Пры праектаванні сістэмы напорных трубаправодаў інжынер-распрацоўшчык часта ўказвае, што трубаправоды сістэмы павінны адпавядаць адной або некалькім часткам Кодэкса ASME B31 па напорных трубаправодах. Як інжынеры правільна выконваюць патрабаванні кодэкса пры праектаванні сістэм трубаправодаў?
Па-першае, інжынер павінен вызначыць, якую праектную спецыфікацыю варта выбраць. Для сістэм напорных трубаправодаў гэта не абавязкова абмяжоўваецца ASME B31. Іншыя коды, выдадзеныя ASME, ANSI, NFPA або іншымі кіруючымі арганізацыямі, могуць рэгулявацца ў залежнасці ад месцазнаходжання праекта, прымянення і г.д. У ASME B31 у цяперашні час дзейнічае сем асобных раздзелаў.
ASME B31.1 Электраправодныя трубаправоды: Гэты раздзел ахоплівае трубаправоды на электрастанцыях, прамысловых і інстытуцыйных установах, геатэрмальных сістэмах ацяплення, а таксама сістэмах цэнтральнага і раённага ацяплення і астуджэння. Сюды ўваходзяць вонкавыя трубаправоды катлоў і вонкавыя трубаправоды, якія не звязаныя з катламі, і трубаправоды, якія выкарыстоўваюцца для ўстаноўкі катлоў ASME Section I. Гэты раздзел не распаўсюджваецца на абсталяванне, якое ахопліваецца Кодэксам ASME для катлоў і сасудаў пад ціскам, некаторыя размеркавальныя трубаправоды нізкага ціску для ацяплення і астуджэння і розныя іншыя сістэмы, апісаныя ў пункце 100.1.3 ASME B31.1. Паходжанне ASME B31.1 можна прасачыць да 1920-х гадоў, калі першае афіцыйнае выданне было апублікавана ў 1935 годзе. Звярніце ўвагу, што першае выданне, уключаючы дадаткі, было менш за 30 старонак, а цяперашняе выданне мае больш за 300 старонак.
ASME B31.3 Тэхналагічнае трубаправодства: Гэты раздзел ахоплівае трубаправоды на нафтаперапрацоўчых заводах; хімічных, фармацэўтычных, тэкстыльных, папяровых, паўправадніковых і крыягенных заводах; і звязаных з імі перапрацоўчых заводах і тэрміналах. Гэты раздзел вельмі падобны на ASME B31.1, асабліва пры разліку мінімальнай таўшчыні сценкі для прамой трубы. Гэты раздзел першапачаткова быў часткай B31.1 і ўпершыню быў апублікаваны асобна ў 1959 годзе.
ASME B31.4 Сістэмы трубаправоднага транспарту для вадкасцей і пульпы: Гэты раздзел ахоплівае трубаправоды, якія транспартуюць у асноўным вадкія прадукты паміж заводамі і тэрміналамі, а таксама ўнутры тэрміналаў, помпавых, кандыцыянавальных і вымяральных станцый. Гэты раздзел першапачаткова быў часткай B31.1 і ўпершыню быў апублікаваны асобна ў 1959 годзе.
ASME B31.5 Халадзільныя трубаправоды і кампаненты цеплаперадачы: Гэты раздзел ахоплівае трубаправоды для холадагентаў і другасных холадагентаў. Гэтая частка першапачаткова была часткай B31.1 і ўпершыню была выпушчана асобна ў 1962 годзе.
ASME B31.8 Сістэмы газаправодаў для перадачы і размеркавання: сюды ўваходзяць трубаправоды для транспарціроўкі ў асноўным газападобных прадуктаў паміж крыніцамі і тэрміналамі, у тым ліку кампрэсары, станцыі кандыцыянавання і вымярэння; і трубаправоды для збору газу. Гэты раздзел першапачаткова быў часткай B31.1 і ўпершыню быў апублікаваны асобна ў 1955 годзе.
ASME B31.9 Трубаправоды для інжынерных сетак будынкаў: Гэты раздзел ахоплівае трубаправоды, якія звычайна сустракаюцца ў прамысловых, інстытуцыйных, камерцыйных і грамадскіх будынках, а таксама ў шматкватэрных жылых дамах, якія не патрабуюць памераў, ціску і дыяпазонаў тэмператур, апісаных у ASME B31.1. Гэты раздзел падобны да ASME B31.1 і B31.3, але менш кансерватыўны (асабліва пры разліку мінімальнай таўшчыні сценкі) і змяшчае менш падрабязных звестак. Ён абмежаваны прымяненнем пры нізкім ціску і нізкай тэмпературы, як паказана ў ASME B31.9, пункт 900.1.2. Упершыню гэта было апублікавана ў 1982 годзе.
