Prilikom projektiranja sustava tlačnih cjevovoda, projektni inženjer često će specificirati da cjevovod sustava treba biti u skladu s jednim ili više dijelova ASME B31 Pravilnika o tlačnim cjevovodima. Kako inženjeri pravilno slijede zahtjeve propisa prilikom projektiranja cjevovodnih sustava?
Prvo, inženjer mora odrediti koju specifikaciju dizajna treba odabrati. Za tlačne cjevovodne sustave to nije nužno ograničeno na ASME B31. Ostali propisi koje izdaju ASME, ANSI, NFPA ili druge regulatorne organizacije mogu biti regulirani lokacijom projekta, primjenom itd. U ASME B31 trenutno je na snazi ​​sedam zasebnih odjeljaka.
ASME B31.1 Električne cijevi: Ovaj odjeljak pokriva cijevi u elektranama, industrijskim i institucionalnim postrojenjima, geotermalnim sustavima grijanja te centralnim i područnim sustavima grijanja i hlađenja. To 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 tlačne posude, određene niskotlačne cijevi za distribuciju grijanja i hlađenja i razne druge sustave opisane u stavku 100.1.3 ASME B31.1. Podrijetlo ASME B31.1 može se pratiti do 1920-ih, s prvim službenim izdanjem objavljenim 1935. Imajte na umu da je prvo izdanje, uključujući dodatke, bilo manje od 30 stranica, a trenutno izdanje ima više od 300 stranica.
ASME B31.3 Procesne cijevi: Ovaj odjeljak obuhvaća cijevi u rafinerijama; kemijskim, farmaceutskim, tekstilnim, papirnatim, poluvodičkim i kriogenim postrojenjima; te pripadajućim postrojenjima za preradu i terminalima. Ovaj odjeljak je vrlo sličan ASME B31.1, posebno pri izračunu minimalne debljine stijenke za ravne cijevi. Ovaj odjeljak je izvorno bio dio B31.1 i prvi put je zasebno objavljen 1959. godine.
ASME B31.4 Sustavi cjevovodnog transporta za tekućine i mulj: Ovaj odjeljak obuhvaća cijevi koje prenose prvenstveno tekuće proizvode između postrojenja i terminala te unutar terminala, crpnih, kondicionirnih i mjernih stanica. Ovaj odjeljak je izvorno bio dio B31.1 i prvi put je zasebno objavljen 1959. godine.
ASME B31.5 Cjevovodi za hlađenje i komponente za prijenos topline: Ovaj odjeljak obuhvaća cijevi za rashladna sredstva i sekundarne rashladne tekućine. Ovaj dio je izvorno bio dio B31.1 i prvi put je zasebno objavljen 1962. godine.
ASME B31.8 Cjevovodni sustavi za prijenos i distribuciju plina: To uključuje cijevi za transport prvenstveno plinovitih proizvoda između izvora i terminala, uključujući kompresore, stanice za kondicioniranje i mjerenje; te cijevi za sakupljanje plina. Ovaj odjeljak je izvorno bio dio B31.1 i prvi put je zasebno objavljen 1955. godine.
ASME B31.9 Cjevovodi za građevinske usluge: Ovaj odjeljak obuhvaća cijevi koje se obično nalaze u industrijskim, institucionalnim, komercijalnim i javnim zgradama; te stambene zgrade s više stambenih jedinica koje ne zahtijevaju raspone veličine, tlaka i temperature obuhvaćene u ASME B31.1. Ovaj odjeljak sličan je ASME B31.1 i B31.3, ali je manje konzervativan (osobito pri izračunu minimalne debljine stijenke) i sadrži manje detalja. Ograničen je na primjene niskog tlaka i niske temperature kako je naznačeno u ASME B31.9 stavku 900.1.2. Prvi put je objavljen 1982. godine.
ASME B31.12 Cjevovodi za vodik i cjevovodi: Ovaj odjeljak obuhvaća cjevovode u plinovitom i tekućem vodiku te cjevovode u plinovitom vodiku. Ovaj odjeljak je prvi put objavljen 2008. godine.
