Nyomásos csővezeték-rendszer tervezésekor a kijelölő mérnök gyakran előírja, hogy a rendszer csöveinek meg kell felelniük az ASME B31 nyomásos csővezeték-szabvány egy vagy több részének. Hogyan követik megfelelően a mérnökök a szabvány követelményeit a csővezeték-rendszerek tervezésekor?
Először is, a mérnöknek meg kell határoznia, hogy melyik tervezési specifikációt kell választania. Nyomásos csővezeték-rendszerek esetében ez nem feltétlenül korlátozódik az ASME B31 szabványra. Az ASME, ANSI, NFPA vagy más szabályozó szervezetek által kiadott egyéb szabványokat a projekt helye, az alkalmazás stb. szabályozhatja. Az ASME B31 szabványban jelenleg hét különálló szakasz van érvényben.
ASME B31.1 Elektromos csővezetékek: Ez a szakasz az erőművek, ipari és intézményi üzemek, geotermikus fűtési rendszerek, valamint a központi és távfűtési és hűtési rendszerek csővezetékeit tárgyalja. Ez magában foglalja a kazánok külső és nem kazán külső csővezetékeit, amelyeket az ASME I. szakasz kazánok telepítéséhez használnak. Ez a szakasz nem vonatkozik az ASME Kazán- és Nyomástartóedény Szabályzat által szabályozott berendezésekre, bizonyos alacsony nyomású fűtési és hűtési elosztócsövekre, valamint az ASME B31.1 100.1.3. bekezdésében leírt különféle egyéb rendszerekre. Az ASME B31.1 eredete az 1920-as évekre vezethető vissza, az első hivatalos kiadás 1935-ben jelent meg. Megjegyzendő, hogy az első kiadás, a függelékekkel együtt, kevesebb mint 30 oldalas volt, a jelenlegi kiadás pedig több mint 300 oldalas.
ASME B31.3 Folyamatcsövek: Ez a szakasz a finomítók, vegyipari, gyógyszeripari, textil-, papír-, félvezető- és kriogén üzemek, valamint a kapcsolódó feldolgozóüzemek és terminálok csővezetékeit tárgyalja. Ez a szakasz nagyon hasonlít az ASME B31.1 szabványhoz, különösen az egyenes csövek minimális falvastagságának kiszámításakor. Ez a szakasz eredetileg a B31.1 része volt, és először 1959-ben adták ki külön.
ASME B31.4 Folyadékok és zagyok csővezeték-szállítórendszerei: Ez a szakasz azokat a csővezetékeket tárgyalja, amelyek elsősorban folyékony termékeket szállítanak üzemek és terminálok között, valamint terminálokon, szivattyú-, kondicionáló- és mérőállomásokon belül. Ez a szakasz eredetileg a B31.1 része volt, és először 1959-ben adták ki külön.
ASME B31.5 Hűtőcsövek és hőátadó alkatrészek: Ez a szakasz a hűtőközegek és a másodlagos hűtőközegek csővezetékeit tárgyalja. Ez a rész eredetileg a B31.1 része volt, és először 1962-ben adták ki külön.
ASME B31.8 Gázszállító és -elosztó csővezeték-rendszerek: Ez magában foglalja a források és terminálok közötti, elsősorban gáznemű termékek szállítására szolgáló csővezetékeket, beleértve a kompresszorokat, a kondicionáló és mérőállomásokat; valamint a gázgyűjtő csővezetékeket. Ez a szakasz eredetileg a B31.1 része volt, és először 1955-ben adták ki külön.
ASME B31.9 Épületgépészeti csővezetékek: Ez a szakasz az ipari, intézményi, kereskedelmi és középületekben, valamint a többlakásos lakóépületekben gyakran előforduló csővezetékeket tárgyalja, amelyek nem igénylik az ASME B31.1 szabványban szereplő méret-, nyomás- és hőmérséklet-tartományokat. Ez a szakasz hasonló az ASME B31.1 és B31.3 szabványhoz, de kevésbé konzervatív (különösen a minimális falvastagság kiszámításakor), és kevesebb részletet tartalmaz. Az ASME B31.9 900.1.2. bekezdésében jelzett alacsony nyomású, alacsony hőmérsékletű alkalmazásokra korlátozódik. Ezt először 1982-ben tették közzé.
