पैराग्राफ II-5.7.1 के अनुसार, राहत वाल्व डिस्चार्ज पर स्थित पाइपिंग समर्थन को कनेक्ट करना आवश्यक हो सकता है थर्मल विस्तार और भूकंपीय इंटरैक्शन के प्रभावों को कम करने के लिए आसन्न संरचनाओं के बजाय ऑपरेटिंग पाइपिंग। सुरक्षा वाल्व असेंबली के डिजाइन में इन और अन्य डिजाइन विचारों का सारांश पैराग्राफ II-5 में पाया जा सकता है।
जाहिर है, इस लेख के दायरे में ASME B31 की सभी डिज़ाइन आवश्यकताओं को शामिल करना संभव नहीं है। लेकिन दबाव पाइपिंग सिस्टम के डिज़ाइन में शामिल किसी भी नामित इंजीनियर को कम से कम इस डिज़ाइन कोड से परिचित होना चाहिए। उम्मीद है, उपरोक्त जानकारी के साथ, पाठक ASME B31 को अधिक मूल्यवान और सुलभ संसाधन पाएंगे।
मोंटे के. एंगेलकेमियर स्टेनली कंसल्टेंट्स में प्रोजेक्ट लीडर हैं। एंगेलकेमियर आयोवा इंजीनियरिंग सोसाइटी, एनएसपीई और एएसएमई के सदस्य हैं, और बी31.1 इलेक्ट्रिकल पाइपिंग कोड समिति और उपसमिति में कार्य करते हैं। उनके पास पाइपिंग सिस्टम लेआउट, डिजाइन, ब्रेसिंग मूल्यांकन और तनाव विश्लेषण में 12 वर्षों से अधिक का व्यावहारिक अनुभव है। मैट विल्की स्टेनली कंसल्टेंट्स में एक मैकेनिकल इंजीनियर हैं। उनके पास पाइपिंग सिस्टम डिजाइन करने का 6 वर्षों से अधिक का पेशेवर अनुभव है। विभिन्न उपयोगिताओं, नगरपालिका, संस्थागत और औद्योगिक ग्राहकों के लिए और एएसएमई और आयोवा इंजीनियरिंग सोसाइटी का सदस्य है।
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