Koji će se propis za projektiranje koristiti u konačnici ovisi o vlasniku. Uvod u ASME B31 navodi: „Vlasnikova je odgovornost odabrati odjeljak propise koji se najviše približava predloženoj instalaciji cjevovoda.“ U nekim slučajevima, „više odjeljaka propise može se primjenjivati ​​na različite dijelove instalacije.“
Izdanje ASME B31.1 iz 2012. poslužit će kao primarna referenca za naknadne rasprave. Svrha ovog članka je voditi inženjera za projektiranje kroz neke od glavnih koraka u projektiranju tlačnog cjevovodnog sustava koji je u skladu s ASME B31. Slijeđenje smjernica ASME B31.1 pruža dobar prikaz općeg dizajna sustava. Slične metode projektiranja koriste se ako se slijedi ASME B31.3 ili B31.9. Ostatak ASME B31 koristi se u užim primjenama, prvenstveno za specifične sustave ili primjene, i neće se dalje raspravljati. Iako će ovdje biti istaknuti ključni koraci u procesu projektiranja, ova rasprava nije iscrpna i cijeli kod treba uvijek biti referenciran tijekom projektiranja sustava. Sve reference na tekst odnose se na ASME B31.1 osim ako nije drugačije navedeno.
Nakon odabira ispravnog propisa, projektant sustava mora pregledati i sve specifične zahtjeve za projektiranje sustava. Odlomak 122 (Dio 6) daje zahtjeve za projektiranje vezane uz sustave koji se obično nalaze u primjenama električnih cjevovoda, kao što su para, napojna voda, odzračivanje i ispuštanje, cjevovodi za instrumentaciju i sustavi za smanjenje tlaka. ASME B31.3 sadrži slične odlomke kao ASME B31.1, ali s manje detalja. Razmatranja u odlomku 122 uključuju specifične zahtjeve za tlak i temperaturu sustava, kao i različita jurisdikcijska ograničenja razgraničena između tijela kotla, vanjskih cijevi kotla i vanjskih cijevi koje nisu kotao spojene na cijevi kotla ASME Section I. definicija. Slika 2 prikazuje ta ograničenja bubnjastog kotla.
Projektant sustava mora odrediti tlak i temperaturu pri kojima će sustav raditi i uvjete koje sustav treba zadovoljiti.
Prema stavku 101.2, unutarnji projektni tlak ne smije biti manji od maksimalnog kontinuiranog radnog tlaka (MSOP) unutar cjevovodnog sustava, uključujući učinak statičkog tlaka. Cjevovodi izloženi vanjskom tlaku moraju biti projektirani za maksimalni diferencijalni tlak koji se očekuje u radnim, isključenim ili ispitnim uvjetima. Osim toga, potrebno je uzeti u obzir utjecaje na okoliš. Prema stavku 101.4, ako je vjerojatno da će hlađenje fluida smanjiti tlak u cijevi ispod atmosferskog tlaka, cijev mora biti projektirana da izdrži vanjski tlak ili se moraju poduzeti mjere za prekid vakuuma. U situacijama kada širenje fluida može povećati tlak, cjevovodni sustavi trebaju biti projektirani da izdrže povećani tlak ili se moraju poduzeti mjere za ublažavanje viška tlaka.
Počevši od odjeljka 101.3.2, temperatura metala za projektiranje cjevovoda mora biti reprezentativna za očekivane maksimalne trajne uvjete. Radi jednostavnosti, općenito se pretpostavlja da je temperatura metala jednaka temperaturi fluida. Po želji se može koristiti prosječna temperatura metala sve dok je poznata temperatura vanjske stijenke. Posebnu pozornost treba posvetiti i fluidima koji se uvlače kroz izmjenjivače topline ili iz opreme za izgaranje kako bi se osiguralo da se uzmu u obzir najgori temperaturni uvjeti.
