दबाव पाइपिंग प्रणाली को डिजाइन करते समय, नामित इंजीनियर अक्सर निर्दिष्ट करता है कि सिस्टम पाइपिंग ASME B31 दबाव पाइपिंग कोड के एक या अधिक भागों के अनुरूप होनी चाहिए। पाइपिंग सिस्टम को डिजाइन करते समय इंजीनियर कोड आवश्यकताओं का उचित रूप से पालन कैसे करते हैं?
सबसे पहले, इंजीनियर को यह निर्धारित करना होगा कि कौन सी डिजाइन विशिष्टता का चयन किया जाना चाहिए। दबाव पाइपिंग प्रणालियों के लिए, यह आवश्यक रूप से ASME B31 तक सीमित नहीं है। ASME, ANSI, NFPA, या अन्य शासी संगठनों द्वारा जारी अन्य कोड परियोजना स्थान, अनुप्रयोग आदि द्वारा शासित हो सकते हैं। ASME B31 में, वर्तमान में सात अलग-अलग खंड प्रभावी हैं।
ASME B31.1 विद्युत पाइपिंग: यह खंड बिजलीघरों, औद्योगिक और संस्थागत संयंत्रों, भूतापीय तापन प्रणालियों, तथा केंद्रीय और जिला तापन और शीतलन प्रणालियों में पाइपिंग को कवर करता है। इसमें ASME अनुभाग I बॉयलरों को स्थापित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले बॉयलर बाहरी और गैर-बॉयलर बाहरी पाइपिंग शामिल हैं। यह खंड ASME बॉयलर और प्रेशर वेसल कोड, कुछ कम दबाव वाले हीटिंग और कूलिंग वितरण पाइपिंग, और ASME B31.1 के पैराग्राफ 100.1.3 में वर्णित विभिन्न अन्य प्रणालियों द्वारा कवर किए गए उपकरणों पर लागू नहीं होता है। ASME B31.1 की उत्पत्ति 1920 के दशक में देखी जा सकती है, जिसका पहला आधिकारिक संस्करण 1935 में प्रकाशित हुआ था। ध्यान दें कि परिशिष्टों सहित पहला संस्करण 30 पृष्ठों से कम था, और वर्तमान संस्करण 300 पृष्ठों से अधिक लंबा है।
ASME B31.3 प्रक्रिया पाइपिंग: यह खंड रिफाइनरियों में पाइपिंग को कवर करता है; रासायनिक, दवा, कपड़ा, कागज, अर्धचालक, और क्रायोजेनिक संयंत्र; और संबंधित प्रसंस्करण संयंत्र और टर्मिनल। यह खंड ASME B31.1 के समान है, विशेष रूप से सीधे पाइप के लिए न्यूनतम दीवार मोटाई की गणना करते समय। यह खंड मूल रूप से B31.1 का हिस्सा था और इसे पहली बार 1959 में अलग से जारी किया गया था।
ASME B31.4 तरल पदार्थ और घोल के लिए पाइपलाइन परिवहन प्रणाली: यह खंड उन पाइपिंग को कवर करता है जो मुख्य रूप से संयंत्रों और टर्मिनलों के बीच और टर्मिनलों, पंपिंग, कंडीशनिंग और मीटरिंग स्टेशनों के भीतर तरल उत्पादों का परिवहन करती हैं। यह खंड मूल रूप से B31.1 का हिस्सा था और इसे पहली बार 1959 में अलग से जारी किया गया था।
ASME B31.5 प्रशीतन पाइपिंग और ताप स्थानांतरण घटक: यह खंड प्रशीतन और द्वितीयक शीतलक के लिए पाइपिंग को कवर करता है। यह भाग मूल रूप से B31.1 का हिस्सा था और इसे पहली बार 1962 में अलग से जारी किया गया था।
ASME B31.8 गैस संचरण और वितरण पाइपिंग प्रणालियां: इसमें स्रोतों और टर्मिनलों के बीच मुख्य रूप से गैसीय उत्पादों के परिवहन के लिए पाइपिंग शामिल है, जिसमें कंप्रेसर, कंडीशनिंग और मीटरिंग स्टेशन शामिल हैं; और गैस एकत्रीकरण पाइपिंग। यह खंड मूल रूप से B31.1 का हिस्सा था और इसे पहली बार 1955 में अलग से जारी किया गया था।
ASME B31.9 बिल्डिंग सर्विसेज पाइपिंग: यह खंड औद्योगिक, संस्थागत, वाणिज्यिक और सार्वजनिक भवनों में सामान्यतः पाई जाने वाली पाइपिंग को कवर करता है; तथा बहु-इकाई आवासों को ASME B31.1 में शामिल आकार, दबाव और तापमान सीमाओं की आवश्यकता नहीं होती है। यह खंड ASME B31.1 और B31.3 के समान है, लेकिन कम रूढ़िवादी है (विशेष रूप से न्यूनतम दीवार मोटाई की गणना करते समय) और इसमें कम विवरण शामिल हैं। यह ASME B31.9 अनुच्छेद 900.1.2 में बताए अनुसार कम दबाव, कम तापमान अनुप्रयोगों तक सीमित है। यह पहली बार 1982 में प्रकाशित हुआ था।
