Prilikom projektovanja sistema cjevovoda pod pritiskom, inženjer koji projektuje često će specificirati da cjevovod sistema treba da bude u skladu sa jednim ili više dijelova ASME B31 Kodeksa za cjevovode pod pritiskom. Kako inženjeri pravilno slijede zahtjeve kodeksa prilikom projektovanja sistema cjevovoda?
Prvo, inženjer mora odrediti koju specifikaciju dizajna treba odabrati. Za sisteme cjevovoda pod pritiskom, ovo nije nužno ograničeno na ASME B31. Ostali propisi koje izdaju ASME, ANSI, NFPA ili druge regulatorne organizacije mogu biti regulisani lokacijom projekta, primjenom itd. U ASME B31 trenutno je na snazi ​​sedam odvojenih odjeljaka.
ASME B31.1 Električne cijevi: Ovaj odjeljak pokriva cijevi u elektranama, industrijskim i institucionalnim postrojenjima, geotermalnim sistemima grijanja i centralnim i daljinskim sistemima grijanja i hlađenja. Ovo uključuje vanjske cijevi kotla i vanjske cijevi koje nisu kotlovi i koje se koriste za ugradnju kotlova ASME odjeljka I. Ovaj odjeljak se ne odnosi na opremu obuhvaćenu ASME kodeksom za kotlove i posude pod pritiskom, određene niskotlačne cijevi za distribuciju grijanja i hlađenja i razne druge sisteme opisane u paragrafu 100.1.3 ASME B31.1. Porijeklo ASME B31.1 može se pratiti do 1920-ih, s prvim službenim izdanjem objavljenim 1935. godine. Imajte na umu da je prvo izdanje, uključujući dodatke, bilo manje od 30 stranica, a trenutno izdanje ima preko 300 stranica.
ASME B31.3 Procesne cijevi: Ovaj odjeljak pokriva cijevi u rafinerijama; hemijskim, farmaceutskim, tekstilnim, papirnim, poluprovodničkim i kriogenim postrojenjima; i povezanim postrojenjima za preradu i terminalima. Ovaj odjeljak je vrlo sličan standardu ASME B31.1, posebno pri izračunavanju minimalne debljine stijenke za ravne cijevi. Ovaj odjeljak je prvobitno bio dio standarda B31.1 i prvi put je zasebno objavljen 1959. godine.
ASME B31.4 Sistemi cjevovodnog transporta za tekućine i suspenzije: Ovaj odjeljak pokriva cijevi koje transportuju prvenstveno tekuće proizvode između postrojenja i terminala, te unutar terminala, pumpnih, kondicionih i mjernih stanica. Ovaj odjeljak je prvobitno bio dio B31.1 i prvi put je zasebno objavljen 1959. godine.
ASME B31.5 Cijevi za hlađenje i komponente za prijenos topline: Ovaj odjeljak pokriva cijevi za rashladna sredstva i sekundarne rashladne tekućine. Ovaj dio je prvobitno bio dio B31.1 i prvi put je zasebno objavljen 1962. godine.
ASME B31.8 Sistemi cjevovoda za prijenos i distribuciju plina: Ovo uključuje cijevi za transport prvenstveno plinovitih proizvoda između izvora i terminala, uključujući kompresore, stanice za kondicioniranje i mjerenje; i cijevi za sakupljanje plina. Ovaj odjeljak je prvobitno bio dio B31.1 i prvi put je zasebno objavljen 1955. godine.
ASME B31.9 Cijevi za građevinske usluge: Ovaj odjeljak pokriva cijevi koje se obično nalaze u industrijskim, institucionalnim, komercijalnim i javnim zgradama; i stambenim zgradama s više stambenih jedinica koje ne zahtijevaju raspone veličine, pritiska i temperature obuhvaćene u ASME B31.1. Ovaj odjeljak je sličan ASME B31.1 i B31.3, ali je manje konzervativan (posebno pri izračunavanju minimalne debljine zida) i sadrži manje detalja. Ograničen je na primjene niskog pritiska i niske temperature kako je naznačeno u ASME B31.9 paragrafu 900.1.2. Ovo je prvi put objavljeno 1982. godine.
ASME B31.12 Cjevovodi za vodik i cijevi: Ovaj odjeljak pokriva cijevi u službi plinovitog i tekućeg vodika, te cijevi u službi plinovitog vodika. Ovaj odjeljak je prvi put objavljen 2008. godine.