Često, projektanti dodaju sigurnosnu marginu maksimalnom radnom tlaku i/ili temperaturi. Veličina margine ovisi o primjeni. Također je važno uzeti u obzir ograničenja materijala pri određivanju projektne temperature. Određivanje visokih projektnih temperatura (većih od 750 F) može zahtijevati upotrebu legiranih materijala umjesto standardnijeg ugljičnog čelika. Vrijednosti naprezanja u Obveznom dodatku A navedene su samo za dopuštene temperature za svaki materijal. Na primjer, ugljični čelik može pružiti vrijednosti naprezanja samo do 800 F. Dugotrajno izlaganje ugljičnog čelika temperaturama iznad 800 F može uzrokovati karbonizaciju cijevi, što je čini krhkijom i sklonijom lomu. Ako se radi iznad 800 F, treba uzeti u obzir i ubrzano oštećenje puzanjem povezano s ugljičnim čelikom. Pogledajte stavak 124 za potpunu raspravu o ograničenjima temperature materijala.
Ponekad inženjeri mogu odrediti i ispitne tlakove za svaki sustav. Stavak 137 daje smjernice o ispitivanju naprezanja. Tipično, hidrostatičko ispitivanje bit će specificirano na 1,5 puta veći od projektiranog tlaka; međutim, obručna i uzdužna naprezanja u cjevovodu ne smiju prelaziti 90% granice razvlačenja materijala u stavku 102.3.3 (B) tijekom ispitivanja tlaka. Za neke vanjske cjevovodne sustave koji nisu kotlovi, ispitivanje propuštanja u radu može biti praktičnija metoda provjere propuštanja zbog poteškoća u izoliranju dijelova sustava ili jednostavno zato što konfiguracija sustava omogućuje jednostavno ispitivanje propuštanja tijekom početnog rada. Slažem se, ovo je prihvatljivo.
Nakon što se utvrde uvjeti projektiranja, mogu se specificirati cijevi. Prvo što treba odlučiti je koji materijal koristiti. Kao što je ranije spomenuto, različiti materijali imaju različita temperaturna ograničenja. Odlomak 105 pruža dodatna ograničenja za različite materijale cijevi. Odabir materijala također ovisi o tekućini sustava, kao što su legure nikla u primjenama cjevovoda za korozivne kemikalije, nehrđajući čelik za isporuku čistog instrumentalnog zraka ili ugljični čelik s visokim udjelom 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 sustava. Neuspjeh u pravilnom razmatranju stanjivanja vodovodnih komponenti može i imao je ozbiljne posljedice, kao što je to bio slučaj 2007. godine kada je pukla cijev za odmašivanje u elektrani IATAN tvrtke KCP&L, usmrtivši dva radnika i teško ozlijedivši trećeg.
Jednadžba 7 i jednadžba 9 u stavku 104.1.1 definiraju minimalnu potrebnu debljinu stijenke i maksimalni unutarnji projektni tlak za ravne cijevi izložene unutarnjem tlaku. Varijable u tim jednadžbama uključuju maksimalno dopušteno naprezanje (iz Obveznog dodatka A), vanjski promjer cijevi, faktor materijala (kao što je prikazano u Tablici 104.1.2 (A)) i sve dodatne tolerancije debljine (kao što je opisano u nastavku). S toliko uključenih varijabli, određivanje odgovarajućeg materijala cijevi, nominalnog promjera i debljine stijenke može biti iterativni proces koji može uključivati ​​i brzinu fluida, pad tlaka te troškove cjevovoda i crpljenja. Bez obzira na primjenu, minimalna potrebna debljina stijenke 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 stavku 102.4.2, minimalni dodatak mora biti jednak dubini navoja plus tolerancija obrade. Dodatak može biti potreban i za osiguravanje dodatne čvrstoće kako bi se spriječilo oštećenje cijevi, urušavanje, prekomjerno progibanje ili izvijanje zbog superponiranih opterećenja ili drugih uzroka o kojima se raspravljalo u stavku 102.4.4. Dodaci se također mogu dodati kako bi se uzeli u obzir zavareni spojevi (stavak 102.4.3) i koljena (stavak 102.4.5). Konačno, tolerancije se mogu dodati kako bi se kompenzirala korozija i/ili erozija. Debljina ovog dodatka je na diskreciju projektanta i mora biti u skladu s očekivanim vijekom trajanja cijevi u skladu sa stavkom 102.4.1.
