Khi thiết kế một hệ thống đường ống áp lực, kỹ sư chỉ định thường chỉ định rằng đường ống của hệ thống phải tuân theo một hoặc nhiều phần của Bộ luật đường ống áp lực ASME B31. Làm thế nào để các kỹ sư tuân thủ đúng các yêu cầu của mã khi thiết kế hệ thống đường ống?
Trước tiên, kỹ sư phải xác định thông số kỹ thuật thiết kế nào sẽ được chọn. Đối với hệ thống đường ống áp lực, điều này không nhất thiết phải giới hạn ở ASME B31. Các mã khác do ASME, ANSI, NFPA hoặc các tổ chức quản lý khác ban hành có thể bị chi phối bởi vị trí dự án, ứng dụng, v.v. Trong ASME B31, hiện có bảy phần riêng biệt có hiệu lực.
Đường ống điện ASME B31.1: Phần này bao gồm đường ống trong các nhà máy điện, nhà máy công nghiệp và tổ chức, hệ thống sưởi ấm địa nhiệt, hệ thống sưởi ấm và làm mát trung tâm và khu vực. Điều này bao gồm đường ống bên ngoài nồi hơi và bên ngoài nồi hơi được sử dụng để lắp đặt nồi hơi ASME Phần I. Phần này không áp dụng cho các thiết bị thuộc Bộ luật nồi hơi và bình áp suất ASME, một số đường ống phân phối sưởi ấm và làm mát áp suất thấp và nhiều hệ thống khác được mô tả trong đoạn 100.1.3 của ASME B31.1. Nguồn gốc của ASME ME B31.1 có thể được bắt nguồn từ những năm 1920, với ấn bản chính thức đầu tiên được xuất bản vào năm 1935. Lưu ý rằng ấn bản đầu tiên, bao gồm cả các phụ lục, chưa đầy 30 trang và ấn bản hiện tại dài hơn 300 trang.
ASME B31.3 Quy trình đường ống: Phần này đề cập đến đường ống trong các nhà máy lọc dầu;nhà máy hóa chất, dược phẩm, dệt may, giấy, chất bán dẫn và đông lạnh;và các nhà máy và thiết bị đầu cuối xử lý liên quan. Phần này rất giống với ASME B31.1, đặc biệt là khi tính toán độ dày thành tối thiểu cho ống thẳng. Phần này ban đầu là một phần của B31.1 và lần đầu tiên được phát hành riêng vào năm 1959.
ASME B31.4 Hệ thống vận chuyển đường ống cho chất lỏng và bùn: Phần này bao gồm đường ống vận chuyển chủ yếu các sản phẩm lỏng giữa các nhà máy và thiết bị đầu cuối, và trong các thiết bị đầu cuối, trạm bơm, điều hòa và đo lường. Phần này ban đầu là một phần của B31.1 và lần đầu tiên được phát hành riêng vào năm 1959.
Các thành phần truyền nhiệt và đường ống làm lạnh ASME B31.5: Phần này bao gồm đường ống cho chất làm lạnh và chất làm mát thứ cấp. Phần này ban đầu là một phần của B31.1 và lần đầu tiên được phát hành riêng vào năm 1962.
ASME B31.8 Hệ thống đường ống phân phối và truyền khí: Điều này bao gồm đường ống để vận chuyển các sản phẩm khí chủ yếu giữa các nguồn và thiết bị đầu cuối, bao gồm máy nén, trạm điều hòa và đo lường;và đường ống thu gom khí đốt. Phần này ban đầu là một phần của B31.1 và lần đầu tiên được phát hành riêng vào năm 1955.
Đường ống dịch vụ tòa nhà ASME B31.9: Phần này đề cập đến đường ống thường thấy trong các tòa nhà công nghiệp, cơ quan, thương mại và công cộng;và nhà ở nhiều đơn vị không yêu cầu phạm vi kích thước, áp suất và nhiệt độ được đề cập trong ASME B31.1. Phần này tương tự như ASME B31.1 và B31.3, nhưng ít thận trọng hơn (đặc biệt là khi tính toán độ dày tối thiểu của tường) và chứa ít chi tiết hơn. Nó được giới hạn ở các ứng dụng áp suất thấp, nhiệt độ thấp như được nêu trong ASME B31.9 đoạn 900.1.2. Phần này được xuất bản lần đầu vào năm 1982.