Koji će se kodeks dizajna koristiti u konačnici ovisi o vlasniku. Uvod u ASME B31 navodi: „Odgovornost vlasnika je odabrati odjeljak kodeksa koji se najviše približava predloženoj instalaciji cjevovoda.“ U nekim slučajevima, „više odjeljaka kodeksa može se primjenjivati ​​na različite dijelove instalacije.“
Izdanje ASME B31.1 iz 2012. godine poslužit će kao primarna referenca za naredne diskusije. Svrha ovog članka je da vodi inženjera za projektovanje kroz neke od glavnih koraka u projektovanju sistema cjevovoda pod pritiskom koji je u skladu sa ASME B31. Slijeđenje smjernica ASME B31.1 pruža dobru reprezentaciju opšteg dizajna sistema. Slične metode projektovanja se koriste ako se slijedi ASME B31.3 ili B31.9. Ostatak ASME B31 se koristi u užim primjenama, prvenstveno za specifične sisteme ili primjene, i neće se dalje razmatrati. Iako će ovdje biti istaknuti ključni koraci u procesu projektovanja, ova diskusija nije iscrpna i uvijek treba navesti kompletan kod tokom projektovanja sistema. Sve reference na tekst odnose se na ASME B31.1 osim ako nije drugačije navedeno.
Nakon odabira ispravnog koda, projektant sistema mora također pregledati sve specifične zahtjeve za dizajn sistema. Paragraf 122 (Dio 6) pruža zahtjeve za dizajn koji se odnose na sisteme koji se obično nalaze u električnim cjevovodima, kao što su para, napojna voda, odzračivanje i ispuštanje, cjevovodi za instrumentaciju i sistemi za smanjenje pritiska. ASME B31.3 sadrži slične paragrafe kao ASME B31.1, ali s manje detalja. Razmatranja u paragrafu 122 uključuju specifične zahtjeve za pritisak i temperaturu sistema, kao i različita jurisdikcijska ograničenja razgraničena između tijela kotla, vanjskih cijevi kotla i vanjskih cijevi koje nisu kotao, a povezane su s cjevovodima kotla ASME Section I. Slika 2 prikazuje ova ograničenja bubnjastog kotla.
Projektant sistema mora odrediti pritisak i temperaturu na kojima će sistem raditi i uslove koje sistem treba da ispunjava.
Prema paragrafu 101.2, unutrašnji projektovani pritisak ne smije biti manji od maksimalnog kontinuiranog radnog pritiska (MSOP) unutar cjevovodnog sistema, uključujući uticaj statičkog pritiska. Cjevovodi izloženi vanjskom pritisku moraju biti projektovani za maksimalni diferencijalni pritisak koji se očekuje u radnim, isključenim ili ispitnim uslovima. Pored toga, potrebno je uzeti u obzir uticaje na okolinu. Prema paragrafu 101.4, ako je vjerovatno da će hlađenje fluida smanjiti pritisak u cijevi ispod atmosferskog pritiska, cijev mora biti projektovana da izdrži vanjski pritisak ili se moraju preduzeti mjere za prekid vakuuma. U situacijama kada širenje fluida može povećati pritisak, cjevovodni sistemi trebaju biti projektovani da izdrže povećani pritisak ili se moraju preduzeti mjere za ublažavanje viška pritiska.
Počevši od Odjeljka 101.3.2, temperatura metala za projektovanje cjevovoda mora biti reprezentativna za očekivane maksimalne održive uslove. Radi jednostavnosti, generalno se pretpostavlja da je temperatura metala jednaka temperaturi fluida. Po želji, može se koristiti prosječna temperatura metala sve dok je poznata temperatura vanjskog zida. Posebnu pažnju treba posvetiti i fluidima koji se uvlače kroz izmjenjivače toplote ili iz opreme za sagorijevanje kako bi se osiguralo da se uzmu u obzir najgori temperaturni uslovi.