Neobavezni Prilog IV daje smjernice o kontroli korozije. Zaštitni premazi, katodna zaštita i električna izolacija (kao što su izolacijske prirubnice) sve su to metode sprječavanja vanjske korozije zakopanih ili potopljenih cjevovoda. Inhibitori korozije ili obloge mogu se koristiti za sprječavanje unutarnje korozije. Također treba paziti da se koristi hidrostatička ispitna voda odgovarajuće čistoće i, ako je potrebno, da se cjevovod potpuno ispusti nakon hidrostatičkog ispitivanja.
Minimalna debljina stijenke cijevi ili raspored potreban za prethodne izračune možda neće biti konstantan po cijelom promjeru cijevi i može zahtijevati specifikacije za različite rasporede za različite promjere. Odgovarajući raspored i vrijednosti debljine stijenke definirane su u ASME B36.10 Zavarene i bešavne kovane čelične cijevi.
Prilikom određivanja materijala cijevi i izvođenja prethodno spomenutih izračuna, važno je osigurati da se maksimalne dopuštene vrijednosti naprezanja korištene u izračunima podudaraju s navedenim materijalom. Na primjer, ako je cijev od nehrđajućeg čelika A312 304L netočno označena kao cijev od nehrđajućeg čelika A312 304, navedena debljina stijenke može biti nedovoljna zbog značajne razlike u maksimalnim dopuštenim vrijednostima naprezanja između dva materijala. Slično tome, treba na odgovarajući način navesti način proizvodnje cijevi. Na primjer, ako se za izračun koristi maksimalna dopuštena vrijednost naprezanja za bešavne cijevi, treba navesti bešavne cijevi. U suprotnom, proizvođač/instalater može ponuditi zavarene cijevi, što može rezultirati nedovoljnom debljinom stijenke zbog nižih maksimalnih dopuštenih vrijednosti naprezanja.
Na primjer, pretpostavimo da je projektirana temperatura cjevovoda 300 F, a projektirani tlak 1200 psig. 2″ i 3″. Koristit će se žica od ugljičnog čelika (bešavna žica A53 klase B). Odredite odgovarajući plan cjevovoda kako biste ispunili zahtjeve ASME B31.1 jednadžbe 9. Prvo su objašnjeni projektni uvjeti:
Zatim odredite maksimalne dopuštene vrijednosti naprezanja za A53 klasu B pri gore navedenim projektnim temperaturama iz Tablice 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 se prvo odrediti. Uz pretpostavku cijevi Schedule 40 i tolerancije glodanja od 12,5%, izračunajte maksimalni tlak:
Cijev razreda 40 zadovoljavajuća je za 3 inča u gore navedenim uvjetima projektiranja. Zatim provjerite 2 inča. Cjevovod koristi iste pretpostavke:
2 inča. Pod gore navedenim uvjetima projektiranja, cijevi će zahtijevati deblju stijenku od one iz Priloga 40. Pokušajte s 2 inča. Cijevi iz Priloga 80:
Iako je debljina stijenke cijevi često ograničavajući faktor u projektiranju pod tlakom, ipak je važno provjeriti jesu li korišteni spojevi, komponente i spojevi prikladni za specificirane uvjete projektiranja.
Kao opće pravilo, u skladu s točkama 104.2, 104.7.1, 106 i 107, svi ventili, spojnice i ostale komponente pod tlakom proizvedene prema standardima navedenima u Tablici 126.1 smatraju se prikladnima za upotrebu u normalnim radnim uvjetima ili ispod standardnih omjera tlaka 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 raskrižjima cijevi preporučuju se T-komadi, poprečni dijelovi, križevi, zavareni spojevi itd., proizvedeni prema standardima navedenima u Tablici 126.1. U nekim slučajevima, raskrižja cjevovoda mogu zahtijevati jedinstvene ogranke. Stavak 104.3.1 daje dodatne zahtjeve za ogranke kako bi se osiguralo da postoji dovoljno materijala za cijevi da izdrži tlak.