ASME B31.12 Hidrogéncsövek és csővezetékek: Ez a szakasz a gáznemű és folyékony hidrogénüzemű csővezetékeket, valamint a gáznemű hidrogénüzemű csővezetékeket tárgyalja. Ez a szakasz először 2008-ban jelent meg.
Hogy melyik tervezési szabványt kell használni, végső soron a tulajdonoson múlik. Az ASME B31 bevezetője kimondja: „A tulajdonos felelőssége kiválasztani azt a szabványszakaszt, amely a legjobban megközelíti a javasolt csővezeték-szerelést.” Bizonyos esetekben „több szabványszakasz is vonatkozhat a szerelés különböző szakaszaira”.
Az ASME B31.1 2012-es kiadása szolgál elsődleges referenciaként a későbbi megbeszélésekhez. A cikk célja, hogy végigvezesse a tervező mérnököt az ASME B31 szabványnak megfelelő nyomástartó csőrendszer tervezésének néhány fő lépésén. Az ASME B31.1 irányelveinek követése jó képet ad az általános rendszertervezésről. Hasonló tervezési módszereket alkalmaznak, ha az ASME B31.3 vagy B31.9 szabványt követik. Az ASME B31 többi részét szűkebb alkalmazásokban, elsősorban meghatározott rendszerekhez vagy alkalmazásokhoz használják, és ezeket a továbbiakban nem tárgyaljuk. Bár a tervezési folyamat kulcsfontosságú lépéseit itt kiemeljük, ez a tárgyalás nem kimerítő, és a teljes kódra mindig hivatkozni kell a rendszertervezés során. Minden szövegre való hivatkozás az ASME B31.1 szabványra vonatkozik, hacsak másképp nem jelezzük.
A megfelelő kód kiválasztása után a rendszertervezőnek át kell tekintenie a rendszerspecifikus tervezési követelményeket is. A 122. bekezdés (6. rész) az elektromos csővezeték-alkalmazásokban gyakran előforduló rendszerekkel, például gőz-, tápvíz-, lefúvató- és lefúvatórendszerekkel, műszeres csővezetékekkel és nyomáscsökkentő rendszerekkel kapcsolatos tervezési követelményeket tartalmazza. Az ASME B31.3 hasonló bekezdéseket tartalmaz, mint az ASME B31.1, de kevesebb részlettel. A 122. bekezdésben szereplő szempontok magukban foglalják a rendszerspecifikus nyomás- és hőmérsékleti követelményeket, valamint a kazán, a kazán külső csővezetékei és az ASME I. rész kazáncsővezetékeihez csatlakoztatott nem kazán külső csővezetékei között meghatározott különféle joghatósági korlátozásokat. A 2. ábra a dobkazán ezen korlátozásait mutatja.
A rendszertervezőnek meg kell határoznia a rendszer működéséhez szükséges nyomást és hőmérsékletet, valamint azokat a feltételeket, amelyeknek a rendszert meg kell felelnie.
A 101.2. bekezdés szerint a belső tervezési nyomás nem lehet kisebb, mint a csővezetékrendszeren belüli maximális folyamatos üzemi nyomás (MSOP), beleértve a statikus nyomás hatását is. A külső nyomásnak kitett csővezetékeket az üzemi, leállított vagy vizsgálati körülmények között várható maximális nyomáskülönbségre kell méretezni. Ezenkívül figyelembe kell venni a környezeti hatásokat is. A 101.4. bekezdés szerint, ha a folyadék lehűlése valószínűleg a csőben lévő nyomást a légköri nyomás alá csökkenti, a csövet úgy kell megtervezni, hogy ellenálljon a külső nyomásnak, vagy intézkedéseket kell tenni a vákuum megszüntetésére. Olyan helyzetekben, ahol a folyadék tágulása növelheti a nyomást, a csővezetékrendszereket úgy kell megtervezni, hogy ellenálljanak a megnövekedett nyomásnak, vagy intézkedéseket kell tenni a túlnyomás enyhítésére.
