Приликом пројектовања система цевовода под притиском, инжењер за именовање ће често прецизирати да цевоводи система треба да буду у складу са једним или више делова АСМЕ Б31 Кодекса цевовода под притиском. Како инжењери правилно прате захтеве кода приликом пројектовања система цевовода?
Прво, инжењер мора да одреди коју спецификацију дизајна треба изабрати. За системе цевовода под притиском, ово није нужно ограничено на АСМЕ Б31. Други кодови које издају АСМЕ, АНСИ, НФПА или друге владајуће организације могу бити регулисане локацијом пројекта, применом итд. У АСМЕ Б31 тренутно постоји седам одвојених одељака.
АСМЕ Б31.1 Електрични цевоводи: Овај одељак покрива цевоводе у електранама, индустријским и институционалним постројењима, геотермалним системима грејања, и системима централног и даљинског грејања и хлађења. Ово укључује спољашње и не-котлове спољне цеви које се користе за уградњу котлова АСМЕ Одељка И. Овај одељак се не примењује на опрему обухваћену бојлерима са ниским притиском и другим системима за дистрибуцију ниског притиска АСМЕ и одређеним параграфима. 100.1.3 АСМЕ Б31.1. Порекло АСМЕ Б31.1 може се пратити до 1920-их, са првим званичним издањем објављеним 1935. Имајте на уму да је прво издање, укључујући додатке, било мање од 30 страница, а тренутно издање има преко 300 страница.
АСМЕ Б31.3 Процесни цевоводи: Овај одељак покрива цевоводе у рафинеријама;хемијска, фармацеутска, текстилна, папирна, полупроводничка и криогена постројења;и повезана постројења за прераду и терминали.Овај одељак је веома сличан АСМЕ Б31.1, посебно када се израчунава минимална дебљина зида за равне цеви.Ова секција је првобитно била део Б31.1 и први пут је одвојено објављена 1959. године.
АСМЕ Б31.4 Цевоводни транспортни системи за течности и муљ: Овај одељак покрива цевоводе који транспортују првенствено течне производе између постројења и терминала, и унутар терминала, пумпних, климатизованих и мерних станица. Овај одељак је првобитно био део Б31.1 и први пут је одвојено објављен 1959. године.
АСМЕ Б31.5 Цеви за хлађење и компоненте за пренос топлоте: Овај одељак покрива цевоводе за расхладне течности и секундарне расхладне течности. Овај део је првобитно био део Б31.1 и први пут је пуштен одвојено 1962. године.
АСМЕ Б31.8 Системи цевовода за пренос и дистрибуцију гаса: Ово укључује цевоводе за транспорт првенствено гасовитих производа између извора и терминала, укључујући компресоре, кондиционе и мерне станице;и цеви за сакупљање гаса. Овај део је првобитно био део Б31.1 и први пут је одвојен одвојено пуштен 1955. године.
АСМЕ Б31.9 Цевоводи за грађевинске услуге: Овај одељак покрива цеви које се обично налазе у индустријским, институционалним, комерцијалним и јавним зградама;И више јединих станова које не захтевају величину, притисак и температурне распоне обухваћене АСМЕ Б31.1.О.Ова је слична АСМЕ Б31.1 и Б31.3, али је мање конзервативна (посебно када је израчунала минималну дебљину зида) и садржи мање притиска, назначено је на ниским притиском на ниским притиском, што је написано у АСМЕ Б31.9 став 900.1.2. То је прво објављено у АСМЕ Б31.9 став 900.1.2.
АСМЕ Б31.12 Цевоводи и цевоводи за водоник: Овај одељак покрива цевоводе за гасовити и течни водоник, и цевоводе за гасовити водоник. Овај одељак је први пут објављен 2008. године.