Često, dizajneri dodaju sigurnosnu marginu maksimalnom radnom pritisku i/ili temperaturi. Veličina margine zavisi od primjene. Također je važno uzeti u obzir ograničenja materijala prilikom određivanja projektne temperature. Određivanje visokih projektnih temperatura (većih od 750 F) može zahtijevati upotrebu legiranih materijala umjesto standardnijeg ugljičnog čelika. Vrijednosti napona u Obaveznom dodatku A date su samo za dozvoljene temperature za svaki materijal. Na primjer, ugljični čelik može pružiti vrijednosti napona samo do 800 F. Dugotrajno izlaganje ugljičnog čelika temperaturama iznad 800 F može uzrokovati karbonizaciju cijevi, čineći je krhkijom i sklonijom lomu. Ako se radi iznad 800 F, treba uzeti u obzir i ubrzano oštećenje puzanjem povezano s ugljičnim čelikom. Pogledajte paragraf 124 za potpunu raspravu o ograničenjima temperature materijala.
Ponekad inženjeri mogu specificirati i ispitne pritiske za svaki sistem. Paragraf 137 daje smjernice o ispitivanju naprezanja. Tipično, hidrostatičko ispitivanje će biti specificirano na 1,5 puta veći od projektnog pritiska; međutim, obručni i uzdužni naponi u cjevovodu ne smiju prelaziti 90% granice tečenja materijala u paragrafu 102.3.3 (B) tokom ispitivanja pod pritiskom. Za neke vanjske cjevovodne sisteme koji nisu kotlovi, ispitivanje curenja u radu može biti praktičnija metoda provjere curenja zbog poteškoća u izoliranju dijelova sistema ili jednostavno zato što konfiguracija sistema omogućava jednostavno ispitivanje curenja tokom početnog rada. Slažem se, ovo je prihvatljivo.
Nakon što se utvrde uslovi projektovanja, mogu se specificirati cjevovodi. Prvo što treba odlučiti je koji materijal koristiti. Kao što je ranije spomenuto, različiti materijali imaju različita temperaturna ograničenja. Paragraf 105 pruža dodatna ograničenja za različite materijale cjevovoda. Izbor materijala također ovisi o sistemskoj tekućini, kao što su legure nikla u primjenama cjevovoda za korozivne hemikalije, nehrđajući čelik za isporuku čistog instrumentalnog zraka ili ugljični čelik s visokim sadržajem kroma (većim od 0,1%) kako bi se spriječila korozija ubrzana protokom. Korozija ubrzana protokom (FAC) je fenomen erozije/korozije za koji je dokazano da uzrokuje ozbiljno stanjivanje stijenki i pucanje cijevi u nekim od najkritičnijih cjevovodnih sistema. Neuspjeh u pravilnom razmatranju stanjivanja vodovodnih komponenti može i imao je ozbiljne posljedice, kao što je bio slučaj 2007. godine kada je pukla cijev za odmašivanje u elektrani IATAN kompanije KCP&L, usmrtivši dva radnika i teško povrijedivši trećeg.
Jednačina 7 i jednačina 9 u paragrafu 104.1.1 definišu minimalnu potrebnu debljinu zida i maksimalni unutrašnji projektni pritisak, respektivno, za ravne cijevi izložene unutrašnjem pritisku. Varijable u ovim jednačinama uključuju maksimalno dozvoljeni napon (iz Obaveznog dodatka A), vanjski prečnik cijevi, faktor materijala (kao što je prikazano u Tabeli 104.1.2 (A)) i sve dodatne dozvoljene vrijednosti debljine (kao što je opisano u nastavku). Sa toliko uključenih varijabli, određivanje odgovarajućeg materijala cijevi, nominalnog prečnika i debljine zida može biti iterativni proces koji može uključivati ​​i brzinu fluida, pad pritiska i troškove cjevovoda i pumpanja. Bez obzira na primjenu, minimalna potrebna debljina zida mora se provjeriti.
Dodatni dodatak za debljinu može se dodati kako bi se kompenzirali različiti razlozi, uključujući FAC. Dodaci mogu biti potrebni zbog uklanjanja navoja, utora itd. materijala potrebnog za izradu mehaničkih spojeva. Prema paragrafu 102.4.2, minimalni dodatak mora biti jednak dubini navoja plus tolerancija obrade. Dodatak može biti potreban i za obezbjeđivanje dodatne čvrstoće kako bi se spriječilo oštećenje cijevi, urušavanje, prekomjerno savijanje ili izvijanje zbog superponiranih opterećenja ili drugih uzroka o kojima se raspravljalo u paragrafu 102.4.4. Dodaci se također mogu dodati kako bi se uzeli u obzir zavareni spojevi (paragraf 102.4.3) i koljena (paragraf 102.4.5). Konačno, tolerancije se mogu dodati kako bi se kompenzirala korozija i/ili erozija. Debljina ovog dodatka je na diskreciji projektanta i mora biti u skladu s očekivanim vijekom trajanja cijevi u skladu sa paragrafom 102.4.1.