A 101.3.2. szakasztól kezdődően a csővezetékek tervezésénél a fém hőmérsékletének a várható maximálisan tartós körülményeket kell reprezentálnia. Az egyszerűség kedvéért általában feltételezzük, hogy a fém hőmérséklete megegyezik a folyadék hőmérsékletével. Kívánság szerint az átlagos fémhőmérséklet is használható, amennyiben a külső fal hőmérséklete ismert. Különös figyelmet kell fordítani a hőcserélőkön vagy az égésberendezésekből átszívott folyadékokra is, hogy a legrosszabb hőmérsékleti viszonyokat is figyelembe lehessen venni.
A tervezők gyakran biztonsági tartalékot adnak a maximális üzemi nyomáshoz és/vagy hőmérséklethez. A tartalék nagysága az alkalmazástól függ. A tervezési hőmérséklet meghatározásakor fontos figyelembe venni az anyagkorlátokat is. A magas tervezési hőmérsékletek (750 F feletti) megadása ötvözött anyagok használatát teheti szükségessé a szabványosabb szénacél helyett. A kötelező A. függelékben szereplő feszültségértékek csak az egyes anyagok megengedett hőmérsékleteire vonatkoznak. Például a szénacél csak 800 F-ig terjedő feszültségértékeket tud biztosítani. A szénacél 800 F feletti hőmérsékletnek való hosszan tartó kitettsége a cső elszenesedését okozhatja, ami törékennyé és meghibásodásra hajlamosabbá teszi. 800 F feletti üzemelés esetén a szénacélhoz kapcsolódó gyorsított kúszási károsodást is figyelembe kell venni. Az anyaghőmérsékleti korlátok teljes körű ismertetését lásd a 124. bekezdésben.
A mérnökök néha minden rendszerhez meghatározhatják a próbanyomást is. A 137. bekezdés útmutatást nyújt a feszültségvizsgálathoz. A hidrosztatikai vizsgálatot jellemzően a tervezési nyomás 1,5-szeresén határozzák meg; azonban a csővezetékben a gyűrű- és hosszfeszültségek nem haladhatják meg a 102.3.3 (B) bekezdésben szereplő anyag folyáshatárának 90%-át a nyomásvizsgálat során. Egyes nem kazános külső csőrendszerek esetében az üzem közbeni szivárgásvizsgálat praktikusabb módszer lehet a szivárgások ellenőrzésére, mivel nehéz a rendszer egyes részeit elkülöníteni, vagy egyszerűen azért, mert a rendszer konfigurációja lehetővé teszi az egyszerű szivárgásvizsgálatot az első üzembe helyezés során. Egyetértek, ez elfogadható.
Miután a tervezési feltételek megvannak, meghatározható a csővezeték. Az első dolog, amit el kell dönteni, az a használandó anyag. Amint azt korábban említettük, a különböző anyagoknak eltérő hőmérsékleti határaik vannak. A 105. bekezdés további korlátozásokat tartalmaz a különböző csővezeték-anyagokra vonatkozóan. Az anyagválasztás a rendszerfolyadéktól is függ, például nikkelötvözetek használata korrozív vegyipari csővezeték-alkalmazásokban, rozsdamentes acél használata tiszta műszerlevegő szállítására, vagy magas krómtartalmú (0,1%-nál nagyobb) szénacél használata az áramlásgyorsított korrózió megakadályozására. Az áramlásgyorsított korrózió (FAC) egy eróziós/korróziós jelenség, amelyről kimutatták, hogy súlyos falvékonyodást és csőtörést okoz a legfontosabb csővezeték-rendszerek némelyikében. A vízvezeték-alkatrészek elvékonyodásának megfelelő figyelembevételének elmulasztása súlyos következményekkel járhat és járt is, például 2007-ben, amikor a KCP&L IATAN erőművében egy gőzölőcső megrepedt, két munkás halálát és egy harmadik súlyos sérülését okozva.
A 104.1.1. bekezdésben található 7. és 9. egyenlet határozza meg a belső nyomásnak kitett egyenes cső minimálisan szükséges falvastagságát és maximális belső tervezési nyomását. Az egyenletekben szereplő változók közé tartozik a maximálisan megengedett feszültség (a kötelező A. függelékből), a cső külső átmérője, az anyagtényező (a 104.1.2 (A) táblázatban látható módon) és minden további vastagsági tűréshatár (az alábbiakban leírtak szerint). Mivel ilyen sok változóról van szó, a megfelelő csővezeték-anyag, névleges átmérő és falvastagság meghatározása iteratív folyamat lehet, amely magában foglalhatja a folyadék sebességét, a nyomásesést, valamint a csővezeték- és szivattyúzási költségeket is. Az alkalmazástól függetlenül a szükséges minimális falvastagságot ellenőrizni kell.