Који код дизајна треба да се користи зависи на крају од власника. Увод у АСМЕ Б31 каже: „Одговорност власника је да изабере део кода који је најближи предложеној инсталацији цевовода.“У неким случајевима, „више секција кода се може применити на различите делове инсталације.“
Издање АСМЕ Б31.1 из 2012. ће послужити као примарна референца за наредне дискусије. Сврха овог чланка је да води инжењера за именовање кроз неке од главних корака у пројектовању система цевовода под притиском усклађеног са АСМЕ Б31. Праћење смерница АСМЕ Б31.1 пружа добру репрезентацију општег дизајна система. Сличне методе пројектовања Б3 и даље АСМЕ Б31 се користе. 31 се користи у ужим апликацијама, првенствено за специфичне системе или апликације, и неће се даље расправљати. Иако ће овде бити истакнути кључни кораци у процесу пројектовања, ова дискусија није исцрпна и комплетан код увек треба да се референцира током дизајна система. Све референце на текст односе се на АСМЕ Б31.1 осим ако није другачије наведено.
Након одабира исправног кода, пројектант система мора такође да прегледа све захтеве за пројектовање специфичне за систем. Параграф 122 (Део 6) даје захтеве за дизајн који се односе на системе који се обично налазе у апликацијама електричних цевовода, као што су пара, напојна вода, издувавање и издувавање, инструментациони цевоводи и системи за растерећење притиска. АСМЕ Б31.3 садржи сличне параграфе као АСМЕ Б31.3 садржи сличне параграфе као АСМЕ Б31.3 садржи сличне параграфе као АСМЕ Б31.3 садржи параграфе сличне АСМЕ. захтеви за притисак и температуру, као и различита ограничења надлежности између тела котла, спољних цевовода котла и спољашњих цевовода који нису повезани са АСМЕ одељак И цевовода котла.дефиниција.На слици 2 приказана су ова ограничења бубањског котла.
Пројектант система мора одредити притисак и температуру на којој ће систем радити и услове које систем треба да задовољи.
У складу са ставом 101.2, унутрашњи пројектовани притисак не сме бити мањи од максималног континуираног радног притиска (МСОП) унутар система цевовода, укључујући ефекат статичког притиска.Цевоводи изложени спољашњем притиску треба да буду пројектовани за максимални диференцијални притисак који се очекује у условима рада, искључивања или испитивања. Поред тога, треба узети у обзир утицаје на животну средину. Према ставу 101.4, течност треба да смањи притисак у цеви испод хлађења цеви. да издрже спољашњи притисак или ће се предузети мере да се прекине вакуум. У ситуацијама када експанзија флуида може повећати притисак, системи цевовода треба да буду пројектовани да издрже повећани притисак или треба предузети мере за смањење вишка притиска.
Почевши од одељка 101.3.2, температура метала за пројектовање цевовода треба да буде репрезентативна за очекиване максималне одрживе услове. Ради једноставности, генерално се претпоставља да је температура метала једнака температури флуида. Ако се жели, просечна температура метала се може користити све док је позната температура спољног зида. Посебну пажњу треба обратити и на опрему за измјењивање топлоте или из флуида који се узимају у обзир.
Дизајнери често додају сигурносну маргину максималном радном притиску и/или температури. Величина маргине зависи од примене. Такође је важно узети у обзир ограничења материјала приликом одређивања пројектоване температуре. Одређивање високих пројектованих температура (већих од 750 Ф) може захтевати употребу легираних материјала уместо стандарднијих угљеничног челика. Вредности напона у угљеничном челику. с вредности до 800 Ф. Продужена изложеност угљеничног челика температурама изнад 800 Ф може довести до карбонизације цеви, чинећи је ломљивијом и склоном квару. Ако ради на температури изнад 800 Ф, такође треба узети у обзир убрзано оштећење пузања повезано са угљеничним челиком. Видите параграф 124 за потпуну дискусију о ограничењима температуре материјала.
Понекад инжењери такође могу да одреде испитне притиске за сваки систем. Параграф 137 даје смернице о тестирању напрезања. Типично, хидростатичко испитивање ће бити специфицирано на 1,5 пута већем од пројектованог притиска;међутим, обруч и уздужни напони у цевоводу не смеју да прелазе 90% границе попуштања материјала у параграфу 102.3.3 (Б) током испитивања под притиском. За неке спољне системе цевовода који нису котлови, испитивање цурења у раду може бити практичнији метод провере цурења због потешкоћа у изоловању делова система за испитивање цурења, или једноставно омогућава изолацију делова система за испитивање цурења.Слажем се, ово је прихватљиво.