Opcionalni Aneks IV pruža smjernice o kontroli korozije. Zaštitni premazi, katodna zaštita i električna izolacija (kao što su izolacijske prirubnice) su sve metode sprječavanja vanjske korozije zakopanih ili potopljenih cjevovoda. Inhibitori korozije ili obloge mogu se koristiti za sprječavanje unutarnje korozije. Također treba voditi računa o korištenju hidrostatičke ispitne vode odgovarajuće čistoće i, ako je potrebno, potpunom pražnjenju cjevovoda nakon hidrostatičkog ispitivanja.
Minimalna debljina stijenke cijevi ili raspored potreban za prethodne proračune možda neće biti konstantan preko promjera cijevi i može zahtijevati specifikacije za različite rasporede za različite promjere. Odgovarajuće vrijednosti rasporeda i debljine stijenke definirane su u ASME B36.10 Zavarene i bešavne kovane čelične cijevi.
Prilikom određivanja materijala cijevi i izvođenja proračuna o kojima je ranije bilo riječi, važno je osigurati da se maksimalne dozvoljene vrijednosti napona korištene u proračunima podudaraju sa specificiranim materijalom. Na primjer, ako je cijev od nehrđajućeg čelika A312 304L pogrešno označena kao cijev od nehrđajućeg čelika A312 304, navedena debljina stijenke može biti nedovoljna zbog značajne razlike u maksimalnim dozvoljenim vrijednostima napona između dva materijala. Slično tome, metoda proizvodnje cijevi mora biti odgovarajuće specificirana. Na primjer, ako se za proračun koristi maksimalna dozvoljena vrijednost napona za bešavne cijevi, treba navesti bešavne cijevi. U suprotnom, proizvođač/instalater može ponuditi zavarene cijevi, što može rezultirati nedovoljnom debljinom stijenke zbog nižih maksimalno dozvoljenih vrijednosti napona.
Na primjer, pretpostavimo da je projektna temperatura cjevovoda 300 F, a projektni pritisak 1.200 psig. 2″ i 3″ će se koristiti žica od ugljičnog čelika (A53 Grade B bešavna). Odredite odgovarajući plan cjevovoda kako biste specificirali zahtjeve ASME B31.1 Jednačina 9. Prvo su objašnjeni projektni uslovi:
Zatim, odredite maksimalne dozvoljene vrijednosti napona za A53 Grade B na gore navedenim projektnim temperaturama iz Tabele A-1. Imajte na umu da se vrijednost za bešavne cijevi koristi jer je specificirana bešavna cijev:
Također se mora dodati dodatak za debljinu. Za ovu primjenu, pretpostavlja se dodatak za koroziju od 1/16 inča. Zasebna tolerancija glodanja bit će dodana kasnije.
3 inča. Cijev će biti prvo specificirana. Uz pretpostavku da se radi o cijevi Schedule 40 i toleranciji glodanja od 12,5%, izračunajte maksimalni pritisak:
Cijev tipa Schedule 40 je zadovoljavajuća za cijev od 3 inča u gore navedenim projektnim uvjetima. Zatim provjerite 2 inča. Cjevovod koristi iste pretpostavke:
2 inča. Pod gore navedenim projektnim uslovima, cijevi će zahtijevati deblju stijenku od one iz Priloga 40. Pokušajte sa 2 inča. Cijevi iz Priloga 80:
Iako je debljina stijenke cijevi često ograničavajući faktor u projektovanju pod pritiskom, ipak je važno provjeriti da li su korišteni spojni elementi, komponente i spojevi prikladni za specificirane projektne uslove.
Kao opće pravilo, u skladu sa paragrafima 104.2, 104.7.1, 106 i 107, svi ventili, spojnice i druge komponente pod pritiskom proizvedene prema standardima navedenim u Tabeli 126.1 smatraju se prikladnim za upotrebu u normalnim radnim uslovima ili ispod standardnih omjera pritiska i temperature navedenih u . Korisnici trebaju biti svjesni da ako određeni standardi ili proizvođači mogu nametnuti stroža ograničenja odstupanja od normalnog rada od onih navedenih u ASME B31.1, primjenjivat će se stroža ograničenja.