További vastagsági ráhagyás adható hozzá különféle okok, többek között a légbuborék-képződés (FAC) kompenzálására. Ráhagyásokra lehet szükség a mechanikus kötések készítéséhez szükséges menetek, hornyok stb. eltávolítása miatt. A 102.4.2. bekezdés szerint a minimális ráhagyásnak meg kell egyeznie a menetmélység plusz a megmunkálási tűréshatár összegével. Ráhagyásra lehet szükség a cső sérülésének, összeomlásának, túlzott megereszkedésének vagy a 102.4.4. bekezdésben tárgyalt egyéb okok miatti kihajlásának megakadályozására szolgáló további szilárdság biztosítása érdekében is. Ráhagyások adhatók hozzá a hegesztett kötések (102.4.3. bekezdés) és a könyökök (102.4.5. bekezdés) figyelembevételével is. Végül tűrések adhatók hozzá a korrózió és/vagy erózió kompenzálására. Ennek a ráhagyásnak a vastagsága a tervező belátásától függ, és összhangban kell lennie a csővezeték várható élettartamával a 102.4.1. bekezdés szerint.
Az opcionális IV. melléklet útmutatást nyújt a korrózióvédelemhez. A védőbevonatok, a katódos védelem és az elektromos szigetelés (például szigetelőkarimák) mind olyan módszerek, amelyekkel megakadályozható a földbe fektetett vagy víz alá merülő csővezetékek külső korróziója. A belső korrózió megelőzésére korróziógátlók vagy bélésanyagok használhatók. Ügyelni kell arra is, hogy megfelelő tisztaságú hidrosztatikai vizsgálati vizet használjanak, és ha szükséges, a csővezetéket a hidrosztatikai vizsgálat után teljesen leürítsék.
A korábbi számításokhoz szükséges minimális csőfalvastagság vagy ütemterv nem feltétlenül állandó a csőátmérőn, és eltérő átmérőkhöz eltérő ütemtervekre vonatkozó specifikációkat igényelhet. A megfelelő ütemtervet és falvastagsági értékeket az ASME B36.10 Hegesztett és varrat nélküli kovácsolt acélcső határozza meg.
A cső anyagának meghatározásakor és a korábban tárgyalt számítások elvégzésekor fontos biztosítani, hogy a számításokban használt maximálisan megengedett feszültségértékek megegyezzenek a megadott anyaggal. Például, ha az A312 304L rozsdamentes acélcsövet helytelenül adják meg az A312 304 rozsdamentes acélcső helyett, akkor a megadott falvastagság elégtelen lehet a két anyag maximálisan megengedett feszültségértékei közötti jelentős különbség miatt. Hasonlóképpen, a cső gyártási módját is megfelelően meg kell adni. Például, ha a varrat nélküli cső maximálisan megengedett feszültségértékét használják a számításhoz, akkor varrat nélküli csövet kell megadni. Ellenkező esetben a gyártó/szerelő varrathegesztéses csövet kínálhat, ami az alacsonyabb maximálisan megengedett feszültségértékek miatt elégtelen falvastagságot eredményezhet.
Például tegyük fel, hogy a csővezeték tervezési hőmérséklete 300 F, a tervezési nyomás pedig 1200 psig. 2″ és 3″. Szénacél (A53 B osztályú varrat nélküli) huzalt fognak használni. Határozza meg a megfelelő csővezeték-tervet az ASME B31.1 9. egyenlet követelményeinek való megfelelés érdekében. Először a tervezési feltételeket ismertetjük:
Ezután határozza meg az A53 B osztályú acél maximálisan megengedett feszültségértékeit a fenti tervezési hőmérsékleteken az A-1. táblázatból. Vegye figyelembe, hogy a varrat nélküli cső értékét azért használjuk, mert a varrat nélküli cső specifikációja:
Vastagsági ráhagyást is hozzá kell adni. Ennél az alkalmazásnál 1/16 hüvelykes ráhagyást feltételezünk. Korróziós ráhagyást feltételezünk. Később külön marási tűréshatárt adunk hozzá.