ASME B31.12 Вадародныя трубаправоды і трубаправоды: У гэтым раздзеле разглядаюцца трубаправоды для газападобнага і вадкага вадароду, а таксама трубаправоды для газападобнага вадароду. Гэты раздзел быў упершыню апублікаваны ў 2008 годзе.
Якія праектныя нормы варта выкарыстоўваць, у канчатковым выніку залежыць ад уладальніка. Ва ўводзінах да ASME B31 гаворыцца: «Уладальнік нясе адказнасць за выбар раздзела кода, які найбольш дакладна адпавядае прапанаванай пракладцы трубаправода». У некаторых выпадках «да розных участкаў пракладкі могуць прымяняцца некалькі раздзелаў кода».
Выданне ASME B31.1 2012 года будзе служыць асноўнай крыніцай інфармацыі для наступных абмеркаванняў. Мэта гэтага артыкула — дапамагчы інжынеру-праекціроўшчыку азнаёміцца ​​з некаторымі асноўнымі этапамі праектавання сістэмы напорных трубаправодаў, якая адпавядае стандарту ASME B31. Выкананне рэкамендацый ASME B31.1 забяспечвае добрае ўяўленне аб агульнай канструкцыі сістэмы. Падобныя метады праектавання выкарыстоўваюцца, калі выконваецца ASME B31.3 або B31.9. Астатняя частка ASME B31 выкарыстоўваецца ў больш вузкіх сферах прымянення, у першую чаргу для канкрэтных сістэм або прымяненняў, і не будзе абмяркоўвацца далей. Хоць тут будуць вылучаны ключавыя этапы працэсу праектавання, гэта абмеркаванне не з'яўляецца вычарпальным, і падчас праектавання сістэмы заўсёды варта спасылацца на поўны код. Усе спасылкі на тэкст адносяцца да ASME B31.1, калі не пазначана іншае.
Пасля выбару правільнага кода, распрацоўшчык сістэмы павінен таксама прагледзець любыя патрабаванні да праектавання, спецыфічныя для сістэмы. Параграф 122 (частка 6) змяшчае патрабаванні да праектавання, звязаныя з сістэмамі, якія звычайна сустракаюцца ў электрычных трубаправодах, такіх як пара, пажыўная вада, прадуўка і прадуўка, трубаправоды для прыбораў і сістэмы скіду ціску. ASME B31.3 змяшчае падобныя параграфы да ASME B31.1, але з меншай колькасцю дэталяў. У пункце 122 разглядаюцца патрабаванні да ціску і тэмпературы, спецыфічныя для сістэмы, а таксама розныя юрысдыкцыйныя абмежаванні, акрэсленыя паміж самім катлом, знешнімі трубаправодамі катла і знешнімі трубаправодамі, якія не звязаны з катлом, падлучанымі да трубаправодаў катла ASME Part I. Вызначэнне. На малюнку 2 паказаны гэтыя абмежаванні барабаннага катла.
Праекціроўшчык сістэмы павінен вызначыць ціск і тэмпературу, пры якіх будзе працаваць сістэма, а таксама ўмовы, якім павінна адпавядаць сістэма.
Згодна з пунктам 101.2, унутраны разліковы ціск не павінен быць меншым за максімальны бесперапынны працоўны ціск (MSOP) у трубаправоднай сістэме, уключаючы ўплыў статычнага напору. Трубаправоды, якія падвяргаюцца знешняму ціску, павінны быць разлічаны на максімальны перапад ціску, які чакаецца ў эксплуатацыйных, спыненых або выпрабавальных умовах. Акрамя таго, неабходна ўлічваць уздзеянне на навакольнае асяроддзе. Згодна з пунктам 101.4, калі астуджэнне вадкасці, верагодна, знізіць ціск у трубаправодзе ніжэй за атмасферны, трубаправод павінен быць распрацаваны такім чынам, каб вытрымліваць знешні ціск, або павінны быць прыняты меры для разрыву вакууму. У сітуацыях, калі пашырэнне вадкасці можа павялічыць ціск, трубаправодныя сістэмы павінны быць распрацаваны такім чынам, каб вытрымліваць павышаны ціск, або павінны быць прыняты меры для зняцця залішняга ціску.