Када се успоставе пројектни услови, цевовод се може специфицирати. Прва ствар коју треба одлучити је који материјал да се користи. Као што је раније поменуто, различити материјали имају различите температурне границе. Параграф 105 даје додатна ограничења за различите материјале за цевоводе. Избор материјала такође зависи од системске течности, као што су легуре никла у применама цевовода са корозивним хемикалијама, нерђајући челик за испоруку чистог инструмента са високим садржајем ваздуха од угљеника 1%) росион.Флов Аццелератед Цорросион (ФАЦ) је феномен ерозије/корозије за који се показало да изазива озбиљно стањивање зидова и квар цеви у неким од најкритичнијих система цевовода. Неуспех да се правилно размотри стањивање водоводних компоненти може и има озбиљне последице, као што је 2007. када је одгрејавање воде у једној од најозбиљнијих цевовода у КЦПАН&Л-у пробушило два радника.
Једначина 7 и једначина 9 у параграфу 104.1.1 дефинишу минималну потребну дебљину зида и максимални унутрашњи пројектовани притисак, респективно, за равну цев која је подложна унутрашњем притиску. Променљиве у овим једначинама укључују максимални дозвољени напон (из обавезног додатка А), спољни пречник цеви, фактор материјала (као што је приказано у табели 104. тако да је дебљина описана у наставку (В2тхА), као што је приказано у табели 104.А. Одређивање одговарајућег материјала цевовода, номиналног пречника и дебљине зида може бити итеративни процес који такође може укључивати брзину флуида, пад притиска и трошкове цевовода и пумпања. Без обзира на примену, минимална потребна дебљина зида мора бити верификована.
Додатни додатак за дебљину се може додати ради компензације из различитих разлога, укључујући ФАЦ. Дозволе могу бити потребне због уклањања навоја, утора итд. материјала потребног за прављење механичких спојева. Према ставу 102.4.2, минимални додатак треба да буде једнак дубини навоја плус толеранција обраде. Дозвола се такође може захтевати да би се спречило оштећење или прекомерно оптерећење савијања због превеликог оптерећења цеви. други узроци о којима се говори у параграфу 102.4.4. Дозволе се такође могу додати за обрачун заварених спојева (став 102.4.3) и колена (став 102.4.5). Коначно, толеранције се могу додати за компензацију корозије и/или ерозије. Дебљина овог додатка треба да буде у складу са очекиваним диском у складу са параграфом пи1. 2.4.1.
Опциони Анекс ИВ пружа упутства о контроли корозије. Заштитни премази, катодна заштита и електрична изолација (као што су изолационе прирубнице) су све методе спречавања спољне корозије закопаних или потопљених цевовода. Инхибитори корозије или облоге се могу користити да би се спречила унутрашња корозија. Такође треба водити рачуна да се након потпуног испитивања хидростатичке чистоће у потпуности користи вода, а потребно је хидростатичко испитивање инг.
Минимална дебљина зида цеви или распоред који је потребан за претходне прорачуне можда неће бити константан преко пречника цеви и може захтевати спецификације за различите распореде за различите пречнике. Одговарајући распоред и вредности дебљине зида дефинисане су у АСМЕ Б36.10 Заварене и бешавне цеви од кованог челика.
Приликом навођења материјала цеви и извођења прорачуна о којима смо раније говорили, важно је осигурати да се максималне дозвољене вредности напрезања коришћене у прорачунима поклапају са наведеним материјалом. На пример, ако је цев од нерђајућег челика А312 304Л погрешно означена као цев од нерђајућег челика А312 304, предвиђена дебљина зида може бити недовољна у максималној методи напрезања због две значајне разлике у производњи. цев мора бити на одговарајући начин специфицирана.На пример, ако се за прорачун користи максимална дозвољена вредност напона за бешавну цев, треба навести бешавну цев. У супротном, произвођач/инсталатер може понудити цев заварену шавом, што може резултирати недовољном дебљином зида због нижих максимално дозвољених вредности напона.