ASME B31.12 हाइड्रोजन पाइपिंग और पाइपिंग: यह खंड गैसीय और तरल हाइड्रोजन सेवा में पाइपिंग, और गैसीय हाइड्रोजन सेवा में पाइपिंग को कवर करता है। यह खंड पहली बार 2008 में प्रकाशित हुआ था।
कौन सा डिज़ाइन कोड इस्तेमाल किया जाना चाहिए, यह अंततः मालिक पर निर्भर करता है। ASME B31 के परिचय में कहा गया है, "यह मालिक की जिम्मेदारी है कि वह प्रस्तावित पाइपिंग इंस्टॉलेशन के सबसे करीब कोड सेक्शन का चयन करे।" कुछ मामलों में, "इंस्टॉलेशन के अलग-अलग सेक्शन पर कई कोड सेक्शन लागू हो सकते हैं।"
ASME B31.1 का 2012 संस्करण आगामी चर्चाओं के लिए प्राथमिक संदर्भ के रूप में काम करेगा। इस लेख का उद्देश्य ASME B31 अनुरूप दबाव पाइपिंग प्रणाली को डिजाइन करने में कुछ मुख्य चरणों के माध्यम से नामित इंजीनियर का मार्गदर्शन करना है। ASME B31.1 के दिशानिर्देशों का पालन करने से सामान्य प्रणाली डिजाइन का एक अच्छा प्रतिनिधित्व मिलता है। यदि ASME B31.3 या B31.9 का पालन किया जाता है तो समान डिजाइन विधियों का उपयोग किया जाता है। ASME B31 के शेष भाग का उपयोग संकीर्ण अनुप्रयोगों में किया जाता है, मुख्य रूप से विशिष्ट प्रणालियों या अनुप्रयोगों के लिए, और इस पर आगे चर्चा नहीं की जाएगी। जबकि डिजाइन प्रक्रिया में प्रमुख चरणों को यहां हाइलाइट किया जाएगा, यह चर्चा संपूर्ण नहीं है और सिस्टम डिजाइन के दौरान पूरे कोड को हमेशा संदर्भित किया जाना चाहिए। पाठ के सभी संदर्भ ASME B31.1 को संदर्भित करते हैं जब तक कि अन्यथा न कहा जाए।
सही कोड का चयन करने के बाद, सिस्टम डिजाइनर को किसी भी सिस्टम-विशिष्ट डिज़ाइन आवश्यकताओं की समीक्षा भी करनी चाहिए। पैराग्राफ 122 (भाग 6) विद्युत पाइपिंग अनुप्रयोगों में सामान्य रूप से पाए जाने वाले सिस्टम से संबंधित डिज़ाइन आवश्यकताओं को प्रदान करता है, जैसे भाप, फीडवाटर, ब्लोडाउन और ब्लोडाउन, इंस्ट्रूमेंटेशन पाइपिंग, और दबाव राहत प्रणाली। ASME B31.3 में ASME B31.1 के समान पैराग्राफ हैं, लेकिन कम विवरण के साथ। पैराग्राफ 122 में विचारों में सिस्टम-विशिष्ट दबाव और तापमान आवश्यकताएं शामिल हैं, साथ ही बॉयलर, बॉयलर बाहरी पाइपिंग और ASME भाग I बॉयलर पाइपिंग से जुड़े गैर-बॉयलर बाहरी पाइपिंग के बीच चित्रित विभिन्न क्षेत्राधिकार सीमाएं भी शामिल हैं। परिभाषा। चित्र 2 ड्रम बॉयलर की इन सीमाओं को दर्शाता है।
सिस्टम डिजाइनर को यह निर्धारित करना होगा कि सिस्टम किस दबाव और तापमान पर काम करेगा तथा सिस्टम को किन परिस्थितियों के लिए डिजाइन किया जाना चाहिए।
अनुच्छेद 101.2 के अनुसार, आंतरिक डिजाइन दबाव, स्थिर हेड के प्रभाव सहित, पाइपिंग प्रणाली के भीतर अधिकतम निरंतर कार्य दबाव (MSOP) से कम नहीं होना चाहिए। बाहरी दबाव के अधीन पाइपिंग को संचालन, शटडाउन या परीक्षण स्थितियों के तहत अपेक्षित अधिकतम अंतर दबाव के लिए डिजाइन किया जाना चाहिए। इसके अलावा, पर्यावरणीय प्रभावों पर विचार किया जाना चाहिए। अनुच्छेद 101.4 के अनुसार, यदि द्रव के ठंडा होने से पाइप में दबाव वायुमंडलीय दबाव से कम होने की संभावना है, तो पाइप को बाहरी दबाव का सामना करने के लिए डिजाइन किया जाना चाहिए या वैक्यूम को तोड़ने के लिए उपाय किए जाने चाहिए। ऐसी स्थितियों में जहां द्रव विस्तार से दबाव बढ़ सकता है, पाइपिंग सिस्टम को बढ़े हुए दबाव का सामना करने के लिए डिजाइन किया जाना चाहिए या अतिरिक्त दबाव को दूर करने के लिए उपाय किए जाने चाहिए।