Пачынаючы з раздзела 101.3.2, тэмпература металу для праектавання трубаправодаў павінна адпавядаць чаканым максімальным устойлівым умовам. Для прастаты звычайна мяркуецца, што тэмпература металу роўная тэмпературы вадкасці. Пры жаданні можна выкарыстоўваць сярэднюю тэмпературу металу, калі вядомая тэмпература вонкавай сценкі. Асаблівую ўвагу варта звярнуць на вадкасці, якія праходзяць праз цеплаабменнікі або з абсталявання для спальвання, каб улічваць найгоршыя тэмпературныя ўмовы.
Часта праекціроўшчыкі дадаюць запас трываласці да максімальнага працоўнага ціску і/або тэмпературы. Памер запасу залежыць ад прымянення. Таксама важна ўлічваць абмежаванні матэрыялаў пры вызначэнні разліковай тэмпературы. Вызначэнне высокіх разліковых тэмператур (больш за 750 F) можа запатрабаваць выкарыстання легаваных матэрыялаў замест больш стандартнай вугляродзістай сталі. Значэнні напружанняў у абавязковым дадатку А прыведзены толькі для дапушчальных тэмператур для кожнага матэрыялу. Напрыклад, вугляродзістая сталь можа забяспечваць значэнні напружання толькі да 800 F. Працяглае ўздзеянне тэмператур вышэй за 800 F на вугляродзістую сталь можа прывесці да карбанізацыі трубы, што зробіць яе больш далікатнай і схільнай да разбурэння. Пры эксплуатацыі пры тэмпературы вышэй за 800 F варта таксама ўлічваць паскоранае пашкоджанне ад паўзучасці, звязанае з вугляродзістай сталлю. Глядзіце пункт 124 для поўнага абмеркавання абмежаванняў тэмпературы матэрыялу.
Часам інжынеры могуць таксама ўказаць выпрабавальны ціск для кожнай сістэмы. У пункце 137 прыведзены рэкамендацыі па выпрабаваннях на нагрузку. Як правіла, гідрастатычныя выпрабаванні будуць зададзены пры ціску, які ў 1,5 разы перавышае разліковы; аднак кольцавыя і падоўжныя напружанні ў трубаправодзе не павінны перавышаць 90% ад мяжы цякучасці матэрыялу, указанай у пункце 102.3.3 (B) падчас выпрабавання на ціск. Для некаторых знешніх трубаправодных сістэм, якія не адносяцца да катлоў, выпрабаванні на герметычнасць падчас эксплуатацыі могуць быць больш практычным метадам праверкі на наяўнасць уцечак з-за цяжкасцей з ізаляцыяй частак сістэмы або проста таму, што канфігурацыя сістэмы дазваляе праводзіць простыя выпрабаванні на герметычнасць падчас першапачатковага абслугоўвання. Згодзен, гэта прымальна.
Пасля таго, як умовы праектавання будуць устаноўлены, можна вызначыць трубаправоды. Першае, што трэба вырашыць, гэта які матэрыял выкарыстоўваць. Як ужо згадвалася раней, розныя матэрыялы маюць розныя тэмпературныя абмежаванні. У пункце 105 прадугледжаны дадатковыя абмежаванні на розныя матэрыялы трубаправодаў. Выбар матэрыялу таксама залежыць ад сістэмнай вадкасці, напрыклад, выкарыстанне нікелевых сплаваў у трубаправодах для агрэсіўных хімічных рэчываў, выкарыстанне нержавеючай сталі для падачы чыстага паветра для прыбораў або выкарыстанне вугляродзістай сталі з высокім утрыманнем хрому (больш за 0,1%) для прадухілення карозіі, паскоранай патокам. Карозія, паскораная патокам (FAC), - гэта з'ява эрозіі/карозіі, якая, як было паказана, выклікае сур'ёзнае патанчэнне сценак і разбурэнне труб у некаторых з найбольш важных сістэм трубаправодаў. Недастатковае ўлічэнне патанчэння кампанентаў сантэхнікі можа мець і мела сур'ёзныя наступствы, як, напрыклад, у 2007 годзе, калі разарвала труба для астуджэння на электрастанцыі IATAN кампаніі KCP&L, у выніку чаго загінулі два рабочыя і быў сур'ёзна паранены трэці.