Radi pojednostavljenja dizajna, projektant može odabrati postavljanje viših uvjeta dizajna kako bi zadovoljio nazivnu vrijednost prirubnice određene tlačne klase (npr. ASME klasa 150, 300 itd.) kako je definirano klasom tlaka i temperature za specifične materijale navedene u ASME B16 .5 Prirubnice cijevi i prirubnički spojevi ili sličnim standardima navedenim u Tablici 126.1. To je prihvatljivo sve dok ne rezultira nepotrebnim povećanjem debljine stijenke ili drugih dizajna komponenti.
Važan dio projektiranja cjevovoda je osiguranje održavanja strukturne cjelovitosti cjevovodnog sustava nakon primjene utjecaja tlaka, temperature i vanjskih sila. Strukturna cjelovitost sustava često se zanemaruje u procesu projektiranja i, ako se ne napravi dobro, može biti jedan od skupljih dijelova projektiranja. Strukturna cjelovitost se prvenstveno raspravlja na dva mjesta, u odjeljku 104.8: Analiza komponenti cjevovoda i u odjeljku 119: Proširenje i fleksibilnost.
U odlomku 104.8 navedene su osnovne formule propisa koje se koriste za određivanje prelazi li cjevovodni sustav dopuštena naprezanja prema propisima. Ove jednadžbe propisa obično se nazivaju kontinuirana opterećenja, povremena opterećenja i opterećenja pomaka. Trajno opterećenje je učinak tlaka i težine na cjevovodni sustav. 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, pa će svako slučajno opterećenje biti zaseban slučaj opterećenja u vrijeme analize. Opterećenja pomaka su učinci toplinskog rasta, pomaka opreme tijekom rada ili bilo kojeg drugog opterećenja pomaka.
U odlomku 119 raspravlja se o tome kako se nositi s širenjem i fleksibilnošću cijevi u cjevovodnim sustavima te kako odrediti reakcijska opterećenja. Fleksibilnost cjevovodnih sustava često je najvažnija kod spojeva opreme, jer većina spojeva opreme može izdržati samo minimalnu količinu sile i momenta primijenjenog na mjestu spajanja. U većini slučajeva, toplinski rast cjevovodnog sustava ima najveći utjecaj na reakcijsko opterećenje, stoga je važno kontrolirati toplinski rast u sustavu u skladu s tim.
Kako bi se prilagodila fleksibilnosti cjevovodnog sustava i osiguralo da je sustav pravilno poduprt, dobra je praksa podupirati čelične cijevi u skladu s Tablicom 121.5. Ako projektant nastoji ispuniti standardni razmak potpora za ovu tablicu, postiže tri stvari: minimizira otklon vlastite težine, smanjuje trajna opterećenja i povećava raspoloživo naprezanje za opterećenja pomaka. Ako projektant postavi potporu u skladu s Tablicom 121.5, to će obično rezultirati pomakom ili progibom vlastitih težina manjim od 1/8 inča između nosača cijevi. Minimiziranje otklona vlastite težine pomaže u smanjenju mogućnosti kondenzacije u cijevima koje prenose paru ili plin. Slijeđenje preporuka za razmak u Tablici 121.5 također omogućuje projektantu da smanji trajno naprezanje u cjevovodu na približno 50% dopuštene kontinuirane vrijednosti propisa. Prema jednadžbi 1B, dopušteno naprezanje za opterećenja pomaka obrnuto je proporcionalno trajnom opterećenju. Stoga se minimiziranjem trajnog opterećenja može maksimizirati tolerancija naprezanja pomaka. Preporučeni razmak za nosače cijevi prikazan je na Slici 3.
Kako bi se osiguralo da se pravilno uzmu u obzir reaktivna opterećenja cjevovodnog sustava i da se ispune propisna naprezanja, uobičajena metoda je provođenje računalno potpomognute analize naprezanja cjevovoda sustava. Dostupno je nekoliko različitih softverskih paketa za analizu naprezanja cjevovoda, kao što su Bentley AutoPIPE, Intergraph Caesar II, Piping Solutions Tri-Flex ili neki od drugih komercijalno dostupnih paketa. Prednost korištenja računalno potpomognute analize naprezanja cjevovoda je u tome što omogućuje projektantu stvaranje modela konačnih elemenata cjevovodnog sustava radi jednostavne provjere i mogućnosti unošenja potrebnih promjena u konfiguraciju. Slika 4 prikazuje primjer modeliranja i analize dijela cjevovoda.