धारा 101.3.2 से शुरू करते हुए, पाइपिंग डिजाइन के लिए धातु का तापमान अपेक्षित अधिकतम निरंतर स्थितियों का प्रतिनिधि होगा। सरलता के लिए, यह आमतौर पर माना जाता है कि धातु का तापमान द्रव तापमान के बराबर है। यदि वांछित है, तो औसत धातु तापमान का उपयोग किया जा सकता है जब तक कि बाहरी दीवार का तापमान ज्ञात हो। हीट एक्सचेंजर्स या दहन उपकरणों के माध्यम से खींचे गए तरल पदार्थों पर भी विशेष ध्यान दिया जाना चाहिए ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि सबसे खराब तापमान स्थितियों को ध्यान में रखा जाए।
अक्सर, डिजाइनर अधिकतम कामकाजी दबाव और/या तापमान में एक सुरक्षा मार्जिन जोड़ते हैं। मार्जिन का आकार एप्लिकेशन पर निर्भर करता है। डिज़ाइन तापमान निर्धारित करते समय सामग्री की बाधाओं पर विचार करना भी महत्वपूर्ण है। उच्च डिज़ाइन तापमान (750 एफ से अधिक) निर्दिष्ट करने के लिए अधिक मानक कार्बन स्टील की बजाय मिश्र धातु सामग्री के उपयोग की आवश्यकता हो सकती है। अनिवार्य परिशिष्ट ए में तनाव मूल्य केवल प्रत्येक सामग्री के लिए स्वीकार्य तापमान के लिए प्रदान किए जाते हैं। उदाहरण के लिए, कार्बन स्टील केवल 800 एफ तक के तनाव मूल्य प्रदान कर सकता है। 800 एफ से अधिक तापमान पर कार्बन स्टील का लंबे समय तक संपर्क पाइप को कार्बनयुक्त कर सकता है, जिससे यह अधिक भंगुर हो जाता है और विफलता की संभावना होती है। यदि 800 एफ से ऊपर काम कर रहे हैं, तो कार्बन स्टील से जुड़े त्वरित रेंगने वाले नुकसान पर भी विचार किया जाना चाहिए।
कभी-कभी इंजीनियर प्रत्येक सिस्टम के लिए परीक्षण दबाव भी निर्दिष्ट कर सकते हैं। पैराग्राफ 137 तनाव परीक्षण पर मार्गदर्शन प्रदान करता है। आम तौर पर, हाइड्रोस्टेटिक परीक्षण को डिज़ाइन दबाव के 1.5 गुना पर निर्दिष्ट किया जाएगा; हालाँकि, पाइपिंग में घेरा और अनुदैर्ध्य तनाव दबाव परीक्षण के दौरान पैराग्राफ 102.3.3 (बी) में सामग्री की उपज शक्ति के 90% से अधिक नहीं होना चाहिए। कुछ गैर-बॉयलर बाहरी पाइपिंग सिस्टम के लिए, सिस्टम के हिस्सों को अलग करने में कठिनाइयों के कारण या केवल इसलिए कि सिस्टम कॉन्फ़िगरेशन प्रारंभिक सेवा के दौरान सरल रिसाव परीक्षण की अनुमति देता है, इन-सर्विस लीक परीक्षण लीक की जाँच करने का एक अधिक व्यावहारिक तरीका हो सकता है। सहमत हूँ, यह स्वीकार्य है।
एक बार डिजाइन की स्थितियाँ स्थापित हो जाने के बाद, पाइपिंग को निर्दिष्ट किया जा सकता है। तय करने वाली पहली बात यह है कि किस सामग्री का उपयोग करना है। जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, विभिन्न सामग्रियों की अलग-अलग तापमान सीमाएँ होती हैं। पैराग्राफ 105 विभिन्न पाइपिंग सामग्रियों पर अतिरिक्त प्रतिबंध प्रदान करता है। सामग्री का चयन सिस्टम द्रव पर भी निर्भर करता है, जैसे संक्षारक रासायनिक पाइपिंग अनुप्रयोगों में निकल मिश्र धातुओं का उपयोग करना, स्वच्छ उपकरण वायु प्रदान करने के लिए स्टेनलेस स्टील का उपयोग करना, या प्रवाह-त्वरित संक्षारण को रोकने के लिए उच्च क्रोमियम सामग्री (0.1% से अधिक) के साथ कार्बन स्टील का उपयोग करना। प्रवाह त्वरित संक्षारण (FAC) एक क्षरण/संक्षारण घटना है जो कुछ सबसे महत्वपूर्ण पाइपिंग प्रणालियों में गंभीर दीवार पतलेपन और पाइप विफलता का कारण बनती है।