Ураўненне 7 і ўраўненне 9 у пункце 104.1.1 вызначаюць адпаведна мінімальную неабходную таўшчыню сценкі і максімальны ўнутраны разліковы ціск для прамой трубы, якая падвяргаецца ўнутранаму ціску. Зменныя ў гэтых ураўненнях ўключаюць максімальна дапушчальнае напружанне (з абавязковага дадатку А), вонкавы дыяметр трубы, каэфіцыент матэрыялу (як паказана ў табліцы 104.1.2 (А)) і любыя дадатковыя дапушчэнні на таўшчыню (як апісана ніжэй). З улікам такой колькасці зменных, выбар адпаведнага матэрыялу трубаправода, намінальнага дыяметра і таўшчыні сценкі можа быць ітэрацыйным працэсам, які можа таксама ўключаць хуткасць вадкасці, падзенне ціску, а таксама выдаткі на трубаправоды і перапампоўку. Незалежна ад прымянення, неабходна праверыць мінімальную неабходную таўшчыню сценкі.
Дадатковы прыпуск на таўшчыню можа быць дададзены для кампенсацыі розных прычын, у тым ліку FAC. Прыпускі могуць спатрэбіцца з-за выдалення разьбы, шпліц і г.д. матэрыялу, неабходнага для вырабу механічных злучэнняў. Згодна з пунктам 102.4.2, мінімальны прыпуск павінен быць роўны глыбіні разьбы плюс дапуск на апрацоўку. Прыпуск таксама можа спатрэбіцца для забеспячэння дадатковай трываласці, каб прадухіліць пашкоджанне трубы, абвальванне, празмернае прагінанне або выгіб з-за накладзеных нагрузак або іншых прычын, абмеркаваных у пункце 102.4.4. Прыпускі таксама могуць быць дададзены для ўліку зварных злучэнняў (пункт 102.4.3) і калена (пункт 102.4.5). Нарэшце, дапускі могуць быць дададзены для кампенсацыі карозіі і/або эрозіі. Таўшчыня гэтага прыпуску вызначаецца на меркаванне праекціроўшчыка і павінна адпавядаць меркаванаму тэрміну службы трубаправода ў адпаведнасці з пунктам 102.4.1.
Дадатковы дадатак IV змяшчае рэкамендацыі па кантролі карозіі. Ахоўныя пакрыцці, катодная абарона і электрычная ізаляцыя (напрыклад, ізаляцыйныя фланцы) — усё гэта метады прадухілення знешняй карозіі закапаных або пагружаных трубаправодаў. Для прадухілення ўнутранай карозіі можна выкарыстоўваць інгібітары карозіі або ўкладышы. Варта таксама сачыць за выкарыстаннем вады для гідрастатычных выпрабаванняў адпаведнай чысціні і, пры неабходнасці, цалкам дрэнажаваць трубаправод пасля гідрастатычных выпрабаванняў.
Мінімальная таўшчыня сценкі трубы або графік, неабходны для папярэдніх разлікаў, можа быць непастаяннай па ўсім дыяметры трубы і можа запатрабаваць спецыфікацый для розных графікаў для розных дыяметраў. Адпаведныя значэнні графіка і таўшчыні сценкі вызначаны ў ASME B36.10 Зварныя і бясшвовыя каваныя сталёвыя трубы.
Пры вызначэнні матэрыялу трубы і выкананні разлікаў, абмеркаваных раней, важна пераканацца, што максімальна дапушчальныя значэнні напружанняў, якія выкарыстоўваюцца ў разліках, адпавядаюць зададзенаму матэрыялу. Напрыклад, калі няправільна пазначана труба з нержавеючай сталі A312 304L замест трубы з нержавеючай сталі A312 304, пазначаная таўшчыня сценкі можа быць недастатковай з-за значнай розніцы ў максімальна дапушчальных значэннях напружанняў паміж двума матэрыяламі. Аналагічна, павінен быць адпаведна пазначаны спосаб вырабу трубы. Напрыклад, калі для разліку выкарыстоўваецца максімальна дапушчальнае значэнне напружання для бясшвоўнай трубы, неабходна ўказаць бясшвоўную трубу. У адваротным выпадку вытворца/мантажнік можа прапанаваць зварныя трубы, што можа прывесці да недастатковай таўшчыні сценкі з-за ніжэйшых максімальна дапушчальных значэнняў напружанняў.
