Projektując system rurociągów ciśnieniowych, inżynier wyznaczający często określa, że ​​orurowanie systemu powinno być zgodne z jedną lub kilkoma częściami Kodeksu rurociągów ciśnieniowych ASME B31. W jaki sposób inżynierowie właściwie przestrzegają wymagań kodeksu podczas projektowania systemów rurociągów?
Po pierwsze, inżynier musi określić, którą specyfikację projektową należy wybrać. W przypadku systemów rurociągów ciśnieniowych nie jest to koniecznie ograniczone do ASME B31. Inne przepisy wydane przez ASME, ANSI, NFPA lub inne organizacje zarządzające mogą być regulowane przez lokalizację projektu, zastosowanie itp. W ASME B31 obowiązuje obecnie siedem oddzielnych sekcji.
ASME B31.1 Orurowanie elektryczne: ta sekcja obejmuje orurowanie w elektrowniach, zakładach przemysłowych i instytucjonalnych, geotermalnych systemach grzewczych oraz centralnych i lokalnych systemach ogrzewania i chłodzenia. Obejmuje to zewnętrzne orurowanie kotłów i zewnętrzne orurowanie inne niż kotły używane do instalacji kotłów ASME Section I. Ta sekcja nie ma zastosowania do urządzeń objętych ASME Boiler and Pressure Vessel Code, niektórych niskociśnieniowych instalacji grzewczych i chłodzących oraz różnych innych systemów opisanych w paragrafie 100.1.3 ASME B31.1. Pochodzenie ASME B31.1 można prześledzić wstecz do lat dwudziestych XX wieku, a pierwsze oficjalne wydanie opublikowano w 1935 r. Należy zauważyć, że pierwsze wydanie, łącznie z dodatkami, miało mniej niż 30 stron, a obecne wydanie ma ponad 300 stron.
Rurociągi procesowe ASME B31.3: Ta sekcja dotyczy rurociągów w rafineriach;zakłady chemiczne, farmaceutyczne, tekstylne, papiernicze, półprzewodnikowe i kriogeniczne;oraz powiązane zakłady przetwórcze i terminale. Ta sekcja jest bardzo podobna do ASME B31.1, zwłaszcza przy obliczaniu minimalnej grubości ścianki prostej rury. Ta sekcja była pierwotnie częścią B31.1 i została po raz pierwszy wydana oddzielnie w 1959 roku.
ASME B31.4 Pipeline Transportation Systems for Liquids and Slurry: Ta sekcja obejmuje rurociągi, które transportują głównie płynne produkty między zakładami i terminalami oraz w obrębie terminali, przepompowni, kondycjonerów i stacji pomiarowych. Ta sekcja była pierwotnie częścią B31.1 i została po raz pierwszy wydana oddzielnie w 1959 roku.
ASME B31.5 Rurociągi chłodnicze i komponenty do wymiany ciepła: Ta sekcja dotyczy orurowania dla czynników chłodniczych i chłodziw wtórnych. Ta część była pierwotnie częścią B31.1 i została po raz pierwszy wydana osobno w 1962 roku.
ASME B31.8 Systemy rurociągów przesyłowych i dystrybucyjnych gazu: obejmuje rurociągi do transportu głównie produktów gazowych między źródłami i terminalami, w tym sprężarkami, stacjami kondycjonującymi i pomiarowymi;i rurociągi zbierające gaz. Ta sekcja była pierwotnie częścią B31.1 i została po raz pierwszy wydana osobno w 1955 roku.
ASME B31.9 Rurociągi usług budowlanych: Ta sekcja obejmuje rurociągi powszechnie spotykane w budynkach przemysłowych, instytucjonalnych, handlowych i publicznych;oraz mieszkania wielorodzinne, które nie wymagają zakresów wielkości, ciśnienia i temperatur ujętych w ASME B31.1. Ta sekcja jest podobna do ASME B31.1 i B31.3, ale jest mniej konserwatywna (zwłaszcza przy obliczaniu minimalnej grubości ścian) i zawiera mniej szczegółów. Ogranicza się do zastosowań niskociśnieniowych i niskotemperaturowych, jak wskazano w ASME B31.9 paragraf 900.1.2. Po raz pierwszy opublikowano w 1982 r.