अनुच्छेद 104.1.1 में समीकरण 7 और समीकरण 9 आंतरिक दबाव के अधीन सीधे पाइप के लिए क्रमशः न्यूनतम आवश्यक दीवार मोटाई और अधिकतम आंतरिक डिजाइन दबाव को परिभाषित करते हैं। इन समीकरणों में चर में अधिकतम स्वीकार्य तनाव (अनिवार्य परिशिष्ट ए से), पाइप का बाहरी व्यास, सामग्री कारक (जैसा कि तालिका 104.1.2 (ए) में दिखाया गया है), और कोई अतिरिक्त मोटाई भत्ते (जैसा कि नीचे वर्णित है) शामिल हैं। इतने सारे चर शामिल होने के साथ, उपयुक्त पाइपिंग सामग्री, नाममात्र व्यास और दीवार की मोटाई निर्दिष्ट करना एक पुनरावृत्त प्रक्रिया हो सकती है जिसमें द्रव वेग, दबाव ड्रॉप और पाइपिंग और पंपिंग लागत भी शामिल हो सकती है। आवेदन के बावजूद, आवश्यक न्यूनतम दीवार मोटाई को सत्यापित किया जाना चाहिए।
एफएसी सहित विभिन्न कारणों की भरपाई के लिए अतिरिक्त मोटाई भत्ता जोड़ा जा सकता है। यांत्रिक जोड़ बनाने के लिए आवश्यक धागे, स्लॉट आदि सामग्री को हटाने के कारण भत्ते की आवश्यकता हो सकती है। पैराग्राफ 102.4.2 के अनुसार, न्यूनतम भत्ता धागे की गहराई और मशीनिंग सहिष्णुता के बराबर होगा। पैराग्राफ 102.4.4 में चर्चा किए गए आरोपित भार या अन्य कारणों से पाइप की क्षति, पतन, अत्यधिक झुकाव, या बकलिंग को रोकने के लिए अतिरिक्त ताकत प्रदान करने के लिए भत्ते की भी आवश्यकता हो सकती है। वेल्डेड जोड़ों (पैराग्राफ 102.4.3) और कोहनी (पैराग्राफ 102.4.5) के लिए भत्ते को भी जोड़ा जा सकता है। अंत में, संक्षारण और/या क्षरण की भरपाई के लिए सहिष्णुता को जोड़ा जा सकता है।
वैकल्पिक अनुलग्नक IV संक्षारण नियंत्रण पर मार्गदर्शन प्रदान करता है। सुरक्षात्मक कोटिंग्स, कैथोडिक संरक्षण, और विद्युत अलगाव (जैसे इन्सुलेटिंग फ्लैंग्स) सभी दफन या डूबी हुई पाइपलाइनों के बाहरी संक्षारण को रोकने के तरीके हैं। आंतरिक संक्षारण को रोकने के लिए संक्षारण अवरोधक या लाइनर का उपयोग किया जा सकता है। उचित शुद्धता के हाइड्रोस्टेटिक परीक्षण जल का उपयोग करने और यदि आवश्यक हो, तो हाइड्रोस्टेटिक परीक्षण के बाद पाइपिंग को पूरी तरह से सूखाने के लिए भी सावधानी बरतनी चाहिए।
पिछले गणनाओं के लिए आवश्यक न्यूनतम पाइप दीवार की मोटाई या अनुसूची पाइप व्यास में स्थिर नहीं हो सकती है और विभिन्न व्यासों के लिए अलग-अलग अनुसूचियों के लिए विनिर्देशों की आवश्यकता हो सकती है। उपयुक्त अनुसूची और दीवार मोटाई मान ASME B36.10 वेल्डेड और सीमलेस फोर्ज्ड स्टील पाइप में परिभाषित किए गए हैं।
पाइप सामग्री को निर्दिष्ट करते समय और पहले चर्चा की गई गणनाओं को करते समय, यह सुनिश्चित करना महत्वपूर्ण है कि गणना में उपयोग किए गए अधिकतम स्वीकार्य तनाव मूल्य निर्दिष्ट सामग्री से मेल खाते हैं। उदाहरण के लिए, यदि A312 304L स्टेनलेस स्टील पाइप को A312 304 स्टेनलेस स्टील पाइप के बजाय गलत तरीके से निर्दिष्ट किया गया है, तो दो सामग्रियों के बीच अधिकतम स्वीकार्य तनाव मूल्यों में महत्वपूर्ण अंतर के कारण प्रदान की गई दीवार की मोटाई अपर्याप्त हो सकती है। इसी तरह, पाइप के निर्माण की विधि उचित रूप से निर्दिष्ट की जाएगी। उदाहरण के लिए, यदि गणना के लिए सीमलेस पाइप के लिए अधिकतम स्वीकार्य तनाव मूल्य का उपयोग किया जाता है, तो सीमलेस पाइप को निर्दिष्ट किया जाना चाहिए। अन्यथा, निर्माता / इंस्टॉलर सीम वेल्डेड पाइप की पेशकश कर सकता है, जिसके परिणामस्वरूप कम अधिकतम स्वीकार्य तनाव मूल्यों के कारण अपर्याप्त दीवार मोटाई हो सकती है।
उदाहरण के लिए, मान लीजिए कि पाइपलाइन का डिज़ाइन तापमान 300 F है और डिज़ाइन दबाव 1,200 psig.2″ और 3″ है। कार्बन स्टील (A53 ग्रेड B सीमलेस) तार का उपयोग किया जाएगा। ASME B31.1 समीकरण 9 की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए निर्दिष्ट करने के लिए उपयुक्त पाइपिंग योजना का निर्धारण करें। सबसे पहले, डिज़ाइन की शर्तों को समझाया गया है:
इसके बाद, तालिका A-1 से उपरोक्त डिज़ाइन तापमान पर A53 ग्रेड B के लिए अधिकतम स्वीकार्य तनाव मान निर्धारित करें। ध्यान दें कि सीमलेस पाइप के लिए मान का उपयोग किया जाता है क्योंकि सीमलेस पाइप निर्दिष्ट है:
मोटाई भत्ता भी जोड़ा जाना चाहिए। इस अनुप्रयोग के लिए, 1/16 इंच संक्षारण भत्ता माना जाता है। एक अलग मिलिंग सहिष्णुता बाद में जोड़ी जाएगी।
3 इंच।पाइप को पहले निर्दिष्ट किया जाएगा। एक अनुसूची 40 पाइप और 12.5% ​​​​मिलिंग सहिष्णुता मानते हुए, अधिकतम दबाव की गणना करें:
अनुसूची 40 पाइप ऊपर निर्दिष्ट डिजाइन शर्तों में 3 इंच ट्यूब के लिए संतोषजनक है। इसके बाद, 2 इंच की जाँच करें। पाइपलाइन समान मान्यताओं का उपयोग करती है:
2 इंच. ऊपर निर्दिष्ट डिज़ाइन शर्तों के तहत, पाइपिंग को अनुसूची 40 की तुलना में अधिक मोटी दीवार की मोटाई की आवश्यकता होगी. 2 इंच का प्रयास करें. अनुसूची 80 पाइप्स:
यद्यपि पाइप की दीवार की मोटाई अक्सर दबाव डिजाइन में सीमित कारक होती है, फिर भी यह सत्यापित करना महत्वपूर्ण है कि प्रयुक्त फिटिंग, घटक और कनेक्शन निर्दिष्ट डिजाइन स्थितियों के लिए उपयुक्त हैं।
सामान्य नियम के रूप में, पैराग्राफ 104.2, 104.7.1, 106 और 107 के अनुसार, तालिका 126.1 में सूचीबद्ध मानकों के अनुसार निर्मित सभी वाल्व, फिटिंग और अन्य दबाव-युक्त घटकों को सामान्य परिचालन स्थितियों के तहत या में निर्दिष्ट उन मानक दबाव-तापमान रेटिंग के नीचे उपयोग के लिए उपयुक्त माना जाएगा। उपयोगकर्ताओं को पता होना चाहिए कि यदि कुछ मानक या निर्माता ASME B31.1 में निर्दिष्ट की तुलना में सामान्य संचालन से विचलन पर सख्त सीमाएं लगा सकते हैं, तो सख्त सीमाएं लागू होंगी।
पाइप के चौराहों पर, टीज़, ट्रांसवर्स, क्रॉस, शाखा वेल्डेड जोड़ आदि, तालिका 126.1 में सूचीबद्ध मानकों के अनुसार निर्मित अनुशंसित हैं। कुछ मामलों में, पाइपलाइन के चौराहों के लिए अद्वितीय शाखा कनेक्शन की आवश्यकता हो सकती है। पैराग्राफ 104.3.1 शाखा कनेक्शन के लिए अतिरिक्त आवश्यकताएं प्रदान करता है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि दबाव को झेलने के लिए पर्याप्त पाइपिंग सामग्री है।
डिजाइन को सरल बनाने के लिए, डिजाइनर एक निश्चित दबाव वर्ग (जैसे ASME वर्ग 150, 300, आदि) की फ्लैंज रेटिंग को पूरा करने के लिए डिजाइन की शर्तों को उच्चतर सेट करना चुन सकता है, जैसा कि ASME B16.5 पाइप फ्लैंज और फ्लैंज जोड़ों, या तालिका 126.1 में सूचीबद्ध समान मानकों में निर्दिष्ट विशिष्ट सामग्रियों के लिए दबाव-तापमान वर्ग द्वारा परिभाषित किया गया है। यह तब तक स्वीकार्य है जब तक कि यह दीवार की मोटाई या अन्य घटक डिजाइनों में अनावश्यक वृद्धि का कारण नहीं बनता है।
पाइपिंग डिजाइन का एक महत्वपूर्ण हिस्सा यह सुनिश्चित करना है कि दबाव, तापमान और बाहरी बलों के प्रभाव लागू होने के बाद पाइपिंग सिस्टम की संरचनात्मक अखंडता को बनाए रखा जाए। सिस्टम संरचनात्मक अखंडता को अक्सर डिजाइन प्रक्रिया में नजरअंदाज कर दिया जाता है और, अगर अच्छी तरह से नहीं किया जाता है, तो यह डिजाइन के सबसे महंगे हिस्सों में से एक हो सकता है। संरचनात्मक अखंडता पर मुख्य रूप से दो स्थानों पर चर्चा की गई है, पैराग्राफ 104.8: पाइपलाइन घटक विश्लेषण और पैराग्राफ 119: विस्तार और लचीलापन।