На пример, претпоставимо да је пројектована температура цевовода 300 Ф и пројектовани притисак 1.200 псиг.2″ и 3″. Користиће се жица од угљеничног челика (бешавне А53 разреда Б).
Затим одредите максималне дозвољене вредности напрезања за А53 Граде Б на горе наведеним пројектованим температурама из табеле А-1. Имајте на уму да се користи вредност за бешавне цеви јер је наведена бешавна цев:
Додатак дебљине се такође мора додати. За ову примену, 1/16 инча. Претпоставља се да је дозвољена количина корозије. Засебна толеранција глодања ће бити додата касније.
3 инча. Прво ће бити наведена цев. Под претпоставком да је цев по Распореду 40 и толеранција глодања од 12,5%, израчунајте максимални притисак:
Цев са распоредом 40 је задовољавајућа за цев од 3 инча у горе наведеним условима пројектовања. Затим проверите 2 инча. Цевовод користи исте претпоставке:
2 инча. Под горе наведеним условима пројектовања, цевовод ће захтевати дебљу зида од дебљине према Распореду 40. Пробајте 2 инча. Распоред 80 цеви:
Иако је дебљина зида цеви често ограничавајући фактор у пројектовању притиска, још увек је важно проверити да ли су коришћени фитинзи, компоненте и прикључци погодни за специфициране услове пројектовања.
Као опште правило, у складу са параграфима 104.2, 104.7.1, 106 и 107, сви вентили, фитинзи и друге компоненте које садрже притисак произведене у складу са стандардима наведеним у табели 126.1 сматраће се погодним за употребу у нормалним радним условима или испод оних стандарда, оцене притиска-температуре могу бити ограничене за одређене стандарде произвођача или произвођача опреме ако ограничења притиска и температуре могу бити ограничена на .У. од нормалног рада од оних наведених у АСМЕ Б31.1, примењују се строжија ограничења.
На раскрсницама цеви препоручују се Т-прикључци, попречни делови, крстови, заварени спојеви грана, итд., произведени према стандардима наведеним у табели 126.1. У неким случајевима, раскрснице цевовода могу захтевати јединствене везе грана. Параграф 104.3.1 даје додатне захтеве за прикључке грана како би се осигурало да има довољно материјала за цевовод да издржи притисак.
Да би поједноставио дизајн, пројектант може да изабере да постави веће услове за пројектовање да би се испунила оцена прирубнице одређене класе притиска (нпр. АСМЕ класа 150, 300, итд.) као што је дефинисано класом притиска и температуре за специфичне материјале специфициране у АСМЕ Б16 .5 Прирубнице цеви и прирубнички спојеви, или слични стандарди наведени у табели 126. Ово повећање дебљине зида није прихватљиво као друго јер дебљина зида није прихватљива1. дизајн компоненти.
Важан део пројектовања цевовода је обезбеђивање да се структурални интегритет система цевовода одржи када се примене ефекти притиска, температуре и спољних сила. Структурални интегритет система се често занемарује у процесу пројектовања и, ако се не уради добро, може бити један од скупљих делова дизајна. Интегритет конструкције се разматра првенствено на два места: Пи104 параграф: параграф104, параграф8. сион и флексибилност.
Параграф 104.8 наводи основне кодне формуле које се користе да би се утврдило да ли систем цевовода премашује дозвољене напоне. Ове кодне једначине се обично називају континуалним оптерећењем, повременим оптерећењем и померањем. Трајно оптерећење је ефекат притиска и тежине на систем цевовода. Случајна оптерећења су континуирана оптерећења плус могућа оптерећења од ветра. примењено оптерећење неће деловати на друга случајна оптерећења у исто време, тако да ће свако случајно оптерећење бити посебан случај оптерећења у време анализе. Оптерећења померања су ефекти топлотног раста, померања опреме током рада или било којег другог оптерећења померања.
Параграф 119 говори о томе како се носити са експанзијом цеви и флексибилношћу у системима цевовода и како одредити реакциона оптерећења. Флексибилност система цевовода је често најважнија у повезивању опреме, јер већина прикључака опреме може да издржи само минималну количину силе и момента примењене на тачки спајања. У већини случајева, топлотни раст цевоводног система има највећи утицај на реакционо оптерећење, тако да је то важно за контролу реакционог оптерећења.