ASME B31.12 Đường ống và Đường ống Hydro: Phần này đề cập đến đường ống trong dịch vụ hydro dạng khí và lỏng, cũng như đường ống trong dịch vụ hydro dạng khí. Phần này được xuất bản lần đầu vào năm 2008.
Mã thiết kế nào sẽ được sử dụng cuối cùng là tùy thuộc vào chủ sở hữu. Phần giới thiệu về ASME B31 nêu rõ, “Chủ sở hữu có trách nhiệm chọn phần mã gần đúng nhất với việc lắp đặt đường ống được đề xuất.”Trong một số trường hợp, "nhiều phần mã có thể áp dụng cho các phần khác nhau của quá trình cài đặt."
Phiên bản 2012 của ASME B31.1 sẽ đóng vai trò là tài liệu tham khảo chính cho các cuộc thảo luận tiếp theo. Mục đích của bài viết này là hướng dẫn kỹ sư chỉ định thông qua một số bước chính trong việc thiết kế hệ thống đường ống áp suất tuân thủ ASME B31. Việc tuân thủ các hướng dẫn của ASME B31.1 cung cấp một đại diện tốt về thiết kế hệ thống chung. Các phương pháp thiết kế tương tự được sử dụng nếu tuân theo ASME B31.3 hoặc B31.9. Phần còn lại của ASME B31 được sử dụng trong các ứng dụng hẹp hơn, chủ yếu cho các ứng dụng cụ thể các hệ thống hoặc ứng dụng và sẽ không được thảo luận thêm. Mặc dù các bước chính trong quy trình thiết kế sẽ được nêu bật ở đây, nhưng phần thảo luận này không đầy đủ và mã hoàn chỉnh phải luôn được tham chiếu trong quá trình thiết kế hệ thống. Tất cả các tham chiếu đến văn bản đều đề cập đến ASME B31.1 trừ khi có quy định khác.
Sau khi chọn mã chính xác, nhà thiết kế hệ thống cũng phải xem xét mọi yêu cầu thiết kế dành riêng cho hệ thống. Đoạn 122 (Phần 6) cung cấp các yêu cầu thiết kế liên quan đến các hệ thống thường thấy trong các ứng dụng đường ống điện, chẳng hạn như hơi nước, nước cấp, xả đáy và xả đáy, đường ống thiết bị đo đạc và hệ thống giảm áp. ASME B31.3 chứa các đoạn tương tự như ASME B31.1, nhưng ít chi tiết hơn. Các cân nhắc trong đoạn 122 bao gồm các yêu cầu về áp suất và nhiệt độ dành riêng cho hệ thống, cũng như các giới hạn pháp lý khác nhau được mô tả giữa chính nồi hơi, đường ống bên ngoài nồi hơi và đường ống bên ngoài không phải nồi hơi được kết nối với đường ống nồi hơi ASME Phần I.định nghĩa. Hình 2 cho thấy những hạn chế này của nồi hơi trống.
Người thiết kế hệ thống phải xác định áp suất và nhiệt độ mà tại đó hệ thống sẽ hoạt động và các điều kiện mà hệ thống phải được thiết kế để đáp ứng.
Theo đoạn 101.2, áp suất thiết kế bên trong không được nhỏ hơn áp suất làm việc liên tục tối đa (MSOP) trong hệ thống đường ống, bao gồm cả ảnh hưởng của cột áp tĩnh. Đường ống chịu áp suất bên ngoài phải được thiết kế để đạt được mức chênh lệch áp suất dự kiến ​​trong các điều kiện vận hành, ngừng hoạt động hoặc thử nghiệm. Ngoài ra, cần xem xét các tác động môi trường. Theo đoạn 101.4, nếu việc làm mát chất lỏng có khả năng làm giảm áp suất trong đường ống xuống dưới áp suất khí quyển, thì đường ống đó phải được thiết kế để chịu được áp suất bên ngoài hoặc phải thực hiện các biện pháp để phá vỡ chân không. Trong trường hợp sự giãn nở của chất lỏng có thể làm tăng áp suất, hệ thống đường ống phải được thiết kế để chịu được áp suất gia tăng hoặc cần thực hiện các biện pháp để giảm áp suất dư thừa.