अनुच्छेद 104.8 बुनियादी कोड सूत्रों को सूचीबद्ध करता है, जिनका उपयोग यह निर्धारित करने के लिए किया जाता है कि क्या पाइपिंग प्रणाली कोड स्वीकार्य तनावों से अधिक है। इन कोड समीकरणों को सामान्यतः निरंतर भार, सामयिक भार और विस्थापन भार के रूप में संदर्भित किया जाता है। निरंतर भार एक पाइपिंग प्रणाली पर दबाव और वजन का प्रभाव है। आकस्मिक भार निरंतर भार के साथ-साथ संभावित वायु भार, भूकंपीय भार, भूभाग भार और अन्य अल्पकालिक भार होते हैं। यह माना जाता है कि लागू किया गया प्रत्येक आकस्मिक भार एक ही समय में अन्य आकस्मिक भारों पर कार्य नहीं करेगा, इसलिए विश्लेषण के समय प्रत्येक आकस्मिक भार एक अलग भार मामला होगा। विस्थापन भार तापीय वृद्धि, संचालन के दौरान उपकरण विस्थापन या किसी अन्य विस्थापन भार के प्रभाव हैं।
अनुच्छेद 119 में पाइपिंग प्रणालियों में पाइप विस्तार और लचीलेपन को संभालने तथा प्रतिक्रिया भार निर्धारित करने के तरीकों पर चर्चा की गई है। पाइपिंग प्रणालियों का लचीलापन अक्सर उपकरण कनेक्शनों पर सबसे अधिक महत्वपूर्ण होता है, क्योंकि अधिकांश उपकरण कनेक्शन, कनेक्शन बिंदु पर लागू बल और आघूर्ण की न्यूनतम मात्रा को ही झेल सकते हैं। अधिकांश मामलों में, पाइपिंग प्रणाली के तापीय विकास का प्रतिक्रिया भार पर सबसे अधिक प्रभाव पड़ता है, इसलिए प्रणाली में तापीय विकास को तदनुसार नियंत्रित करना महत्वपूर्ण है।
पाइपिंग सिस्टम के लचीलेपन को समायोजित करने और यह सुनिश्चित करने के लिए कि सिस्टम ठीक से समर्थित है, तालिका 121.5 के अनुसार स्टील पाइप का समर्थन करना अच्छा अभ्यास है। यदि कोई डिज़ाइनर इस तालिका के लिए मानक समर्थन रिक्ति को पूरा करने का प्रयास करता है, तो यह तीन चीजें करता है: स्व-भार विक्षेपण को कम करता है, निरंतर भार को कम करता है, और विस्थापन भार के लिए उपलब्ध तनाव को बढ़ाता है। यदि डिज़ाइनर तालिका 121.5 के अनुसार समर्थन रखता है, तो यह आमतौर पर ट्यूब समर्थन के बीच 1/8 इंच से कम स्व-भार विस्थापन या झुकाव का परिणाम देगा। स्व-भार विक्षेपण को कम करने से भाप या गैस ले जाने वाले पाइपों में संघनन की संभावना को कम करने में मदद मिलती है। तालिका 121.5 में रिक्ति अनुशंसाओं का पालन करने से डिज़ाइनर को पाइपिंग में निरंतर तनाव को कोड के निरंतर स्वीकार्य मूल्य के लगभग 50% तक कम करने की अनुमति मिलती है पाइप समर्थन के लिए अनुशंसित रिक्ति चित्र 3 में दर्शाई गई है।
यह सुनिश्चित करने में सहायता के लिए कि पाइपिंग सिस्टम प्रतिक्रिया भार पर उचित रूप से विचार किया गया है और कोड तनावों को पूरा किया गया है, एक सामान्य विधि सिस्टम का कंप्यूटर-सहायता प्राप्त पाइपिंग तनाव विश्लेषण करना है। कई अलग-अलग पाइपलाइन तनाव विश्लेषण सॉफ्टवेयर पैकेज उपलब्ध हैं, जैसे बेंटले ऑटोपाइप, इंटरग्राफ सीज़र II, पाइपिंग सॉल्यूशंस ट्राई-फ्लेक्स, या अन्य व्यावसायिक रूप से उपलब्ध पैकेजों में से एक। कंप्यूटर-सहायता प्राप्त पाइपिंग तनाव विश्लेषण का उपयोग करने का लाभ यह है कि यह डिजाइनर को आसान सत्यापन के लिए पाइपिंग सिस्टम का एक परिमित तत्व मॉडल बनाने और कॉन्फ़िगरेशन में आवश्यक परिवर्तन करने की क्षमता प्रदान करता है। चित्र 4 पाइपलाइन के एक भाग के मॉडलिंग और विश्लेषण का एक उदाहरण दिखाता है।
एक नई प्रणाली को डिजाइन करते समय, सिस्टम डिजाइनर आमतौर पर निर्दिष्ट करते हैं कि सभी पाइपिंग और घटकों को निर्माण, वेल्डिंग, संयोजन आदि किया जाना चाहिए, जो भी कोड उपयोग किया जाता है उसके अनुसार। हालांकि, कुछ रेट्रोफिट या अन्य अनुप्रयोगों में, एक नामित इंजीनियर के लिए कुछ विनिर्माण तकनीकों पर मार्गदर्शन प्रदान करना फायदेमंद हो सकता है, जैसा कि अध्याय V में वर्णित है।