ASME B31.12 Rurociągi i rurociągi wodoru: Ta sekcja obejmuje rurociągi w gazowym i ciekłym wodorze oraz rurociągi w gazowym wodorze. Ta sekcja została opublikowana po raz pierwszy w 2008 roku.
Który kodeks projektowy powinien zostać zastosowany, ostatecznie zależy od właściciela. We wstępie do normy ASME B31 stwierdza się: „Właściciel jest odpowiedzialny za wybór sekcji przepisów, która jest najbardziej zbliżona do proponowanej instalacji rurowej”.W niektórych przypadkach „wiele sekcji kodu może mieć zastosowanie do różnych sekcji instalacji”.
Wydanie ASME B31.1 z 2012 r. będzie służyć jako główne odniesienie do dalszych dyskusji. Celem tego artykułu jest poprowadzenie inżyniera projektującego przez niektóre z głównych etapów projektowania systemu rurociągów ciśnieniowych zgodnych z ASME B31. Postępowanie zgodnie z wytycznymi ASME B31.1 zapewnia dobrą reprezentację ogólnego projektu systemu. Podobne metody projektowania są stosowane, jeśli przestrzegane są normy ASME B31.3 lub B31.9. Pozostała część ASME B31 jest używana w węższym zakresie aplikacji, głównie dla określonych systemów lub aplikacji, i nie będą dalej omawiane. Chociaż w tym miejscu zostaną omówione kluczowe etapy procesu projektowania, to omówienie nie jest wyczerpujące i podczas projektowania systemu należy zawsze odwoływać się do całego kodu. Wszystkie odniesienia do tekstu odnoszą się do ASME B31.1, o ile nie zaznaczono inaczej.
Po wybraniu prawidłowego kodu projektant systemu musi również przejrzeć wszelkie wymagania projektowe specyficzne dla systemu. Paragraf 122 (Część 6) zawiera wymagania projektowe związane z systemami powszechnie spotykanymi w instalacjach elektrycznych, takich jak para, woda zasilająca, odsalanie i odsalanie, orurowanie oprzyrządowania i systemy nadmiarowe. ASME B31.3 zawiera podobne paragrafy do ASME B31.1, ale z mniejszą ilością szczegółów. pomiędzy korpusem kotła, zewnętrznymi rurociągami kotła i zewnętrznymi rurociągami niezwiązanymi z kotłem, podłączonymi do rurociągów kotła ASME Sekcja I.definicja.Rysunek 2 pokazuje te ograniczenia kotła bębnowego.
Projektant systemu musi określić ciśnienie i temperaturę, w których system będzie działał oraz warunki, które system powinien spełniać.
Zgodnie z paragrafem 101.2 wewnętrzne ciśnienie projektowe nie powinno być mniejsze niż maksymalne stałe ciśnienie robocze (MSOP) w systemie rurociągów, w tym wpływ ciśnienia statycznego. Rurociągi poddane ciśnieniu zewnętrznemu powinny być zaprojektowane na maksymalną różnicę ciśnień spodziewaną w warunkach pracy, wyłączenia lub prób. Ponadto należy wziąć pod uwagę wpływ na środowisko. Zgodnie z paragrafem 101.4, jeśli istnieje prawdopodobieństwo, że schłodzenie płynu obniży ciśnienie w rurociągu poniżej ciśnienia atmosferycznego, rurociąg powinien być zaprojektowany tak, aby wytrzymać zewnętrzne ciśnienie lub środki należy podjąć w celu przerwania podciśnienia. W sytuacjach, w których rozszerzanie się płynu może zwiększyć ciśnienie, systemy rurociągów powinny być zaprojektowane tak, aby wytrzymać zwiększone ciśnienie lub należy podjąć środki w celu zmniejszenia nadciśnienia.