Bắt đầu từ Mục 101.3.2, nhiệt độ kim loại cho thiết kế đường ống phải đại diện cho các điều kiện duy trì tối đa dự kiến. Để đơn giản, người ta thường giả định rằng nhiệt độ kim loại bằng nhiệt độ chất lỏng. Nếu muốn, nhiệt độ trung bình của kim loại có thể được sử dụng miễn là đã biết nhiệt độ thành ngoài. Cũng cần đặc biệt chú ý đến chất lỏng được hút qua bộ trao đổi nhiệt hoặc từ thiết bị đốt để đảm bảo tính đến các điều kiện nhiệt độ xấu nhất.
Thông thường, các nhà thiết kế thêm một giới hạn an toàn vào áp suất và/hoặc nhiệt độ làm việc tối đa. Kích thước của giới hạn phụ thuộc vào ứng dụng. Điều quan trọng là phải xem xét các hạn chế về vật liệu khi xác định nhiệt độ thiết kế. Việc chỉ định nhiệt độ thiết kế cao (lớn hơn 750 F) có thể yêu cầu sử dụng vật liệu hợp kim thay vì thép carbon tiêu chuẩn hơn. Các giá trị ứng suất trong Phụ lục A bắt buộc chỉ được cung cấp cho nhiệt độ cho phép đối với từng vật liệu. Ví dụ, thép carbon chỉ có thể cung cấp các giá trị ứng suất lên tới 800 F. Thép carbon tiếp xúc kéo dài với nhiệt độ trên 800 F có thể khiến đường ống bị cacbon hóa, làm cho ống trở nên giòn hơn và dễ bị hỏng. Nếu vận hành trên 800 F, cũng cần xem xét đến hư hỏng rão nhanh liên quan đến thép cacbon. Xem đoạn 124 để biết phần thảo luận đầy đủ về giới hạn nhiệt độ vật liệu.
Đôi khi, các kỹ sư cũng có thể chỉ định áp suất thử nghiệm cho từng hệ thống. Đoạn 137 cung cấp hướng dẫn về thử nghiệm ứng suất. Thông thường, thử nghiệm thủy tĩnh sẽ được chỉ định ở mức 1,5 lần áp suất thiết kế;tuy nhiên, ứng suất vòng đai và ứng suất dọc trong đường ống không được vượt quá 90% giới hạn chảy của vật liệu trong đoạn 102.3.3 (B) trong quá trình thử áp suất. Đối với một số hệ thống đường ống bên ngoài không phải nồi hơi, thử rò rỉ khi đang vận hành có thể là một phương pháp kiểm tra rò rỉ thực tế hơn do khó khăn trong việc cách ly các bộ phận của hệ thống hoặc đơn giản là do cấu hình hệ thống cho phép thử rò rỉ đơn giản trong quá trình vận hành ban đầu.Đồng ý, điều này là chấp nhận được.
Khi các điều kiện thiết kế được thiết lập, đường ống có thể được chỉ định. Điều đầu tiên cần quyết định là sử dụng vật liệu nào. Như đã đề cập trước đó, các vật liệu khác nhau có giới hạn nhiệt độ khác nhau. Đoạn 105 đưa ra các hạn chế bổ sung đối với các vật liệu đường ống khác nhau. Việc lựa chọn vật liệu cũng phụ thuộc vào chất lỏng hệ thống, chẳng hạn như sử dụng hợp kim niken trong các ứng dụng đường ống hóa chất ăn mòn, sử dụng thép không gỉ để cung cấp khí sạch cho thiết bị hoặc sử dụng thép carbon có hàm lượng crom cao (lớn hơn 0,1%) để ngăn chặn sự ăn mòn tăng tốc của dòng chảy. Ăn mòn tăng tốc dòng chảy. (FAC) là hiện tượng xói mòn/ăn mòn đã được chứng minh là gây ra hiện tượng mỏng thành nghiêm trọng và hỏng đường ống ở một số hệ thống đường ống quan trọng nhất. Việc không xem xét đúng cách việc làm mỏng các bộ phận của hệ thống ống nước có thể và đã gây ra hậu quả nghiêm trọng, chẳng hạn như vào năm 2007 khi một đường ống khử quá nhiệt tại nhà máy điện IATAN của KCP&L bị vỡ, khiến hai công nhân thiệt mạng và một phần ba bị thương nặng.