Na presjecima cijevi preporučuju se T-komadi, poprečni dijelovi, križevi, zavareni spojevi grana itd., proizvedeni prema standardima navedenim u Tabeli 126.1. U nekim slučajevima, presjeci cjevovoda mogu zahtijevati jedinstvene grane spojeva. Paragraf 104.3.1 daje dodatne zahtjeve za grane spojeva kako bi se osiguralo da postoji dovoljno materijala za cijevi da izdrži pritisak.
Radi pojednostavljenja dizajna, projektant može odabrati da postavi više uslove projektovanja kako bi se zadovoljila nazivna vrijednost prirubnice određene klase pritiska (npr. ASME klasa 150, 300, itd.) kako je definirano klasom pritiska i temperature za specifične materijale navedene u ASME B16 .5 Prirubnice cijevi i prirubnički spojevi ili sličnim standardima navedenim u Tabeli 126.1. Ovo je prihvatljivo sve dok ne rezultira nepotrebnim povećanjem debljine stijenke ili drugih dizajna komponenti.
Važan dio projektovanja cjevovoda je osiguranje održavanja strukturnog integriteta cjevovodnog sistema nakon primjene uticaja pritiska, temperature i vanjskih sila. Strukturni integritet sistema se često zanemaruje u procesu projektovanja i, ako se ne uradi dobro, može biti jedan od skupljih dijelova projektovanja. Strukturni integritet se prvenstveno razmatra na dva mjesta, u paragrafu 104.8: Analiza komponenti cjevovoda i u paragrafu 119: Proširenje i fleksibilnost.
Paragraf 104.8 navodi osnovne formule propisa koje se koriste za određivanje da li cjevovodni sistem prelazi dozvoljena naprezanja propisana propisima. Ove jednačine propisa se obično nazivaju kontinuirana opterećenja, povremena opterećenja i opterećenja pomjeranja. Trajno opterećenje je uticaj pritiska i težine na cjevovodni sistem. Slučajna opterećenja su kontinuirana opterećenja plus moguća opterećenja vjetra, seizmička opterećenja, opterećenja terena i druga kratkotrajna opterećenja. Pretpostavlja se da svako primijenjeno slučajno opterećenje neće istovremeno djelovati na druga slučajna opterećenja, tako da će svako slučajno opterećenje biti zaseban slučaj opterećenja u trenutku analize. Opterećenja pomjeranja su uticaji termičkog rasta, pomjeranja opreme tokom rada ili bilo kojeg drugog opterećenja pomjeranja.
Paragraf 119 razmatra kako se nositi sa širenjem i fleksibilnošću cijevi u cjevovodnim sistemima i kako odrediti reaktivna opterećenja. Fleksibilnost cjevovodnih sistema je često najvažnija kod spajanja opreme, jer većina spojeva opreme može izdržati samo minimalnu količinu sile i momenta primijenjenog na tački spajanja. U većini slučajeva, termički rast cjevovodnog sistema ima najveći uticaj na reaktivno opterećenje, tako da je važno shodno tome kontrolisati termički rast u sistemu.
Kako bi se prilagodila fleksibilnosti cjevovodnog sistema i osiguralo da je sistem pravilno poduprt, dobra je praksa podupirati čelične cijevi u skladu s Tabelom 121.5. Ako projektant teži ispunjavanju standardnog razmaka između oslonaca za ovu tabelu, postiže tri stvari: minimizira otklon vlastite težine, smanjuje trajna opterećenja i povećava raspoloživi napon za opterećenja pomjeranja. Ako projektant postavi oslonac u skladu s Tabelom 121.5, to će obično rezultirati pomakom ili progibom od manje od 1/8 inča vlastite težine između oslonaca cijevi. Minimiziranje otklona vlastite težine pomaže u smanjenju mogućnosti kondenzacije u cijevima koje prenose paru ili plin. Slijeđenje preporuka za razmak u Tabeli 121.5 također omogućava projektantu da smanji trajni napon u cjevovodu na približno 50% dozvoljene kontinuirane vrijednosti propisa. Prema Jednačini 1B, dozvoljeni napon za opterećenja pomjeranja obrnuto je proporcionalan trajnim opterećenjima. Stoga, minimiziranjem trajnog opterećenja, tolerancija napona pomjeranja može se maksimizirati. Preporučeni razmak za oslonce cijevi prikazan je na Slici 3.