Począwszy od rozdziału 101.3.2, temperatura metalu w projekcie rurociągu powinna być reprezentatywna dla oczekiwanych maksymalnych warunków utrzymywania. Dla uproszczenia przyjmuje się ogólnie, że temperatura metalu jest równa temperaturze płynu. W razie potrzeby można zastosować średnią temperaturę metalu, o ile znana jest temperatura ścianki zewnętrznej. Szczególną uwagę należy również zwrócić na płyny pobierane przez wymienniki ciepła lub z urządzeń do spalania, aby zapewnić uwzględnienie najgorszych warunków temperaturowych.
Często projektanci dodają margines bezpieczeństwa do maksymalnego ciśnienia roboczego i/lub temperatury. Wielkość marginesu zależy od zastosowania. Ważne jest również uwzględnienie ograniczeń materiałowych przy określaniu temperatury projektowej. Określenie wysokich temperatur projektowych (powyżej 750 F) może wymagać użycia materiałów stopowych zamiast bardziej standardowej stali węglowej. Wartości naprężeń w obowiązkowym dodatku A są podane tylko dla dopuszczalnych temperatur dla każdego materiału. Na przykład stal węglowa może zapewnić wartości naprężeń tylko do 800 F. Długotrwała ekspozycja węgla stali do temperatur powyżej 800 F może spowodować karbonizację rury, czyniąc ją bardziej łamliwą i podatną na uszkodzenia. W przypadku pracy w temperaturze powyżej 800 F należy również wziąć pod uwagę przyspieszone uszkodzenia związane z pełzaniem związane ze stalą węglową. Pełne omówienie ograniczeń temperatury materiału znajduje się w paragrafie 124.
Czasami inżynierowie mogą również określić ciśnienia próbne dla każdego układu. Paragraf 137 zawiera wytyczne dotyczące prób wytrzymałościowych. Zazwyczaj próby hydrostatyczne będą określane przy 1,5-krotności ciśnienia projektowego;jednakże naprężenia obwodowe i wzdłużne w orurowaniu nie powinny przekraczać 90% granicy plastyczności materiału, o której mowa w paragrafie 102.3.3 (B) podczas próby ciśnieniowej. W przypadku niektórych zewnętrznych systemów rurociągów niezwiązanych z kotłem, badanie szczelności w trakcie eksploatacji może być bardziej praktyczną metodą sprawdzania szczelności ze względu na trudności w odizolowaniu części systemu lub po prostu dlatego, że konfiguracja systemu pozwala na proste badanie szczelności podczas początkowej eksploatacji.Zgadza się, to jest do zaakceptowania.
Po ustaleniu warunków projektowych można określić orurowanie. Pierwszą rzeczą do podjęcia jest decyzja, jakiego materiału użyć. Jak wspomniano wcześniej, różne materiały mają różne limity temperatur. Paragraf 105 zawiera dodatkowe ograniczenia dotyczące różnych materiałów orurowania. Wybór materiału zależy również od płynu systemowego, takiego jak stopy niklu w rurociągach powodujących korozję chemiczną, stal nierdzewna dostarczająca czyste powietrze przyrządu lub stal węglowa o wysokiej zawartości chromu (powyżej 0,1%), aby zapobiec przyspieszonej korozji przepływu. Korozja przyspieszona przepływu ( FAC) to zjawisko erozji/korozji, które, jak wykazano, powoduje poważne ścieńczenie ścian i uszkodzenia rur w niektórych najbardziej krytycznych systemach rurociągów. Niewłaściwe rozważenie pocienienia elementów instalacji wodociągowej może i miało poważne konsekwencje, na przykład w 2007 r., kiedy pękła rura schładzająca w elektrowni IATAN firmy KCP&L, zabijając dwóch pracowników i poważnie raniąc trzeciego.