Phương trình 7 và Phương trình 9 trong đoạn 104.1.1 lần lượt xác định độ dày thành yêu cầu tối thiểu và áp suất thiết kế bên trong tối đa đối với ống thẳng chịu áp suất bên trong. Các biến số trong các phương trình này bao gồm ứng suất cho phép tối đa (từ Phụ lục A bắt buộc), đường kính ngoài của ống, hệ số vật liệu (như được nêu trong Bảng 104.1.2 (A)) một quy trình lặp đi lặp lại cũng có thể bao gồm vận tốc chất lỏng, giảm áp suất, chi phí đường ống và bơm. Bất kể ứng dụng là gì, độ dày thành tối thiểu cần thiết phải được xác minh.
Có thể thêm phụ cấp độ dày bổ sung để bù cho nhiều lý do bao gồm cả FAC. Phụ cấp có thể được yêu cầu do loại bỏ ren, rãnh, v.v. vật liệu cần thiết để tạo các mối nối cơ học. Theo đoạn 102.4.2, phụ cấp tối thiểu phải bằng độ sâu ren cộng với dung sai gia công. Cũng có thể yêu cầu phụ cấp để cung cấp thêm độ bền để tránh hư hỏng đường ống, sụp đổ, võng quá mức hoặc vênh do tải trọng chồng chất hoặc các nguyên nhân khác được thảo luận trong đoạn 102.4.4. Cũng có thể thêm phụ cấp cho phép để tính đến các mối hàn (đoạn 102.4.3) và khuỷu tay (đoạn 102.4.5). Cuối cùng, dung sai có thể được thêm vào để bù cho sự ăn mòn và/hoặc xói mòn. Độ dày của khoảng cho phép này do người thiết kế quyết định và phải phù hợp với tuổi thọ dự kiến ​​của đường ống theo đoạn 102.4.1.
Phụ lục IV tùy chọn cung cấp hướng dẫn về kiểm soát ăn mòn. Lớp phủ bảo vệ, bảo vệ catốt và cách ly điện (chẳng hạn như mặt bích cách điện) là tất cả các phương pháp ngăn chặn sự ăn mòn bên ngoài của đường ống chôn hoặc ngập nước. Có thể sử dụng chất ức chế ăn mòn hoặc lớp lót để ngăn chặn sự ăn mòn bên trong. Cũng nên cẩn thận sử dụng nước thử nghiệm thủy tĩnh có độ tinh khiết thích hợp và nếu cần, xả hoàn toàn đường ống sau khi thử nghiệm thủy tĩnh.
Độ dày thành ống tối thiểu hoặc lịch trình cần thiết cho các tính toán trước đó có thể không cố định trên toàn bộ đường kính ống và có thể yêu cầu thông số kỹ thuật cho các lịch trình khác nhau cho các đường kính khác nhau. Giá trị lịch trình và độ dày tường phù hợp được xác định trong ASME B36.10 Ống thép rèn hàn và liền mạch.
Khi chỉ định vật liệu ống và thực hiện các tính toán đã thảo luận trước đó, điều quan trọng là phải đảm bảo rằng các giá trị ứng suất tối đa cho phép được sử dụng trong tính toán khớp với vật liệu được chỉ định. Ví dụ: nếu ống thép không gỉ A312 304L được chỉ định không chính xác thay vì ống thép không gỉ A312 304, thì độ dày thành ống được cung cấp có thể không đủ do sự khác biệt đáng kể về giá trị ứng suất tối đa cho phép giữa hai vật liệu. được sử dụng để tính toán, ống liền mạch phải được chỉ định. Nếu không, nhà sản xuất/nhà lắp đặt có thể cung cấp ống hàn đường may, điều này có thể dẫn đến độ dày thành ống không đủ do giá trị ứng suất tối đa cho phép thấp hơn.