Да би се прилагодила флексибилност система цевовода и да би се осигурало да је систем правилно ослоњен, добра је пракса да се челичне цеви ослоне у складу са табелом 121.5. Ако пројектант настоји да испуни стандардни размак носача за ову табелу, постиже три ствари: минимизира прогиб сопствене тежине, смањује отпорност на оптерећење у складу са расположивим оптерећењима табеле и повећава расположива оптерећења у складу са пројектираним оптерећењем. 121.5, то ће обично резултирати мање од 1/8 инча сопствене тежине померања или прогиба.између носача цеви. Минимизирање угиба сопствене тежине помаже у смањењу шансе за кондензацију у цевима које носе пару или гас. Праћење препорука за размаке у Табели 121.5 такође омогућава дизајнеру да смањи континуалну вредност кода пи од 5 '. према једначини 1Б, дозвољени напон за оптерећења померањем је обрнуто повезан са трајним оптерећењима. Према томе, минимизирањем трајног оптерећења, толеранција напрезања померања се може максимизирати. Препоручени размак за носаче цеви је приказан на слици 3.
Да би се осигурало да се реакциона оптерећења система цевовода правилно размотре и да су кодни напони испуњени, уобичајена метода је да се изврши компјутерски потпомогнута анализа напрезања цевовода у систему. Постоји неколико различитих софтверских пакета за анализу напона цевовода доступних, као што су Бентлеи АутоПИПЕ, Интерграпх Цаесар ИИ, Пипинг Солутионс Три-Флек, или један од других комерцијално доступних напона, или један од других комерцијално доступних пакета напрезања – предност овог модела за дизајн напона је да се користи компјутерски модел за пројектовање напона. система цевовода за лаку верификацију и могућност уношења неопходних промена у конфигурацију. На слици 4 приказан је пример моделовања и анализе дела цевовода.
Приликом пројектовања новог система, дизајнери система обично наводе да сви цевоводи и компоненте треба да буду произведени, заварени, састављени, итд. у складу са било којим кодом који се користи. Међутим, у неким ретрофитима или другим применама, може бити корисно да именовани инжењер пружи смернице о одређеним техникама производње, као што је описано у Поглављу В.
Уобичајени проблем на који се сусреће у применама накнадне уградње је предгревање завара (параграф 131) и термичка обрада после заваривања (став 132). Између осталих предности, ови топлотни третмани се користе за ублажавање напрезања, спречавање пуцања и повећање чврстоће завара. Ставке које утичу на захтеве топлотне обраде пре заваривања и после заваривања укључују следеће, али нису ограничене на, материјал за дебљину споја, групу за дебљину споја, лдед.Сваки материјал наведен у обавезном додатку А има додељен П број. За претходно загревање, параграф 131 даје минималну температуру до које основни метал мора да се загреје пре него што дође до заваривања. За ПВХТ, табела 132 даје опсег температуре задржавања и дужину времена за задржавање зоне заваривања. Брзине загревања и хлађења, методе мерења температуре, смернице за мерење температуре, упутства за мерење температуре и процедуре загревања треба да се придржавају других метода загревања. може доћи до штетних ефеката на заварену површину услед неправилне термичке обраде.
Још једна потенцијална област забринутости у системима цевовода под притиском су кривине цеви. Савијање цеви може да изазове стањивање зида, што резултира недовољном дебљином зида. Према параграфу 102.4.5, код дозвољава савијање све док минимална дебљина зида задовољава исту формулу која се користи за израчунавање минималне дебљине зида за равну цев. Обично се додаје дозвољено смањење дебљине зида 4.5. с за различите полупречнике савијања. Криви такође могу захтевати термичку обраду пре савијања и/или после савијања. Параграф 129 даје упутства за производњу колена.
За многе системе цевовода под притиском, неопходно је инсталирати сигурносни вентил или вентил за смањење притиска како би се спречио превелики притисак у систему. За ове примене, опциони Додатак ИИ: Правила за пројектовање уградње сигурносног вентила је веома вредан, али понекад мало познат ресурс.