Równanie 7 i Równanie 9 w paragrafie 104.1.1 definiują odpowiednio minimalną wymaganą grubość ścianki i maksymalne wewnętrzne ciśnienie projektowe dla prostej rury poddanej ciśnieniu wewnętrznemu. Zmienne w tych równaniach obejmują maksymalne dopuszczalne naprężenie (z obowiązkowego Załącznika A), zewnętrzną średnicę rury, współczynnik materiałowy (jak pokazano w Tabeli 104.1.2 (A)) oraz wszelkie dodatkowe tolerancje grubości (jak opisano poniżej). a grubość ścianki może być procesem iteracyjnym, który może również obejmować prędkość płynu, spadek ciśnienia oraz koszty orurowania i pompowania. Niezależnie od zastosowania należy zweryfikować minimalną wymaganą grubość ścianki.
Można dodać dodatkowy naddatek na grubość, aby zrekompensować różne przyczyny, w tym FAC. Naddatki mogą być wymagane ze względu na usuwanie gwintów, szczelin itp. materiału wymaganego do wykonania połączeń mechanicznych. Zgodnie z paragrafem 102.4.2 minimalny naddatek powinien być równy głębokości gwintu plus tolerancja obróbki. Naddatek może być również wymagany w celu zapewnienia dodatkowej wytrzymałości, aby zapobiec uszkodzeniu rury, zapadnięciu się, nadmiernemu zwisowi lub wyboczeniu z powodu nałożonych obciążeń lub innych przyczyn omówionych w paragrafie 102.4.4. Naddatki można również dodać, aby uwzględnić połączenia spawane (pkt 102.4.3) i kolanka (pkt 102.4.5). Wreszcie można dodać tolerancje w celu skompensowania korozji i/lub erozji. Grubość tego naddatku leży w gestii projektanta i powinna być zgodna z oczekiwaną trwałością rurociągu zgodnie z pkt 102.4.1.
Opcjonalny Załącznik IV zawiera wytyczne dotyczące kontroli korozji. Powłoki ochronne, ochrona katodowa i izolacja elektryczna (taka jak kołnierze izolacyjne) to wszystkie metody zapobiegania korozji zewnętrznej rurociągów zakopanych lub zanurzonych. Aby zapobiec korozji wewnętrznej, można zastosować inhibitory korozji lub wykładziny. Należy również zachować ostrożność, aby użyć wody do testów hydrostatycznych o odpowiedniej czystości i, jeśli to konieczne, całkowicie opróżnić rurociągi po testach hydrostatycznych.
Minimalna grubość ścianki rury lub harmonogram wymagany do poprzednich obliczeń może nie być stały na całej średnicy rury i może wymagać specyfikacji dla różnych harmonogramów dla różnych średnic. Odpowiedni harmonogram i wartości grubości ścianki są określone w ASME B36.10 Spawane i bezszwowe kute rury stalowe.
Podczas określania materiału rury i wykonywania omówionych wcześniej obliczeń ważne jest, aby maksymalne dopuszczalne wartości naprężeń zastosowane w obliczeniach odpowiadały określonemu materiałowi. Na przykład, jeśli rura ze stali nierdzewnej A312 304L zostanie nieprawidłowo oznaczona jako rura ze stali nierdzewnej A312 304, podana grubość ścianki może być niewystarczająca ze względu na znaczną różnicę maksymalnych dopuszczalnych wartości naprężeń między dwoma materiałami. Podobnie należy odpowiednio określić metodę produkcji rury. Na przykład, jeśli maksymalne dopuszczalne naprężenie W obliczeniach przyjmuje się wartość dla rury bez szwu, należy podać rurę bez szwu. W przeciwnym razie producent/instalator może oferować rurę ze szwem spawanym, co może skutkować niedostateczną grubością ścianki z powodu niższych maksymalnych dopuszczalnych wartości naprężeń.