Kako bi se osiguralo da se reaktivna opterećenja cjevovodnog sistema pravilno uzmu u obzir i da se ispune propisi o naprezanju, uobičajena metoda je izvođenje računarski potpomognute analize napona cjevovoda sistema. Dostupno je nekoliko različitih softverskih paketa za analizu napona cjevovoda, kao što su Bentley AutoPIPE, Intergraph Caesar II, Piping Solutions Tri-Flex ili neki od drugih komercijalno dostupnih paketa. Prednost korištenja računarski potpomognute analize napona cjevovoda je u tome što omogućava projektantu da kreira model konačnih elemenata cjevovodnog sistema radi jednostavne provjere i mogućnosti da izvrši potrebne promjene u konfiguraciji. Slika 4 prikazuje primjer modeliranja i analize dijela cjevovoda.
Prilikom projektovanja novog sistema, projektanti sistema obično specificiraju da sve cijevi i komponente trebaju biti izrađene, zavarene, sastavljene itd. kako je propisano važećim propisima. Međutim, kod nekih adaptacija ili drugih primjena, može biti korisno da određeni inženjer pruži smjernice o određenim tehnikama proizvodnje, kao što je opisano u Poglavlju V.
Uobičajeni problem koji se javlja kod naknadnih ugradnji je predgrijavanje zavara (paragraf 131) i termička obrada nakon zavarivanja (paragraf 132). Između ostalih prednosti, ove termičke obrade se koriste za ublažavanje napona, sprječavanje pucanja i povećanje čvrstoće zavara. Stavke koje utiču na zahtjeve za termičku obradu prije i poslije zavarivanja uključuju, ali nisu ograničene na, sljedeće: grupisanje P broja, hemiju materijala i debljinu materijala na spoju koji se zavaruje. Svaki materijal naveden u Obaveznom dodatku A ima dodijeljeni P broj. Za predgrijavanje, paragraf 131 daje minimalnu temperaturu na koju se osnovni metal mora zagrijati prije nego što se može izvršiti zavarivanje. Za PWHT, Tabela 132 daje raspon temperature držanja i vrijeme držanja zone zavara. Brzine zagrijavanja i hlađenja, metode mjerenja temperature, tehnike zagrijavanja i drugi postupci trebaju strogo slijediti smjernice navedene u kodu. Neočekivani štetni efekti na zavareno područje mogu se pojaviti zbog nepravilne termičke obrade.
Još jedno potencijalno područje zabrinutosti u sistemima cjevovoda pod pritiskom su savijanja cijevi. Savijanje cijevi može uzrokovati stanjivanje stijenke, što rezultira nedovoljnom debljinom stijenke. Prema paragrafu 102.4.5, kodeks dozvoljava savijanja sve dok minimalna debljina stijenke zadovoljava istu formulu koja se koristi za izračunavanje minimalne debljine stijenke za ravne cijevi. Obično se dodaje dodatak za debljinu stijenke. Tabela 102.4.5 daje preporučene dodatke za smanjenje savijanja za različite radijuse savijanja. Savijanja mogu također zahtijevati termičku obradu prije i/ili nakon savijanja. Paragraf 129 daje smjernice o proizvodnji koljena.
Za mnoge sisteme cjevovoda pod pritiskom, potrebno je ugraditi sigurnosni ventil ili preljevni ventil kako bi se spriječio prekomjerni pritisak u sistemu. Za ove primjene, opcionalni Dodatak II: Pravila projektovanja ugradnje sigurnosnih ventila je vrlo vrijedan, ali ponekad malo poznat resurs.
U skladu sa paragrafom II-1.2, sigurnosni ventili karakteriziraju se potpuno otvorenim djelovanjem iskakanja za plin ili paru, dok se sigurnosni ventili otvaraju u odnosu na statički pritisak uzvodno i koriste se prvenstveno za tekućine.