Напрыклад, выкажам здагадку, што разліковая тэмпература трубаправода складае 300 F, а разліковы ціск — 1200 фунтаў на квадратны дюйм. 2 цалі і 3 цалі. Будзе выкарыстоўвацца дрот з вугляродзістай сталі (бясшвоўная A53 класа B). Вызначце адпаведны план трубаправода, каб ён адпавядаў патрабаванням ASME B31.1, раўнанне 9. Спачатку тлумачацца разліковыя ўмовы:
Далей вызначце максімальна дапушчальныя значэнні напружання для A53 класа B пры вышэйзгаданых разліковых тэмпературах з табліцы A-1. Звярніце ўвагу, што значэнне для бясшвовых труб выкарыстоўваецца, таму што пазначана бясшвовая труба:
Таксама неабходна дадаць прыпуск на таўшчыню. Для гэтага прымянення мяркуецца прыпуск на карозію 1/16 цалі. Асобны допуск на фрэзераванне будзе дададзены пазней.
3 цалі. Спачатку будзе вызначана труба. Выкарыстоўваючы трубу класа 40 і дапушчальную адхіленне фрэзеравання 12,5%, разлічыце максімальны ціск:
Труба Schedule 40 падыходзіць для дыяметра 3 цалі ў вышэйзгаданых праектных умовах. Далей праверце 2 цалі. Трубаправод выкарыстоўвае тыя ж здагадкі:
2 цалі. Згодна з вышэйзгаданымі праектнымі ўмовамі, таўшчыня сценкі трубаправода будзе большай, чым у Schedule 40. Паспрабуйце 2 цалі. Трубы Schedule 80:
Нягледзячы на ​​тое, што таўшчыня сценкі трубы часта з'яўляецца абмежавальным фактарам пры разліках на ціск, усё ж важна пераканацца, што выкарыстоўваныя фітынгі, кампаненты і злучэнні падыходзяць для зададзеных праектных умоў.
Як правіла, у адпаведнасці з пунктамі 104.2, 104.7.1, 106 і 107, усе клапаны, фітынгі і іншыя кампаненты, якія знаходзяцца пад ціскам, вырабленыя ў адпаведнасці са стандартамі, пералічанымі ў табліцы 126.1, лічацца прыдатнымі для выкарыстання ў нармальных умовах эксплуатацыі або пры ціску ніжэй за стандартныя паказчыкі ціску і тэмпературы, указаныя ў . Карыстальнікі павінны ведаць, што калі пэўныя стандарты або вытворцы могуць усталёўваць больш строгія абмежаванні на адхіленні ад нармальнай эксплуатацыі, чым тыя, што пазначаны ў ASME B31.1, то павінны прымяняцца больш строгія абмежаванні.
На скрыжаваннях труб рэкамендуюцца траякі, папярочныя адгалінаванні, крыжавіны, адгалінаваныя зварныя злучэнні і г.д., вырабленыя ў адпаведнасці са стандартамі, пералічанымі ў табліцы 126.1. У некаторых выпадках для скрыжаванняў трубаправодаў могуць спатрэбіцца спецыяльныя адгалінавальныя злучэнні. У пункце 104.3.1 прыведзены дадатковыя патрабаванні да адгалінавальных злучэнняў, каб гарантаваць, што матэрыял трубаправода дастатковай колькасці, каб вытрымаць ціск.
Для спрашчэння праектавання праекціроўшчык можа выбраць больш высокія ўмовы праектавання, каб адпавядаць патрабаванням фланца пэўнага класа ціску (напрыклад, клас ASME 150, 300 і г.д.), як гэта вызначана класам ціск-тэмпература для канкрэтных матэрыялаў, указаных у ASME B16 .5 Фланцы труб і фланцавыя злучэнні або падобных стандартах, пералічаных у табліцы 126.1. Гэта прымальна, пакуль гэта не прыводзіць да непатрэбнага павелічэння таўшчыні сценкі або канструкцый іншых кампанентаў.
Важнай часткай праектавання трубаправодаў з'яўляецца забеспячэнне захавання структурнай цэласнасці трубаправоднай сістэмы пасля ўздзеяння ціску, тэмпературы і знешніх сіл. Структурная цэласнасць сістэмы часта ігнаруецца ў працэсе праектавання і, калі яна не зроблена належным чынам, можа стаць адной з самых дарагіх частак праектавання. Структурная цэласнасць абмяркоўваецца ў асноўным у двух месцах: у пункце 104.8: Аналіз кампанентаў трубаправода і ў пункце 119: Пашырэнне і гнуткасць.