Załóżmy na przykład, że projektowa temperatura rurociągu wynosi 300 F, a ciśnienie projektowe 1200 psig. 2″ i 3″. Zostanie użyty drut ze stali węglowej (bez szwu A53 klasy B). Określ odpowiedni plan instalacji rurowej, aby spełnić wymagania ASME B31.1 Równanie 9. Najpierw wyjaśniono warunki projektowe:
Następnie określ maksymalne dopuszczalne wartości naprężeń dla A53 klasy B w powyższych temperaturach projektowych z tabeli A-1. Należy zauważyć, że wartość dla rury bez szwu jest używana, ponieważ określono rurę bez szwu:
Należy również dodać naddatek na grubość. W przypadku tego zastosowania przyjmuje się naddatek na korozję 1/16 cala. Oddzielna tolerancja frezowania zostanie dodana później.
3 cale. Rura zostanie określona jako pierwsza. Zakładając rurę Schedule 40 i tolerancję frezowania 12,5%, oblicz maksymalne ciśnienie:
Rura Schedule 40 jest zadowalająca dla rury o średnicy 3 cali w warunkach projektowych określonych powyżej. Następnie sprawdź 2 cale. Rurociąg wykorzystuje te same założenia:
2 cale. W warunkach projektowych określonych powyżej, rury będą wymagały grubości ścianki grubszej niż w zestawieniu 40. Wypróbuj 2 cale. Rury w zestawieniu 80:
Podczas gdy grubość ścianki rury jest często czynnikiem ograniczającym w projektowaniu ciśnieniowym, nadal ważne jest sprawdzenie, czy zastosowane złączki, komponenty i połączenia są odpowiednie dla określonych warunków projektowych.
Co do zasady, zgodnie z paragrafami 104.2, 104.7.1, 106 i 107, wszystkie zawory, złączki i inne elementy zawierające ciśnienie wyprodukowane zgodnie z normami wymienionymi w tabeli 126.1 należy uważać za odpowiednie do użytku w normalnych warunkach pracy lub poniżej tych norm, dla ciśnieniowo-temperaturowych wartości znamionowych określonych w . zastosowanie mają surowsze ograniczenia.
Na skrzyżowaniach rur zaleca się stosowanie trójników, poprzeczek, krzyżaków, spawanych połączeń rozgałęźnych itp., wykonanych zgodnie z normami wymienionymi w tabeli 126.1. W niektórych przypadkach skrzyżowania rurociągów mogą wymagać unikalnych połączeń rozgałęźnych. Paragraf 104.3.1 zawiera dodatkowe wymagania dotyczące połączeń rozgałęźnych, aby zapewnić wystarczającą ilość materiału rurowego, aby wytrzymać ciśnienie.
Aby uprościć projekt, projektant może wybrać wyższe warunki projektowe, aby spełnić wymagania znamionowe kołnierza dla określonej klasy ciśnienia (np. klasa ASME 150, 300, itp.) zgodnie z klasą ciśnienie-temperatura dla określonych materiałów określonych w normie ASME B16.5 Kołnierze rur i złącza kołnierzowe lub podobnych normach wymienionych w tabeli 126.1. Jest to dopuszczalne, o ile nie powoduje niepotrzebnego zwiększenia grubości ścianki lub konstrukcji innych elementów.
Ważną częścią projektowania rurociągów jest zapewnienie, że integralność strukturalna systemu rurociągów zostanie zachowana po zastosowaniu wpływu ciśnienia, temperatury i sił zewnętrznych. Integralność strukturalna systemu jest często pomijana w procesie projektowania i, jeśli nie zostanie wykonana dobrze, może być jedną z droższych części projektu. Integralność strukturalna jest omówiona głównie w dwóch miejscach, paragrafie 104.8: Analiza elementów rurociągu i paragrafie 119: Rozszerzalność i elastyczność.