Ví dụ: giả sử nhiệt độ thiết kế của đường ống là 300 F và áp suất thiết kế là 1.200 psig.2″ và 3″. Dây thép cacbon (A53 Lớp B liền mạch) sẽ được sử dụng. Xác định sơ đồ đường ống phù hợp để chỉ định đáp ứng các yêu cầu của ASME B31.1 Công thức 9. Đầu tiên, các điều kiện thiết kế được giải thích:
Tiếp theo, xác định các giá trị ứng suất tối đa cho phép đối với A53 Hạng B ở nhiệt độ thiết kế trên từ Bảng A-1. Lưu ý rằng giá trị cho ống liền mạch được sử dụng vì ống liền mạch được chỉ định:
Cũng phải thêm phụ cấp độ dày. Đối với ứng dụng này, phụ cấp ăn mòn 1/16 inch được giả định. Dung sai phay riêng biệt sẽ được thêm vào sau.
3 inch. Đường ống sẽ được chỉ định trước.Giả sử đường ống Lịch trình 40 và dung sai phay 12,5%, hãy tính áp suất tối đa:
Đường ống theo lịch trình 40 là thỏa đáng cho 3 inch. Ống trong các điều kiện thiết kế được chỉ định ở trên. Tiếp theo, hãy kiểm tra 2 inch. Đường ống sử dụng các giả định tương tự:
2 inch. Trong các điều kiện thiết kế được chỉ định ở trên, đường ống sẽ yêu cầu độ dày thành ống dày hơn so với Bảng 40. Hãy thử 2 inch. Bảng 80 Ống:
Mặc dù độ dày thành ống thường là yếu tố hạn chế trong thiết kế áp suất, nhưng điều quan trọng là phải xác minh rằng các phụ kiện, bộ phận và kết nối được sử dụng phù hợp với các điều kiện thiết kế đã chỉ định.
Theo nguyên tắc chung, theo các đoạn 104.2, 104.7.1, 106 và 107, tất cả các van, phụ kiện và các bộ phận chịu áp suất khác được sản xuất theo các tiêu chuẩn được liệt kê trong Bảng 126.1 sẽ được coi là phù hợp để sử dụng trong các điều kiện vận hành bình thường hoặc dưới các mức nhiệt độ-áp suất tiêu chuẩn được chỉ định trong .
Tại các điểm giao nhau của đường ống, nên sử dụng chữ T, giao điểm ngang, chữ thập, mối nối hàn nhánh, v.v., được sản xuất theo tiêu chuẩn liệt kê trong Bảng 126.1. Trong một số trường hợp, giao điểm đường ống có thể yêu cầu kết nối nhánh riêng. Đoạn 104.3.1 đưa ra các yêu cầu bổ sung đối với kết nối nhánh để đảm bảo rằng có đủ vật liệu đường ống để chịu được áp suất.
Để đơn giản hóa thiết kế, nhà thiết kế có thể chọn đặt các điều kiện thiết kế cao hơn để đáp ứng định mức mặt bích của một loại áp suất nhất định (ví dụ: ASME loại 150, 300, v.v.) như được xác định bởi loại áp suất-nhiệt độ đối với các vật liệu cụ thể được chỉ định trong ASME B16 .5 Mặt bích ống và mối nối mặt bích, hoặc các tiêu chuẩn tương tự được liệt kê trong Bảng 126.1. Điều này có thể chấp nhận được miễn là nó không dẫn đến sự gia tăng không cần thiết về độ dày của thành hoặc các thiết kế thành phần khác.
Một phần quan trọng của thiết kế đường ống là đảm bảo rằng tính toàn vẹn về cấu trúc của hệ thống đường ống được duy trì sau khi tác động của áp suất, nhiệt độ và ngoại lực. Tính toàn vẹn về cấu trúc của hệ thống thường bị bỏ qua trong quá trình thiết kế và, nếu không được thực hiện tốt, có thể là một trong những phần tốn kém hơn của thiết kế. Tính toàn vẹn về cấu trúc được thảo luận chủ yếu ở hai nơi, Đoạn 104.8: Phân tích Thành phần Đường ống và Đoạn 119: Mở rộng và Tính linh hoạt.