У пункце 104.8 пералічаны асноўныя формулы кода, якія выкарыстоўваюцца для вызначэння таго, ці перавышае сістэма трубаправодаў дапушчальныя напружанні паводле кода. Гэтыя ўраўненні кода звычайна называюць пастаяннымі нагрузкамі, выпадковымі нагрузкамі і нагрузкамі зрушэння. Пастаянная нагрузка - гэта ўздзеянне ціску і вагі на сістэму трубаправодаў. Выпадковыя нагрузкі - гэта пастаянныя нагрузкі плюс магчымыя ветравыя нагрузкі, сейсмічныя нагрузкі, нагрузкі мясцовасці і іншыя кароткатэрміновыя нагрузкі. Мяркуецца, што кожная прыкладзеная выпадковая нагрузка не будзе адначасова ўздзейнічаць на іншыя выпадковыя нагрузкі, таму кожная выпадковая нагрузка будзе асобным выпадкам нагрузкі на момант аналізу. Нагрузкі зрушэння - гэта наступствы цеплавога росту, зрушэння абсталявання падчас працы або любой іншай нагрузкі зрушэння.
У пункце 119 абмяркоўваецца, як кіраваць пашырэннем і гнуткасцю труб у трубаправодных сістэмах і як вызначаць рэакцыйныя нагрузкі. Гнуткасць трубаправодных сістэм часта найбольш важная ў месцах злучэнняў абсталявання, бо большасць злучэнняў абсталявання могуць вытрымліваць толькі мінімальную сілу і момант, якія прыкладаюцца ў кропцы злучэння. У большасці выпадкаў цеплавое павелічэнне трубаправоднай сістэмы аказвае найбольшы ўплыў на рэакцыйную нагрузку, таму важна адпаведна кантраляваць цеплавое павелічэнне ў сістэме.
Каб забяспечыць гнуткасць трубаправоднай сістэмы і забяспечыць належную падтрымку сістэмы, рэкамендуецца падпіраць сталёвыя трубы ў адпаведнасці з табліцай 121.5. Калі праекціроўшчык імкнецца выконваць стандартную адлегласць паміж апорамі для гэтай табліцы, ён дасягае трох мэтаў: мінімізуе прагін ад уласнай вагі, памяншае ўстойлівыя нагрузкі і павялічвае даступнае напружанне для нагрузак зрушэння. Калі праекціроўшчык размяшчае апору ў адпаведнасці з табліцай 121.5, гэта звычайна прыводзіць да зрушэння або прагіну ад уласнай вагі менш чым на 1/8 цалі паміж апорамі труб. Мінімізацыя прагіну ад уласнай вагі дапамагае знізіць верагоднасць кандэнсацыі ў трубах, якія пераносяць пару або газ. Выкананне рэкамендацый па адлегласці, прыведзеных у табліцы 121.5, таксама дазваляе праекціроўшчыку знізіць устойлівае напружанне ў трубаправодзе прыблізна да 50% ад дапушчальнага пастаяннага значэння кода. Згодна з ураўненнем 1B, дапушчальнае напружанне для нагрузак зрушэння адваротна прапарцыйна ўстойлівым нагрузкам. Такім чынам, мінімізуючы ўстойлівую нагрузку, можна максымізаваць дапушчальнае напружанне зрушэння. Рэкамендаваная адлегласць для апор труб паказана на малюнку 3.
Каб пераканацца ў тым, што рэакцыйныя нагрузкі трубаправоднай сістэмы належным чынам улічаны і што напружанні, устаноўленыя ў адпаведнасці з нормамі, распаўсюджаным метадам з'яўляецца правядзенне камп'ютэрнага аналізу напружанняў у трубаправодах. Існуе некалькі розных праграмных пакетаў для аналізу напружанняў у трубаправодах, такіх як Bentley AutoPIPE, Intergraph Caesar II, Piping Solutions Tri-Flex або адзін з іншых камерцыйна даступных пакетаў. Перавага выкарыстання камп'ютэрнага аналізу напружанняў у трубаправодах заключаецца ў тым, што ён дазваляе праекціроўшчыку стварыць канечна-элементную мадэль трубаправоднай сістэмы для лёгкай праверкі і магчымасці ўнясення неабходных змяненняў у канфігурацыю. На малюнку 4 паказаны прыклад мадэлявання і аналізу ўчастка трубаправода.
Пры праектаванні новай сістэмы канструктары звычайна ўказваюць, што ўсе трубаправоды і кампаненты павінны быць выраблены, звараны, сабраны і г.д. у адпаведнасці з патрабаваннямі любога выкарыстоўванага кода. Аднак у некаторых мадэрнізацыях або іншых выпадках можа быць карысна, каб прызначаны інжынер даваў рэкамендацыі па пэўных вытворчых тэхналогіях, як апісана ў раздзеле V.