W paragrafie 104.8 wymieniono podstawowe wzory normowe stosowane do określania, czy system rurociągów przekracza naprężenia dopuszczalne normami. Te równania normowe są powszechnie określane jako obciążenia ciągłe, obciążenia okazjonalne i obciążenia przemieszczenia. Obciążenie trwałe to wpływ ciśnienia i ciężaru na system rurociągów. Obciążenia przypadkowe to obciążenia ciągłe plus możliwe obciążenia wiatrem, obciążenia sejsmiczne, obciążenia terenowe i inne obciążenia krótkotrwałe. obciążenie przypadkowe będzie odrębnym przypadkiem obciążenia w czasie analizy. Obciążenia przemieszczeniowe są skutkiem wzrostu temperatury, przemieszczenia sprzętu podczas pracy lub innego obciążenia przemieszczeniowego.
W paragrafie 119 omówiono, jak radzić sobie z rozszerzalnością i elastycznością rur w systemach rurowych oraz jak określać obciążenia reakcyjne. Elastyczność systemów rurowych jest często najważniejsza w połączeniach urządzeń, ponieważ większość połączeń urządzeń może wytrzymać tylko minimalną wartość siły i momentu przyłożonego w punkcie połączenia. W większości przypadków wzrost temperatury systemu rur ma największy wpływ na obciążenie reakcji, dlatego ważne jest odpowiednie kontrolowanie wzrostu temperatury w systemie.
Aby uwzględnić elastyczność instalacji rurowej i zapewnić jej prawidłowe podparcie, dobrą praktyką jest podpieranie rur stalowych zgodnie z tabelą 121.5. Jeśli projektant stara się zachować standardowy rozstaw podpór dla tej tabeli, uzyskuje trzy rzeczy: minimalizuje ugięcie pod własnym ciężarem, zmniejsza obciążenia trwałe i zwiększa dostępne naprężenia dla obciążeń przemieszczenia. Jeśli projektant umieści podporę zgodnie z tabelą 121.5, zwykle spowoduje to przemieszczenie lub ugięcie pod ciężarem własnym poniżej 1/8 cala. i wsporników rur. Zminimalizowanie ugięcia pod własnym ciężarem pomaga zmniejszyć ryzyko kondensacji w rurach przewodzących parę wodną lub gaz. Przestrzeganie zaleceń dotyczących rozstawu podanych w Tabeli 121.5 pozwala również projektantowi zredukować trwałe naprężenia w rurociągu do około 50% ciągłej dopuszczalnej wartości normy. Zgodnie z równaniem 1B, dopuszczalne naprężenie dla obciążeń przemieszczenia jest odwrotnie proporcjonalne do obciążeń trwałych. Dlatego minimalizując obciążenie trwałe, można zmaksymalizować tolerancję naprężeń związanych z przemieszczeniem. Zalecany rozstaw wsporników rur pokazano na rysunku 3.
Aby upewnić się, że obciążenia reakcji instalacji rurowej są odpowiednio uwzględnione i że naprężenia normowe są spełnione, powszechną metodą jest przeprowadzenie wspomaganej komputerowo analizy naprężeń instalacji rurowej. Dostępnych jest kilka różnych pakietów oprogramowania do analizy naprężeń rurociągów, takich jak Bentley AutoPIPE, Intergraph Caesar II, Piping Solutions Tri-Flex lub jeden z innych dostępnych na rynku pakietów. Zaletą korzystania ze wspomaganej komputerowo analizy naprężeń instalacji rurowej jest to, że umożliwia ona projektantowi utworzenie modelu elementów skończonych instalacji rurowej w celu łatwego weryfikacji i możliwości dokonania niezbędnych zmian w konfiguracji. Na rysunku 4 przedstawiono przykład modelowania i analizy odcinka rurociągu.
Projektując nowy system, projektanci systemu zwykle określają, że wszystkie rurociągi i komponenty powinny być wykonane, spawane, montowane itp. zgodnie z wymaganiami niezależnie od stosowanej normy. Jednak w przypadku niektórych modernizacji lub innych zastosowań może być korzystne, aby wyznaczony inżynier udzielił wskazówek dotyczących niektórych technik produkcji, jak opisano w rozdziale V.