Đoạn 104.8 liệt kê các công thức mã cơ bản được sử dụng để xác định xem hệ thống đường ống có vượt quá ứng suất cho phép của mã hay không. Các phương trình mã này thường được gọi là tải liên tục, tải không thường xuyên và tải dịch chuyển. Tải duy trì là tác động của áp suất và trọng lượng lên hệ thống đường ống. Tải ngẫu nhiên là tải liên tục cộng với tải trọng gió, tải trọng địa chấn, tải trọng địa hình và tải trọng ngắn hạn khác. trường hợp tải trọng riêng biệt tại thời điểm phân tích. Tải trọng dịch chuyển là tác động của sự tăng trưởng nhiệt, dịch chuyển thiết bị trong quá trình vận hành hoặc bất kỳ tải trọng dịch chuyển nào khác.
Đoạn 119 thảo luận về cách xử lý sự giãn nở và tính linh hoạt của đường ống trong hệ thống đường ống cũng như cách xác định tải trọng phản ứng. Tính linh hoạt của hệ thống đường ống thường quan trọng nhất khi kết nối thiết bị, vì hầu hết các kết nối thiết bị chỉ có thể chịu được lượng lực và mô men tối thiểu tác dụng tại điểm kết nối. Trong hầu hết các trường hợp, sự tăng trưởng nhiệt của hệ thống đường ống có ảnh hưởng lớn nhất đến tải trọng phản ứng, vì vậy điều quan trọng là phải kiểm soát sự tăng trưởng nhiệt trong hệ thống một cách phù hợp.
Để phù hợp với tính linh hoạt của hệ thống đường ống và để đảm bảo rằng hệ thống được đỡ đúng cách, nên đỡ các ống thép theo Bảng 121.5. Nếu một nhà thiết kế cố gắng đáp ứng khoảng cách đỡ tiêu chuẩn cho bảng này, thì điều đó sẽ đạt được ba điều: giảm thiểu độ lệch do trọng lượng bản thân, giảm tải trọng duy trì và tăng ứng suất khả dụng cho tải trọng dịch chuyển. Nếu nhà thiết kế đặt giá đỡ theo Bảng 121.5, thì thường sẽ dẫn đến độ võng hoặc độ võng do trọng lượng bản thân dưới 1/8 inch. Giữa các ống giá đỡ. Việc giảm thiểu độ võng do trọng lượng bản thân giúp giảm khả năng ngưng tụ hơi nước hoặc khí đốt trong các đường ống. Tuân theo các khuyến nghị về khoảng cách trong Bảng 121.5 cũng cho phép người thiết kế giảm ứng suất duy trì trong đường ống xuống khoảng 50% giá trị cho phép liên tục của mã. Theo Phương trình 1B, ứng suất cho phép đối với tải trọng dịch chuyển tỷ lệ nghịch với tải trọng duy trì. Do đó, bằng cách giảm thiểu tải trọng duy trì, khả năng chịu ứng suất dịch chuyển có thể được tối đa hóa. Khoảng cách khuyến nghị cho các giá đỡ đường ống được thể hiện trong Hình 3.
Để giúp đảm bảo rằng tải trọng phản ứng của hệ thống đường ống được xem xét chính xác và các ứng suất mã được đáp ứng, một phương pháp phổ biến là thực hiện phân tích ứng suất đường ống có sự hỗ trợ của máy tính cho hệ thống. Hiện có một số gói phần mềm phân tích ứng suất đường ống khác nhau, chẳng hạn như Bentley AutoPIPE, Intergraph Caesar II, Piping Solutions Tri-Flex hoặc một trong các gói thương mại khác. .Hình 4 cho thấy một ví dụ về mô hình hóa và phân tích một phần của đường ống.