Распаўсюджанай праблемай, з якой сутыкаюцца пры мадэрнізацыі, з'яўляецца папярэдні нагрэў зваркі (параграф 131) і паслязварная тэрмічная апрацоўка (параграф 132). Сярод іншых пераваг, гэтыя тэрмічныя апрацоўкі выкарыстоўваюцца для зняцця напружання, прадухілення расколін і павышэння трываласці зваркі. Элементы, якія ўплываюць на патрабаванні да перадзварной і паслязварной тэрмічнай апрацоўкі, уключаюць, але не абмяжоўваюцца наступным: групаванне па нумары P, хімічны склад матэрыялу і таўшчыня матэрыялу ў месцы зваркі. Кожнаму матэрыялу, пералічаным у абавязковым дадатку А, прызначаны нумар P. Для папярэдняга нагрэву ў пункце 131 пазначана мінімальная тэмпература, да якой павінен быць нагрэты асноўны метал перад зваркай. Для цеплаізаляцыі пасля зваркі ў табліцы 132 прыведзены дыяпазон тэмператур вытрымкі і час вытрымкі зоны зваркі. Хуткасці нагрэву і астуджэння, метады вымярэння тэмпературы, тэхналогіі нагрэву і іншыя працэдуры павінны строга адпавядаць рэкамендацыям, выкладзеным у кодэксе. Нечаканыя неспрыяльныя наступствы для зварной зоны могуць узнікнуць з-за няправільнай тэрмічнай апрацоўкі.
Яшчэ адной патэнцыйнай праблемай у сістэмах трубаправодаў пад ціскам з'яўляюцца выгібы труб. Выгіб труб можа прывесці да патанчэння сценак, што прывядзе да недастатковай таўшчыні сценкі. Згодна з пунктам 102.4.5, код дазваляе выгібы, калі мінімальная таўшчыня сценкі адпавядае той жа формуле, якая выкарыстоўваецца для разліку мінімальнай таўшчыні сценкі для прамой трубы. Як правіла, дадаецца прыпуск для ўліку таўшчыні сценкі. У табліцы 102.4.5 прыведзены рэкамендаваныя прыпускі на памяншэнне выгібу для розных радыусаў выгібу. Выгібы таксама могуць запатрабаваць папярэдняй і/або наступнай тэрмічнай апрацоўкі. У пункце 129 прыведзены рэкамендацыі па вырабе калена.
Для многіх сістэм напорных трубаправодаў неабходна ўсталяваць засцерагальны клапан або перапускны клапан, каб прадухіліць празмерны ціск у сістэме. Для гэтых ужыванняў вельмі каштоўным, але часам малавядомым рэсурсам з'яўляецца дадатковы Дадатак II: Правілы праектавання ўстаноўкі засцерагальных клапанаў.
У адпаведнасці з пунктам II-1.2, засцерагальныя клапаны характарызуюцца цалкам адкрытым выскокваючым дзеяннем для працы з газам або парай, у той час як засцерагальныя клапаны адкрываюцца адносна статычнага ціску вышэй па плыні і выкарыстоўваюцца ў асноўным для працы з вадкасцю.
Засцерагальныя клапаны характарызуюцца тым, ці з'яўляюцца яны сістэмамі адкрытага або закрытага нагнятання. У адкрытай выхлапной сістэме калена на выхадзе засцерагальнага клапана звычайна выходзіць у выхлапную трубу ў атмасферу. Як правіла, гэта прыводзіць да зніжэння супрацьціску. Калі ў выхлапной трубе ствараецца дастатковы супрацьціск, частка выхлапных газаў можа быць выкінута або прамыта назад з уваходнага канца выхлапной трубы. Памер выхлапной трубы павінен быць дастаткова вялікім, каб прадухіліць зваротны выкід. У закрытых вентыляцыйных сістэмах ціск на выхадзе перапускнога клапана назапашваецца з-за сціску паветра ў вентыляцыйнай лініі, што можа выклікаць распаўсюджванне хваль ціску. У пункце II-2.2.2 рэкамендуецца, каб разліковы ціск у закрытай выпускной лініі быў як мінімум у два разы большым за працоўны ціск у стацыянарным стане. На малюнках 5 і 6 паказана ўстаноўка засцерагальнага клапана ў адкрытым і закрытым стане адпаведна.