Częstym problemem napotykanym w zastosowaniach modernizacyjnych jest wstępne podgrzewanie spoiny (paragraf 131) i obróbka cieplna po spawaniu (paragraf 132). Oprócz innych korzyści, te obróbki cieplne są stosowane w celu zmniejszenia naprężeń, zapobiegania pękaniu i zwiększenia wytrzymałości spoiny. Elementy, które mają wpływ na wymagania dotyczące obróbki cieplnej przed i po spawaniu, obejmują między innymi: Grupowanie numerów P, skład chemiczny materiałów i grubość materiału w złączu, który ma być spawany. Każdy materiał wymieniony w obowiązkowym dodatku A ma przypisany Numer P. W przypadku podgrzewania wstępnego paragraf 131 podaje minimalną temperaturę, do której metal podstawowy musi zostać podgrzany przed spawaniem. W przypadku PWHT w tabeli 132 przedstawiono zakres temperatur utrzymywania i czas utrzymywania strefy spawania. Szybkości nagrzewania i chłodzenia, metody pomiaru temperatury, techniki nagrzewania i inne procedury powinny ściśle przestrzegać wytycznych określonych w normie. Nieoczekiwane negatywne skutki dla spawanej powierzchni mogą wystąpić z powodu niewłaściwej obróbki cieplnej.
Innym potencjalnym obszarem zainteresowania w systemach rurociągów ciśnieniowych są zagięcia rur. Gięcie rur może spowodować pocienienie ścian, co skutkuje niedostateczną grubością ścian. Zgodnie z paragrafem 102.4.5, norma zezwala na zagięcia, o ile minimalna grubość ścianki spełnia ten sam wzór stosowany do obliczania minimalnej grubości ścianki dla prostej rury. Zazwyczaj dodaje się naddatek w celu uwzględnienia grubości ścianki. obróbka cieplna przed i/lub po gięciu. Paragraf 129 zawiera wytyczne dotyczące produkcji kolanek.
W przypadku wielu systemów rurociągów ciśnieniowych konieczne jest zainstalowanie zaworu bezpieczeństwa lub zaworu nadmiarowego, aby zapobiec powstawaniu nadciśnienia w systemie. W przypadku tych zastosowań opcjonalny Załącznik II: Zasady projektowania instalacji zaworów bezpieczeństwa jest bardzo cennym, ale czasami mało znanym zasobem.
Zgodnie z pkt II-1.2, zawory bezpieczeństwa charakteryzują się całkowicie otwartym działaniem wynurzalnym dla gazu lub pary, podczas gdy zawory bezpieczeństwa otwierają się w stosunku do ciśnienia statycznego przed zaworem i są używane głównie do cieczy.
Zespoły zaworów bezpieczeństwa charakteryzują się tym, czy są otwartymi, czy zamkniętymi systemami wylotowymi. W przypadku otwartego wydechu kolano na wylocie zaworu bezpieczeństwa będzie zwykle odprowadzane do rury wydechowej do atmosfery. Zazwyczaj spowoduje to mniejsze przeciwciśnienie. Jeśli w rurze wydechowej zostanie wytworzone wystarczające przeciwciśnienie, część gazów wydechowych może zostać wydalona lub wypłukana z wlotowego końca rury wydechowej. Rozmiar rury wydechowej powinien być wystarczająco duży, aby zapobiec cofaniu się. rurociągu odpowietrzającego, potencjalnie powodując rozprzestrzenianie się fal ciśnienia. W punkcie II-2.2.2 zaleca się, aby ciśnienie projektowe zamkniętego rurociągu tłocznego było co najmniej dwa razy większe niż ustalone ciśnienie robocze. Rysunki 5 i 6 przedstawiają instalację zaworu bezpieczeństwa odpowiednio w stanie otwartym i zamkniętym.