Khi thiết kế một hệ thống mới, các nhà thiết kế hệ thống thường chỉ định rằng tất cả các đường ống và bộ phận phải được chế tạo, hàn, lắp ráp, v.v. theo yêu cầu của bất kỳ mã nào được sử dụng. Tuy nhiên, trong một số trang bị thêm hoặc các ứng dụng khác, kỹ sư được chỉ định có thể cung cấp hướng dẫn về một số kỹ thuật sản xuất nhất định, như được mô tả trong Chương V, có thể hữu ích.
Một vấn đề phổ biến gặp phải trong các ứng dụng trang bị thêm là gia nhiệt trước mối hàn (đoạn 131) và xử lý nhiệt sau hàn (đoạn 132). Trong số các lợi ích khác, các phương pháp xử lý nhiệt này được sử dụng để giảm ứng suất, ngăn nứt và tăng độ bền của mối hàn. Các hạng mục ảnh hưởng đến yêu cầu xử lý nhiệt trước và sau hàn bao gồm nhưng không giới hạn ở những điều sau: Nhóm số P, thành phần hóa học vật liệu và độ dày của vật liệu tại mối nối được hàn. Mỗi vật liệu được liệt kê trong Phụ lục A bắt buộc đều có một số P được chỉ định. Đối với gia nhiệt trước, đoạn 131 cung cấp nhiệt độ tối thiểu mà kim loại cơ bản phải được nung nóng trước khi có thể hàn. Đối với PWHT, Bảng 132 cung cấp phạm vi nhiệt độ giữ và khoảng thời gian để giữ vùng hàn. Tốc độ gia nhiệt và làm mát, phương pháp đo nhiệt độ, kỹ thuật gia nhiệt và các quy trình khác phải tuân thủ nghiêm ngặt các hướng dẫn được nêu trong mã. Các tác động bất lợi không mong muốn đối với khu vực hàn có thể xảy ra do không xử lý nhiệt đúng cách.
Một vấn đề tiềm ẩn khác cần quan tâm trong các hệ thống đường ống điều áp là uốn ống. Việc uốn ống có thể làm mỏng thành, dẫn đến độ dày thành không đủ. Theo đoạn 102.4.5, quy tắc cho phép uốn miễn là độ dày thành tối thiểu đáp ứng cùng một công thức được sử dụng để tính toán độ dày thành tối thiểu cho ống thẳng. Thông thường, một khoản phụ cấp được thêm vào để tính toán độ dày thành. Bảng 102.4.5 cung cấp các khoản phụ cấp giảm uốn khuyến nghị cho các bán kính uốn khác nhau. /hoặc xử lý nhiệt sau khi uốn. Đoạn 129 cung cấp hướng dẫn về sản xuất khuỷu tay.
Đối với nhiều hệ thống đường ống áp lực, cần phải lắp đặt van an toàn hoặc van giảm áp để ngăn quá áp trong hệ thống. Đối với những ứng dụng này, Phụ lục II tùy chọn: Quy tắc thiết kế lắp đặt van an toàn là một nguồn rất có giá trị nhưng đôi khi ít được biết đến.
Theo đoạn II-1.2, van an toàn được đặc trưng bởi hành động mở hoàn toàn cho dịch vụ khí hoặc hơi nước, trong khi van an toàn mở tương ứng với áp suất tĩnh ngược dòng và được sử dụng chủ yếu cho dịch vụ chất lỏng.
Các bộ phận van an toàn được đặc trưng bởi chúng là hệ thống xả mở hay đóng. Trong ống xả mở, khuỷu tay ở đầu ra của van an toàn thường sẽ xả vào ống xả ra khí quyển. Thông thường, điều này sẽ dẫn đến áp suất ngược ít hơn. Nếu đủ áp suất ngược được tạo ra trong ống xả, một phần khí thải có thể bị trục xuất hoặc xả ngược từ đầu vào của ống xả. Kích thước của ống xả phải đủ lớn để tránh bị thổi ngược. Trong các ứng dụng thông gió kín, áp suất tăng lên ở đầu ra của van xả do nén khí trong lỗ thông hơi dòng, có khả năng gây ra sóng áp suất lan truyền. Trong đoạn II-2.2.2, khuyến nghị rằng áp suất thiết kế của dòng xả kín ít nhất phải lớn hơn hai lần so với áp suất làm việc ở trạng thái ổn định. Hình 5 và 6 lần lượt cho thấy cách lắp đặt van an toàn mở và đóng.