Prilikom projektiranja novog sustava, projektanti sustava obično navode da sve cijevi i komponente trebaju biti izrađene, zavarene, sastavljene itd. kako to zahtijeva bilo koji propis koji se koristi. Međutim, kod nekih preinaka ili drugih primjena može biti korisno da imenovani inženjer pruži smjernice o određenim tehnikama proizvodnje, kao što je opisano u Poglavlju V.
Uobičajeni problem koji se susreće kod naknadnih ugradnji je predgrijavanje zavara (odlomak 131) i toplinska obrada nakon zavarivanja (odlomak 132). Između ostalih prednosti, ove toplinske obrade koriste se za ublažavanje naprezanja, sprječavanje pucanja i povećanje čvrstoće zavara. Stavke koje utječu na zahtjeve za toplinsku obradu prije i nakon zavarivanja uključuju, ali nisu ograničene na, sljedeće: grupiranje P-broja, kemijski sastav materijala i debljinu materijala na spoju koji se zavaruje. Svaki materijal naveden u obveznom dodatku A ima dodijeljeni P-broj. Za predgrijavanje, odjeljak 131 daje minimalnu temperaturu na koju se osnovni metal mora zagrijati prije nego što se može izvršiti zavarivanje. Za PWHT, tablica 132 daje raspon temperature zadržavanja i vrijeme zadržavanja zone zavara. Brzine zagrijavanja i hlađenja, metode mjerenja temperature, tehnike zagrijavanja i drugi postupci trebaju strogo slijediti smjernice navedene u kodu. Neočekivani štetni učinci na zavareno područje mogu se pojaviti zbog nepravilne toplinske obrade.
Još jedno potencijalno područje zabrinutosti u tlačnim cjevovodnim sustavima su zavoji cijevi. Savijanje cijevi može uzrokovati stanjivanje stijenke, što rezultira nedovoljnom debljinom stijenke. Prema stavku 102.4.5, propis dopušta zavoje sve dok minimalna debljina stijenke zadovoljava istu formulu koja se koristi za izračun minimalne debljine stijenke za ravne cijevi. Obično se dodaje dodatak za debljinu stijenke. Tablica 102.4.5 daje preporučene dodatke za smanjenje zavoja za različite radijuse zavoja. Zavoji također mogu zahtijevati toplinsku obradu prije i/ili nakon savijanja. Stavak 129 daje smjernice o proizvodnji koljena.
Za mnoge tlačne cjevovodne sustave potrebno je ugraditi sigurnosni ventil ili preljevni ventil kako bi se spriječio prekomjerni tlak u sustavu. Za ove primjene, opcionalni Dodatak II: Pravila projektiranja ugradnje sigurnosnih ventila vrlo je vrijedan, ali ponekad malo poznat resurs.
U skladu s odlomkom II-1.2, sigurnosni ventili karakteriziraju se potpuno otvorenim djelovanjem iskočnog djelovanja za plin ili paru, dok se sigurnosni ventili otvaraju u odnosu na statički tlak uzvodno i koriste se prvenstveno za tekućine.
Sigurnosne ventilske jedinice karakteriziraju se time jesu li otvoreni ili zatvoreni sustavi za ispuštanje. Kod otvorenog ispuha, koljeno na izlazu sigurnosnog ventila obično će ispuštati u ispušnu cijev u atmosferu. To će obično rezultirati manjim povratnim tlakom. Ako se u ispušnoj cijevi stvori dovoljan povratni tlak, dio ispušnih plinova može se istisnuti ili ispustiti s ulaznog kraja ispušne cijevi. Veličina ispušne cijevi treba biti dovoljno velika da spriječi povratni tok. Kod zatvorenih primjena s ventilima, tlak se nakuplja na izlazu sigurnosnog ventila zbog kompresije zraka u ventilacijskoj cijevi, što potencijalno uzrokuje širenje tlačnih valova. U stavku II-2.2.2 preporučuje se da projektni tlak zatvorene ispusne cijevi bude najmanje dva puta veći od radnog tlaka u stabilnom stanju. Slike 5 i 6 prikazuju ugradnju sigurnosnog ventila u otvorenom i zatvorenom stanju.