Instalacje zaworów bezpieczeństwa mogą podlegać różnym siłom, jak podsumowano w paragrafie II-2. Siły te obejmują efekty rozszerzalności cieplnej, interakcję wielu zaworów nadmiarowych odpowietrzających się jednocześnie, efekty sejsmiczne i/lub wibracje oraz skutki ciśnienia podczas zdarzeń nadciśnieniowych. Chociaż ciśnienie projektowe do wylotu zaworu bezpieczeństwa powinno odpowiadać ciśnieniu projektowemu rury spustowej, ciśnienie projektowe w systemie odprowadzania zależy od konfiguracji systemu odprowadzania i charakterystyki zaworu bezpieczeństwa. Równania do określania ciśnienia i prędkości w kolanie wylotowym podano w paragrafie II-2.2. , wlot rury wylotowej i wylot rury wylotowej dla otwartych i zamkniętych systemów wylotowych. Korzystając z tych informacji, można obliczyć i uwzględnić siły reakcji w różnych punktach układu wydechowego.
Przykładowy problem dla aplikacji z otwartym wyładowaniem przedstawiono w paragrafie II-7. Istnieją inne metody obliczania charakterystyki przepływu w układach wypływowych z zaworami nadmiarowymi, a czytelnika ostrzega się, aby sprawdził, czy zastosowana metoda jest wystarczająco konserwatywna. Jedna z takich metod została opisana przez GS Liao w „Power Plant Safety and Pressure Relief Valve Exhaust Group Analysis” opublikowanej przez ASME w Journal of Electrical Engineering, październik 1975 r.
Zawór nadmiarowy powinien być umieszczony w minimalnej odległości prostej rury od wszelkich zagięć. Ta minimalna odległość zależy od obsługi i geometrii systemu, jak określono w paragrafie II-5.2.1. W przypadku instalacji z wieloma zaworami nadmiarowymi zalecany rozstaw połączeń odgałęzień zaworu zależy od promienia odgałęzienia i rurociągu serwisowego, jak pokazano w uwadze (10)(c) tabeli D-1. sąsiednich konstrukcji, aby zminimalizować skutki rozszerzalności cieplnej i oddziaływań sejsmicznych. Podsumowanie tych i innych rozważań projektowych w projektowaniu zespołów zaworów bezpieczeństwa można znaleźć w paragrafie II-5.
Oczywiście nie jest możliwe uwzględnienie wszystkich wymagań projektowych ASME B31 w ramach tego artykułu. Jednak każdy wyznaczony inżynier zaangażowany w projektowanie systemu rurociągów ciśnieniowych powinien przynajmniej znać ten kod projektowy. Mamy nadzieję, że dzięki powyższym informacjom czytelnicy uznają ASME B31 za bardziej wartościowe i dostępne źródło.
Monte K. Engelkemier jest liderem projektu w Stanley Consultants. Engelkemier jest członkiem Iowa Engineering Society, NSPE i ASME oraz zasiada w komitecie i podkomisji B31.1 Electrical Piping Code Committee i Subcommittee. Ma ponad 12 lat praktycznego doświadczenia w układaniu, projektowaniu, ocenie stężeń i analizie naprężeń systemów rurociągów. Matt Wilkey jest inżynierem mechanikiem w Stanley Consultants. Ma ponad 6 lat doświadczenia zawodowego w projektowaniu systemów rurociągów dla różnych klientów użyteczności publicznej, komunalnych, instytucjonalnych i przemysłowych oraz jest członkiem ASME i Iowa Engineering Society.
Czy masz doświadczenie i wiedzę na tematy poruszane w tej treści? Powinieneś rozważyć włączenie się do naszego zespołu redakcyjnego CFE Media i uzyskać uznanie, na jakie zasługujesz Ty i Twoja firma. Kliknij tutaj, aby rozpocząć proces.