Việc lắp đặt van an toàn có thể chịu nhiều lực khác nhau như được tóm tắt trong đoạn II-2. Các lực này bao gồm hiệu ứng giãn nở nhiệt, sự tương tác của nhiều van xả đồng thời thông hơi, tác động địa chấn và/hoặc rung động, và hiệu ứng áp suất trong các sự kiện giảm áp. Mặc dù áp suất thiết kế ở đầu ra của van an toàn phải phù hợp với áp suất thiết kế của ống dẫn xuống, nhưng áp suất thiết kế trong hệ thống xả phụ thuộc vào cấu hình của hệ thống xả và đặc điểm của van an toàn. Các phương trình được cung cấp trong đoạn II-2.2 để xác định áp suất và vận tốc ở khuỷu xả, ống xả trong để, và đầu ra của đường ống xả cho các hệ thống xả hở và kín. Sử dụng thông tin này, có thể tính toán và tính toán các lực phản ứng tại các điểm khác nhau trong hệ thống xả.
Một vấn đề ví dụ đối với ứng dụng xả mở được cung cấp trong đoạn II-7. Có các phương pháp khác để tính toán các đặc tính dòng chảy trong hệ thống xả của van giảm áp và người đọc được khuyến cáo xác minh rằng phương pháp được sử dụng đủ bảo toàn. Một phương pháp như vậy được GS Liao mô tả trong “Phân tích nhóm xả van giảm áp và an toàn của nhà máy điện” do ASME xuất bản trên Tạp chí Kỹ thuật Điện, tháng 10 năm 1975.
Vị trí của van an toàn phải duy trì khoảng cách tối thiểu của đường ống thẳng so với bất kỳ chỗ uốn cong nào. Khoảng cách tối thiểu này phụ thuộc vào dịch vụ và hình dạng của hệ thống như được xác định trong đoạn II-5.2.1. Đối với việc lắp đặt có nhiều van an toàn, khoảng cách được khuyến nghị cho các kết nối nhánh van phụ thuộc vào bán kính của nhánh và đường ống dịch vụ, như được nêu trong Lưu ý (10)(c) của Bảng D-1. Theo đoạn II-5.7.1, có thể cần phải kết nối các giá đỡ đường ống nằm ở đầu xả của van an toàn với đường ống vận hành thay vì hơn cấu trúc liền kề để giảm thiểu tác động của sự giãn nở nhiệt và tương tác địa chấn. Có thể tìm thấy bản tóm tắt về những vấn đề này và các cân nhắc thiết kế khác trong thiết kế cụm van an toàn trong đoạn II-5.
Rõ ràng, không thể bao gồm tất cả các yêu cầu thiết kế của ASME B31 trong phạm vi bài viết này. Nhưng bất kỳ kỹ sư được chỉ định nào tham gia thiết kế hệ thống đường ống áp lực ít nhất nên làm quen với mã thiết kế này. Hy vọng rằng với thông tin trên, người đọc sẽ thấy ASME B31 là một nguồn tài nguyên có giá trị và dễ tiếp cận hơn.
Monte K. Engelkemier là trưởng dự án tại Stanley Consultants.Engelkemier là thành viên của Hiệp hội Kỹ thuật Iowa, NSPE và ASME, đồng thời phục vụ trong Tiểu ban và Ủy ban Bộ luật Đường ống Điện B31.1. Ông có hơn 12 năm kinh nghiệm thực tế về bố trí, thiết kế, đánh giá giằng và phân tích ứng suất hệ thống đường ống. khách hàng công nghiệp và là thành viên của ASME và Hiệp hội Kỹ thuật Iowa.
Bạn có kinh nghiệm và kiến ​​thức chuyên môn về các chủ đề được đề cập trong nội dung này không? Bạn nên cân nhắc việc đóng góp cho nhóm biên tập CFE Media của chúng tôi và nhận được sự công nhận mà bạn và công ty của bạn xứng đáng nhận được. Nhấp vào đây để bắt đầu quá trình.