Ugradnje sigurnosnih ventila mogu biti podložne raznim silama kako je sažeto u odlomku II-2. Te sile uključuju učinke toplinskog širenja, interakciju više sigurnosnih ventila koji istovremeno odzračuju, seizmičke i/ili vibracijske učinke te učinke tlaka tijekom događaja smanjenja tlaka. Iako bi projektirani tlak do izlaza sigurnosnog ventila trebao odgovarati projektiranom tlaku ispusne cijevi, projektirani tlak u sustavu ispuha ovisi o konfiguraciji sustava ispuha i karakteristikama sigurnosnog ventila. Jednadžbe za određivanje tlaka i brzine na koljenu ispuha, ulazu u cijev ispuha i izlazu iz cijevi ispuha za otvorene i zatvorene sustave ispuha dane su u odlomku II-2.2. Koristeći ove informacije, mogu se izračunati i uzeti u obzir sile reakcije na različitim točkama u ispušnom sustavu.
Primjer problema za primjenu otvorenog ispuštanja naveden je u odlomku II-7. Postoje i druge metode za izračunavanje karakteristika protoka u sustavima ispuštanja s reljefnim ventilima, a čitatelj se upozorava da provjeri je li korištena metoda dovoljno konzervativna. Jednu takvu metodu opisao je GS Liao u djelu „Sigurnost elektrane i analiza ispušne grupe reljefnih ventila“ koje je ASME objavio u časopisu Journal of Electrical Engineering u listopadu 1975.
Sigurnosni ventil treba biti postavljen na minimalnoj udaljenosti ravne cijevi od bilo kakvih zavoja. Ova minimalna udaljenost ovisi o usluzi i geometriji sustava kako je definirano u stavku II-5.2.1. Za instalacije s više sigurnosnih ventila, preporučeni razmak za spojeve ogranaka ventila ovisi o radijusima ogranka i priključnih cijevi, kao što je prikazano u Napomeni (10)(c) Tablice D-1. U skladu s stavkom II-5.7.1, možda će biti potrebno spojiti nosače cjevovoda koji se nalaze na ispustima sigurnosnog ventila na radne cjevovode, a ne na susjedne konstrukcije kako bi se smanjili učinci toplinskog širenja i seizmičkih interakcija. Sažetak ovih i drugih projektnih razmatranja pri projektiranju sklopova sigurnosnih ventila može se pronaći u stavku II-5.
Očito je da nije moguće obuhvatiti sve zahtjeve dizajna ASME B31 u okviru ovog članka. No, svaki ovlašteni inženjer uključen u projektiranje tlačnog cjevovodnog sustava trebao bi barem biti upoznat s ovim kodom dizajna. Nadamo se da će čitatelji s gore navedenim informacijama smatrati ASME B31 vrijednijim i pristupačnijim resursom.
Monte K. Engelkemier je voditelj projekta u tvrtki Stanley Consultants. Engelkemier je član Inženjerskog društva Iowe, NSPE-a i ASME-a te je član Odbora i pododbora za električne cijevi B31.1. Ima preko 12 godina praktičnog iskustva u rasporedu i projektiranju cjevovodnih sustava, procjeni učvršćenja i analizi naprezanja. Matt Wilkey je strojarski inženjer u tvrtki Stanley Consultants. Ima preko 6 godina profesionalnog iskustva u projektiranju cjevovodnih sustava za razne komunalne, općinske, institucionalne i industrijske klijente te je član ASME-a i Inženjerskog društva Iowe.
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 tvrtka zaslužujete. Kliknite ovdje za početak postupka.