Sigurnosne ventilske jedinice karakteriziraju se po tome da li su otvoreni ili zatvoreni sistemi za ispuštanje. Kod otvorenog ispuha, koljeno na izlazu sigurnosnog ventila obično će ispuštati u ispušnu cijev u atmosferu. Tipično, to će rezultirati manjim povratnim pritiskom. Ako se u ispušnoj cijevi stvori dovoljan povratni pritisak, dio ispušnih plinova može biti izbačen ili ispušten s ulaznog kraja ispušne cijevi. Veličina ispušne cijevi treba biti dovoljno velika da spriječi povratni tok. Kod zatvorenih primjena ventila, pritisak se nakuplja na izlazu sigurnosnog ventila zbog kompresije zraka u ventilacijskoj liniji, što potencijalno uzrokuje širenje tlačnih valova. U paragrafu II-2.2.2 preporučuje se da projektni pritisak zatvorene ispusne linije bude najmanje dva puta veći od radnog pritiska u stabilnom stanju. Slike 5 i 6 prikazuju instalaciju sigurnosnog ventila u otvorenom i zatvorenom stanju, respektivno.
Instalacije sigurnosnih ventila mogu biti podložne različitim silama, kao što je sažeto u paragrafu II-2. Ove sile uključuju efekte termičkog širenja, interakciju više sigurnosnih ventila koji istovremeno odzračuju, seizmičke i/ili vibracijske efekte i efekte pritiska tokom događaja smanjenja pritiska. Iako bi projektovani pritisak do izlaza sigurnosnog ventila trebao odgovarati projektovanom pritisku ispusne cijevi, projektovani pritisak u sistemu za ispuštanje zavisi od konfiguracije sistema za ispuštanje i karakteristika sigurnosnog ventila. Jednačine su date u paragrafu II-2.2 za određivanje pritiska i brzine na koljenu za ispuštanje, ulazu u cijev za ispuštanje i izlazu iz cijevi za otvorene i zatvorene sisteme za ispuštanje. Koristeći ove informacije, mogu se izračunati i uzeti u obzir sile reakcije na različitim tačkama u sistemu za ispuštanje.
Primjer problema za primjenu otvorenog pražnjenja dat je u paragrafu II-7. Postoje i druge metode za izračunavanje karakteristika protoka u sistemima pražnjenja sa sigurnosnim ventilima, a čitalac se upozorava da provjeri da li je korištena metoda dovoljno konzervativna. Jednu takvu metodu opisao je GS Liao u radu „Sigurnost elektrane i analiza grupe ispušnih gasova sigurnosnih ventila“ koji je objavio ASME u časopisu Journal of Electrical Engineering, oktobar 1975.
Sigurnosni ventil treba biti postavljen na minimalnoj udaljenosti ravne cijevi od bilo kakvih krivina. Ova minimalna udaljenost zavisi od usluge i geometrije sistema kako je definisano u paragrafu II-5.2.1. Za instalacije sa više sigurnosnih ventila, preporučeni razmak za spojeve grana ventila zavisi od radijusa grane i priključnih cijevi, kao što je prikazano u Napomeni (10)(c) Tabele D-1. U skladu sa paragrafom II-5.7.1, može biti potrebno spojiti nosače cjevovoda koji se nalaze na ispustima sigurnosnog ventila na radne cjevovode, a ne na susjedne konstrukcije, kako bi se minimizirali efekti termičkog širenja i seizmičkih interakcija. Sažetak ovih i drugih razmatranja dizajna pri projektovanju sklopova sigurnosnih ventila može se naći u paragrafu II-5.
Očigledno je da nije moguće obuhvatiti sve zahtjeve dizajna ASME B31 u okviru ovog članka. Ali svaki imenovani inženjer uključen u projektovanje sistema cjevovoda pod pritiskom trebao bi barem biti upoznat sa ovim kodom projektovanja. Nadamo se da će čitaoci, uz gore navedene informacije, smatrati ASME B31 vrijednijim i pristupačnijim resursom.
Monte K. Engelkemier je vođa projekta u Stanley Consultants. Engelkemier je član Iowa Engineering Society, NSPE i ASME, te je član Odbora i Pododbora za električne cijevi B31.1. Ima preko 12 godina praktičnog iskustva u rasporedu i projektovanju cjevovodnih sistema, procjeni učvršćivanja i analizi napona. Matt Wilkey je mašinski inženjer u Stanley Consultants. Ima preko 6 godina profesionalnog iskustva u projektovanju cjevovodnih sistema za razne komunalne, općinske, institucionalne i industrijske klijente i član je ASME i Iowa Engineering Society.
Imate li iskustva i stručnosti o temama obrađenim u ovom sadržaju? Trebali biste razmisliti o doprinosu našem uredničkom timu CFE Media i dobiti priznanje koje vi i vaša kompanija zaslužujete. Kliknite ovdje da započnete proces.