У складу са параграфом ИИ-1.2, сигурносни вентили се одликују потпуно отвореним искачућим деловањем за гас или пару, док се сигурносни вентили отварају у односу на узводни статички притисак и користе се првенствено за сервис течности.
Јединице сигурносног вентила се одликују тиме да ли су отворени или затворени системи за пражњење. Код отвореног издува, колено на излазу сигурносног вентила обично излази у издувну цев у атмосферу. Обично ће то резултирати мањим повратним притиском. Ако се у издувној цеви створи довољан повратни притисак, део издувног гаса би требало да буде истиснут из издувне цеви или издувне цеви велике величине. довољно да спречи повратни удар. У апликацијама са затвореним вентилима, притисак се повећава на излазу вентила за одзрачивање услед компресије ваздуха у одзрачном воду, што потенцијално изазива ширење таласа притиска. У параграфу ИИ-2.2.2, препоручује се да пројектовани притисак затвореног потисног вода буде најмање два пута већи од радног притиска у стационарном стању. Слике 5 показују сигурносни вентил у односу на отворени вентил.
Инсталације сигурносних вентила могу бити подложне различитим силама као што је сажето у параграфу ИИ-2. Ове силе укључују ефекте топлотног ширења, интеракцију више вентила за смањење истовременог одзрачивања, ефекте сеизмичке и/или вибрације и утицаје притиска током догађаја растерећења притиска. Иако пројектовани притисак до излаза сигурносног вентила треба да одговара пројектованом притиску испусног система у испусном систему и пројектованом притиску система на доле. сигурносног вентила. Једначине су дате у параграфу ИИ-2.2 за одређивање притиска и брзине на колена за пражњење, улазу цеви за пражњење и излазу потисне цеви за отворене и затворене системе за пражњење. Користећи ове информације, силе реакције у различитим тачкама у издувном систему могу се израчунати и узети у обзир.
Пример проблема са отвореном пражном заношењем у ставу ИИ-7.Остојеће методе постоје за израчунавање карактеристика протока у системима за пражњење у рељефним вентилама, а читалац је употријебљен да би се користила употреба метода у игри у Електротехнику ГС ЛИАО у "Анализи" Електротехника ", објавио је АСМЕ у часопису АСМЕ.
Преливни вентил треба да се налази на минималном растојању равне цеви од било које кривине. Ово минимално растојање зависи од сервиса и геометрије система као што је дефинисано у параграфу ИИ-5.2.1. За инсталације са више растерећених вентила, препоручени размак за прикључке огранака вентила зависи од полупречника грана и сервисних цеви, као што је приказано у напомени (10)(ц) У складу са параграфом Д-1-5. испусни вентил се испушта у оперативне цевоводе, а не у суседне структуре да би се минимизирали ефекти топлотног ширења и сеизмичких интеракција. Резиме ових и других разматрања дизајна у пројектовању склопова сигурносних вентила може се наћи у параграфу ИИ-5.
Очигледно, није могуће покрити све захтеве дизајна АСМЕ Б31 у оквиру овог чланка. Али сваки именовани инжењер укључен у пројектовање система цевовода под притиском треба барем да буде упознат са овим кодом дизајна. Надајмо се, уз горе наведене информације, читаоци ће пронаћи АСМЕ Б31 вреднији и приступачнији ресурс.
Монте К. Енгелкемиер је вођа пројекта у Станлеи Цонсултантс. Енгелкемиер је члан Иова Енгинееринг Социети, НСПЕ и АСМЕ, и служи у Б31.1 комитету и подкомитету за кодекс електричних цевовода. Има преко 12 година практичног искуства у распореду система цевовода и дизајну, консултант за анализу напрезања у Мецханлеи-у је консултант за Станке Енгине. Има преко 6 година професионалног искуства у пројектовању система цевовода за различите комуналне, општинске, институционалне и индустријске клијенте и члан је АСМЕ и Инжењерског друштва Ајове.
Да ли имате искуство и стручност о темама обухваћеним овим садржајем? Требало би да размислите о доприносу нашем ЦФЕ Медиа уредничком тиму и да добијете признање које ви и ваша компанија заслужујете. Кликните овде да бисте започели процес.