3 hüvelyk. Először a csövet kell meghatározni. Feltételezve, hogy egy Schedule 40-es cső és 12,5%-os marási tűréshatár van, számítsa ki a maximális nyomást:
A 40-es ütemterv szerinti cső a fent megadott tervezési feltételek mellett 3 hüvelykes csőhöz megfelelő. Ezután ellenőrizze a 2 hüvelyket. A csővezeték ugyanazokat a feltételezéseket használja:
2 hüvelyk. A fent megadott tervezési feltételek mellett a csővezetéknek vastagabb falvastagságra lesz szüksége, mint a 40-es jegyzék szerinti. Próbálja ki a 2 hüvelyket. 80-as jegyzék szerinti csövek:
Bár a csőfal vastagsága gyakran a korlátozó tényező a nyomástervezésnél, továbbra is fontos ellenőrizni, hogy a használt szerelvények, alkatrészek és csatlakozások alkalmasak-e a megadott tervezési feltételekre.
Általános szabályként a 104.2., 104.7.1., 106. és 107. bekezdésekkel összhangban minden, a 126.1. táblázatban felsorolt ​​szabványok szerint gyártott szelepet, szerelvényt és egyéb nyomástartó alkatrészt alkalmasnak kell tekinteni normál üzemi körülmények között vagy a 126.1. táblázatban meghatározott szabványos nyomás-hőmérsékleti értékek alatti használatra. A felhasználóknak tisztában kell lenniük azzal, hogy ha bizonyos szabványok vagy gyártók szigorúbb határértékeket írhatnak elő a normál üzemtől való eltérésekre, mint az ASME B31.1 szabványban meghatározottak, akkor a szigorúbb határértékek érvényesek.
A csővezetékek kereszteződésénél a 126.1. táblázatban felsorolt ​​szabványok szerint gyártott T-idomok, harántdarabok, keresztek, elágazó hegesztett kötések stb. használata ajánlott. Bizonyos esetekben a csővezeték-kereszteződésekhez egyedi elágazó csatlakozások szükségesek. A 104.3.1. bekezdés további követelményeket tartalmaz az elágazó csatlakozásokra vonatkozóan annak biztosítása érdekében, hogy elegendő csővezeték-anyag álljon rendelkezésre a nyomás elviseléséhez.
A tervezés egyszerűsítése érdekében a tervező dönthet úgy, hogy magasabb tervezési feltételeket állít be, hogy megfeleljen egy bizonyos nyomásosztály (pl. ASME 150, 300 osztály stb.) karimájának besorolásának, amelyet az ASME B16 .5 Csőkarimák és karimás kötések szabványban vagy a 126.1. táblázatban felsorolt ​​hasonló szabványokban meghatározott egyes anyagok nyomás-hőmérséklet osztálya határoz meg. Ez elfogadható, amennyiben nem eredményezi a falvastagság vagy más alkatrész-kialakítások szükségtelen növekedését.
A csővezeték-tervezés fontos része annak biztosítása, hogy a csővezetékrendszer szerkezeti integritása megmaradjon a nyomás, a hőmérséklet és a külső erők hatásainak alkalmazása után is. A rendszer szerkezeti integritását gyakran figyelmen kívül hagyják a tervezési folyamat során, és ha nem jól csinálják meg, a tervezés egyik legköltségesebb része lehet. A szerkezeti integritást elsősorban két helyen tárgyalják: a 104.8. bekezdésben: Csővezeték-alkatrészek elemzése és a 119. bekezdésben: Tágulás és rugalmasság.