रेट्रोफिट अनुप्रयोगों में सामना की जाने वाली एक आम समस्या वेल्ड प्रीहीट (पैराग्राफ 131) और पोस्ट-वेल्ड हीट ट्रीटमेंट (पैराग्राफ 132) है। अन्य लाभों के अलावा, इन हीट ट्रीटमेंट का उपयोग तनाव को दूर करने, दरार को रोकने और वेल्ड की ताकत बढ़ाने के लिए किया जाता है। प्री-वेल्ड और पोस्ट-वेल्ड हीट ट्रीटमेंट आवश्यकताओं को प्रभावित करने वाली वस्तुओं में निम्नलिखित शामिल हैं, लेकिन इन तक सीमित नहीं हैं: पी नंबर समूहीकरण, सामग्री रसायन विज्ञान, और वेल्ड किए जाने वाले जोड़ पर सामग्री की मोटाई। अनिवार्य परिशिष्ट ए में सूचीबद्ध प्रत्येक सामग्री के लिए एक निर्दिष्ट पी नंबर है। प्रीहीटिंग के लिए, पैराग्राफ 131 न्यूनतम तापमान प्रदान करता है जिस पर वेल्डिंग होने से पहले बेस मेटल को गर्म किया जाना चाहिए। पीडब्लूएचटी के लिए, तालिका 132 होल्ड तापमान सीमा और वेल्ड क्षेत्र को होल्ड करने के लिए समय की लंबाई प्रदान करती है। हीटिंग और कूलिंग दरें, तापमान माप विधियां, हीटिंग तकनीक और अन्य प्रक्रियाओं को कोड में निर्धारित दिशानिर्देशों का सख्ती से पालन करना चाहिए। वेल्डेड क्षेत्र पर अप्रत्याशित प्रतिकूल प्रभाव ठीक से हीट ट्रीटमेंट न करने के कारण हो सकते हैं।
दबावयुक्त पाइपिंग प्रणालियों में चिंता का एक अन्य संभावित क्षेत्र पाइप का झुकना है। झुकने वाली पाइपें दीवार को पतला कर सकती हैं, जिसके परिणामस्वरूप अपर्याप्त दीवार मोटाई होती है। पैराग्राफ 102.4.5 के अनुसार, कोड तब तक झुकने की अनुमति देता है जब तक कि न्यूनतम दीवार की मोटाई सीधे पाइप के लिए न्यूनतम दीवार मोटाई की गणना करने के लिए उपयोग किए जाने वाले समान सूत्र को संतुष्ट करती है। आमतौर पर, दीवार की मोटाई के लिए एक भत्ता जोड़ा जाता है। तालिका 102.4.5 विभिन्न मोड़ त्रिज्या के लिए अनुशंसित मोड़ कमी भत्ते प्रदान करती है। मोड़ों को पूर्व-झुकने और / या बाद में झुकने वाले ताप उपचार की भी आवश्यकता हो सकती है। पैराग्राफ 129 कोहनी के निर्माण पर मार्गदर्शन प्रदान करता है।
कई दबाव पाइपिंग प्रणालियों के लिए, सिस्टम में अधिक दबाव को रोकने के लिए सुरक्षा वाल्व या राहत वाल्व स्थापित करना आवश्यक है। इन अनुप्रयोगों के लिए, वैकल्पिक परिशिष्ट II: सुरक्षा वाल्व स्थापना डिजाइन नियम एक बहुत ही मूल्यवान लेकिन कभी-कभी कम ज्ञात संसाधन है।
पैराग्राफ II-1.2 के अनुसार, सुरक्षा वाल्वों को गैस या भाप सेवा के लिए पूरी तरह से खुले पॉप-अप क्रिया द्वारा चिह्नित किया जाता है, जबकि सुरक्षा वाल्व अपस्ट्रीम स्थैतिक दबाव के सापेक्ष खुलते हैं और मुख्य रूप से तरल सेवा के लिए उपयोग किए जाते हैं।
सुरक्षा वाल्व इकाइयों की विशेषता यह है कि वे खुले या बंद निर्वहन सिस्टम हैं। खुले निकास में, सुरक्षा वाल्व के आउटलेट पर कोहनी आमतौर पर निकास पाइप में वायुमंडल में निकल जाएगी। आम तौर पर, इसके परिणामस्वरूप कम बैक प्रेशर होगा। यदि निकास पाइप में पर्याप्त बैक प्रेशर बनाया जाता है, तो निकास गैस का एक हिस्सा निकास पाइप के इनलेट छोर से बाहर निकाला जा सकता है या बैकफ्लश किया जा सकता है। निकास पाइप का आकार ब्लोबैक को रोकने के लिए पर्याप्त बड़ा होना चाहिए। बंद वेंट अनुप्रयोगों में, वेंट लाइन में वायु संपीड़न के कारण राहत वाल्व आउटलेट पर दबाव बनता है, जिससे संभावित रूप से दबाव तरंगों का प्रसार होता है। पैराग्राफ II-2.2.2 में, यह अनुशंसा की जाती है कि बंद डिस्चार्ज लाइन का डिज़ाइन दबाव स्थिर अवस्था के कामकाजी दबाव से कम से कम दो गुना अधिक हो। चित्र 5 और 6 क्रमशः खुले और बंद सुरक्षा वाल्व की स्थापना दिखाते हैं।