Усталёўкі засцерагальных клапанаў могуць падвяргацца ўздзеянню розных сіл, як паказана ў пункце II-2. Да гэтых сіл адносяцца эфекты цеплавога пашырэння, узаемадзеянне некалькіх рэльефных клапанаў, якія адначасова адпускаюць паветра, сейсмічныя і/або вібрацыйныя эфекты, а таксама эфекты ціску падчас скіду ціску. Нягледзячы на ​​тое, што разліковы ціск да выхаду засцерагальнага клапана павінен адпавядаць разліковаму ціску ў сцёкавай трубе, разліковы ціск у сістэме нагнятання залежыць ад канфігурацыі сістэмы нагнятання і характарыстык засцерагальнага клапана. У пункце II-2.2 прыведзены ўраўненні для вызначэння ціску і хуткасці на выпускным калене, уваходзе ў выпускную трубу і выхадзе з выпускной трубы для адкрытых і закрытых сістэм нагнятання. Выкарыстоўваючы гэтую інфармацыю, можна разлічыць і ўлічыць сілы рэакцыі ў розных кропках сістэмы нагнятання.
Прыклад задачы для адкрытага скіду прыведзены ў пункце II-7. Існуюць і іншыя метады разліку характарыстык патоку ў сістэмах скіду з дапамогай перапускных клапанаў, і чытачу рэкамендуецца пераканацца, што выкарыстаны метад дастаткова кансерватыўны. Адзін з такіх метадаў апісаны Г. С. Ляо ў працы «Бяспека электрастанцыі і аналіз групы выхлапных газаў перапускных клапанаў», апублікаванай ASME ў часопісе «Journal of Electrical Engineering» у кастрычніку 1975 года.
Размяшчэнне засцерагальнага клапана павінна забяспечваць мінімальную адлегласць ад прамой трубы да любога выгібу. Гэта мінімальная адлегласць залежыць ад абслугоўвання і геаметрыі сістэмы, як вызначана ў пункце II-5.2.1. Для ўстаноў з некалькімі перапускнымі клапанамі рэкамендаваная адлегласць для адгалінаванняў клапанаў залежыць ад радыусаў адгалінавання і абслугоўваючага трубаправода, як паказана ў заўвазе (10)(c) Табліцы D-1. У адпаведнасці з пунктам II-5.7.1, можа спатрэбіцца падключыць апоры трубаправодаў, размешчаныя на выхадзе перапускнога клапана, да рабочага трубаправода, а не да суседняй канструкцыі, каб мінімізаваць уплыў цеплавога пашырэння і сейсмічнага ўзаемадзеяння. Кароткі змест гэтых і іншых канструктыўных меркаванняў пры праектаванні вузлоў засцерагальных клапанаў можна знайсці ў пункце II-5.
Відавочна, што ў межах гэтага артыкула немагчыма ахапіць усе патрабаванні да праектавання ASME B31. Але любы прызначаны інжынер, які ўдзельнічае ў праектаванні сістэмы напорных трубаправодаў, павінен як мінімум быць знаёмы з гэтымі нормамі праектавання. Спадзяемся, што з вышэйпададзенай інфармацыяй чытачы знойдуць ASME B31 больш каштоўным і даступным рэсурсам.
Монтэ К. Энгелькемір з'яўляецца кіраўніком праекта ў Stanley Consultants. Энгелькемір з'яўляецца членам Таварыства інжынераў Аёвы, NSPE і ASME, а таксама ўваходзіць у склад Камітэта і Падкамітэта па электрычных трубаправодах B31.1. Ён мае больш за 12 гадоў практычнага вопыту ў размяшчэнні і праектаванні трубаправодных сістэм, ацэнцы мацаванняў і аналізе напружанняў. Мэт Уілкі - інжынер-механік у Stanley Consultants. Ён мае больш за 6 гадоў прафесійнага вопыту праектавання трубаправодных сістэм для розных камунальных, муніцыпальных, інстытуцыйных і прамысловых кліентаў і з'яўляецца членам ASME і Таварыства інжынераў Аёвы.
Ці маеце вы досвед і веды па тэмах, якія разглядаюцца ў гэтым кантэнце? Вам варта падумаць аб тым, каб далучыцца да нашай рэдакцыйнай каманды CFE Media і атрымаць прызнанне, якога заслугоўваеце вы і ваша кампанія. Націсніце тут, каб пачаць працэс.