सुरक्षा वाल्व संस्थापन विभिन्न बलों के अधीन हो सकते हैं, जैसा कि अनुच्छेद II-2 में संक्षेपित किया गया है। इन बलों में तापीय विस्तार प्रभाव, एक साथ कई राहत वाल्वों के निकास की परस्पर क्रिया, भूकंपीय और/या कंपन प्रभाव, और दबाव राहत घटनाओं के दौरान दबाव प्रभाव शामिल हैं। यद्यपि सुरक्षा वाल्व के आउटलेट तक डिज़ाइन दबाव डाउन पाइप के डिज़ाइन दबाव से मेल खाना चाहिए, लेकिन डिस्चार्ज सिस्टम में डिज़ाइन दबाव डिस्चार्ज सिस्टम के विन्यास और सुरक्षा वाल्व की विशेषताओं पर निर्भर करता है। खुले और बंद डिस्चार्ज सिस्टम के लिए डिस्चार्ज कोहनी, डिस्चार्ज पाइप इनलेट और डिस्चार्ज पाइप आउटलेट पर दबाव और वेग निर्धारित करने के लिए अनुच्छेद II-2.2 में समीकरण दिए गए हैं। इस जानकारी का उपयोग करके, निकास प्रणाली में विभिन्न बिंदुओं पर प्रतिक्रिया बलों की गणना की जा सकती है और उनका हिसाब लगाया जा सकता है।
खुले डिस्चार्ज अनुप्रयोग के लिए एक उदाहरण समस्या पैराग्राफ II-7 में दी गई है। रिलीफ वाल्व डिस्चार्ज सिस्टम में प्रवाह विशेषताओं की गणना के लिए अन्य विधियां मौजूद हैं, और पाठक को यह सत्यापित करने के लिए सावधान किया जाता है कि उपयोग की जाने वाली विधि पर्याप्त रूप से रूढ़िवादी है। ऐसी ही एक विधि का वर्णन जीएस लियाओ ने "पावर प्लांट सेफ्टी एंड प्रेशर रिलीफ वाल्व एग्जॉस्ट ग्रुप एनालिसिस" में किया है, जिसे एएसएमई द्वारा जर्नल ऑफ इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग, अक्टूबर 1975 में प्रकाशित किया गया था।
सुरक्षा वाल्व के स्थान को किसी भी मोड़ से सीधे पाइप की न्यूनतम दूरी बनाए रखनी चाहिए। यह न्यूनतम दूरी पैराग्राफ II-5.2.1 में परिभाषित प्रणाली की सेवा और ज्यामिति पर निर्भर करती है। कई रिलीफ वाल्व वाले इंस्टॉलेशन के लिए, वाल्व शाखा कनेक्शन के लिए अनुशंसित रिक्ति शाखा और सेवा पाइपिंग की त्रिज्या पर निर्भर करती है, जैसा कि तालिका डी-1 के नोट (10) (सी) में दिखाया गया है। पैराग्राफ II-5.7.1 के अनुसार, थर्मल विस्तार और भूकंपीय इंटरैक्शन के प्रभावों को कम करने के लिए रिलीफ वाल्व डिस्चार्ज पर स्थित पाइपिंग सपोर्ट को आसन्न संरचना के बजाय ऑपरेटिंग पाइपिंग से जोड़ना आवश्यक हो सकता है। सुरक्षा वाल्व असेंबलियों के डिजाइन में इन और अन्य डिजाइन विचारों का सारांश पैराग्राफ II-5 में पाया जा सकता है।
जाहिर है, इस लेख के दायरे में ASME B31 की सभी डिजाइन आवश्यकताओं को शामिल करना संभव नहीं है। लेकिन दबाव पाइपिंग प्रणाली के डिजाइन में शामिल किसी भी नामित इंजीनियर को कम से कम इस डिजाइन कोड से परिचित होना चाहिए। उम्मीद है, उपरोक्त जानकारी के साथ, पाठकों को ASME B31 एक अधिक मूल्यवान और सुलभ संसाधन लगेगा।
मोंटे के. एंजेलकेमियर स्टेनली कंसल्टेंट्स में परियोजना के नेता हैं। एंजेलकेमियर आयोवा इंजीनियरिंग सोसायटी, एनएसपीई और एएसएमई के सदस्य हैं, और बी31.1 इलेक्ट्रिकल पाइपिंग कोड समिति और उपसमिति में कार्य करते हैं। उन्हें पाइपिंग सिस्टम लेआउट, डिजाइन, ब्रेसिंग मूल्यांकन और तनाव विश्लेषण में 12 वर्षों से अधिक का अनुभव है। मैट विल्की स्टेनली कंसल्टेंट्स में एक मैकेनिकल इंजीनियर हैं। उन्हें विभिन्न उपयोगिता, नगरपालिका, संस्थागत और औद्योगिक ग्राहकों के लिए पाइपिंग सिस्टम डिजाइन करने का 6 वर्षों से अधिक का पेशेवर अनुभव है और वे एएसएमई और आयोवा इंजीनियरिंग सोसायटी के सदस्य हैं।
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