A 104.8. bekezdés felsorolja azokat az alapvető szabványképleteket, amelyek segítségével meghatározható, hogy egy csővezetékrendszer túllépi-e a szabványban megengedett feszültségeket. Ezeket a szabványegyenleteket általában folyamatos terheléseknek, alkalmi terheléseknek és elmozdulási terheléseknek nevezik. A tartós terhelés a nyomás és a súly hatása a csővezetékrendszerre. A véletlen terhelések a folyamatos terhelések, plusz a lehetséges szélterhelések, szeizmikus terhelések, terepterhelések és egyéb rövid távú terhelések. Feltételezzük, hogy minden alkalmazott véletlen terhelés nem hat egyszerre más véletlen terhelésekre, így minden egyes véletlen terhelés külön terhelési eset lesz az elemzés időpontjában. Az elmozdulási terhelések a hőtágulás, a berendezések üzem közbeni elmozdulása vagy bármely más elmozdulási terhelés hatásai.
A 119. bekezdés azt tárgyalja, hogyan kell kezelni a csővezeték-rendszerek csőtágulását és rugalmasságát, valamint hogyan kell meghatározni a reakcióterheléseket. A csővezeték-rendszerek rugalmassága gyakran a berendezések csatlakozásainál a legfontosabb, mivel a legtöbb berendezéscsatlakozás csak a csatlakozási ponton ható minimális erőt és nyomatékot képes ellenállni. A legtöbb esetben a csővezeték-rendszer hőtágulása van a legnagyobb hatással a reakcióterhelésre, ezért fontos a rendszer hőtágulásának ennek megfelelő szabályozása.
A csővezetékrendszer rugalmasságának biztosítása és a rendszer megfelelő alátámasztásának biztosítása érdekében bevált gyakorlat az acélcsöveket a 121.5. táblázat szerint alátámasztani. Ha egy tervező igyekszik betartani a táblázatban szereplő szabványos alátámasztási távolságot, az három dolgot ér el: minimalizálja az önsúly elhajlását, csökkenti a tartós terheléseket és növeli az elmozdulási terhelésekhez rendelkezésre álló feszültséget. Ha a tervező a 121.5. táblázat szerint helyezi el az alátámasztást, az jellemzően kevesebb, mint 1/8 hüvelyk (kb. 3 mm) önsúly elmozdulást vagy megereszkedést eredményez a csőtámaszok között. Az önsúly elhajlásának minimalizálása segít csökkenteni a kondenzáció esélyét a gőzt vagy gázt szállító csövekben. A 121.5. táblázatban található távolság-ajánlások betartása lehetővé teszi a tervező számára, hogy a csővezetékben a tartós feszültséget a szabvány folyamatos megengedett értékének körülbelül 50%-ára csökkentse. Az 1B egyenlet szerint az elmozdulási terhelésekhez megengedett feszültség fordítottan arányos a tartós terhelésekkel. Ezért a tartós terhelés minimalizálásával az elmozdulási feszültségtűrés maximalizálható. A csőtámaszok ajánlott távolsága a 3. ábrán látható.
Annak érdekében, hogy a csővezetékrendszer reakcióterheléseit megfelelően figyelembe vegyék, és a szabványos feszültségeket betartsák, egy gyakori módszer a rendszer számítógéppel segített csővezeték-feszültségelemzése. Számos különböző csővezeték-feszültségelemző szoftvercsomag áll rendelkezésre, például a Bentley AutoPIPE, az Intergraph Caesar II, a Piping Solutions Tri-Flex vagy más kereskedelmi forgalomban kapható csomagok. A számítógéppel segített csővezeték-feszültségelemzés használatának előnye, hogy lehetővé teszi a tervező számára, hogy végeselemes modellt készítsen a csővezetékrendszerről az egyszerű ellenőrzés és a konfiguráció szükséges módosításainak elvégzése érdekében. A 4. ábra egy csővezeték-szakasz modellezésének és elemzésének példáját mutatja.
Új rendszer tervezésekor a rendszertervezők jellemzően előírják, hogy minden csővezetéket és alkatrészt a használt szabványoknak megfelelően kell legyártani, hegeszteni, összeszerelni stb. Bizonyos utólagos átalakításoknál vagy más alkalmazásoknál azonban hasznos lehet, ha egy kijelölt mérnök útmutatást ad bizonyos gyártási technikákkal kapcsolatban, az V. fejezetben leírtak szerint.
Az utólagos alkalmazásoknál gyakran előforduló probléma a hegesztés előmelegítése (131. bekezdés) és a hegesztés utáni hőkezelés (132. bekezdés). Egyéb előnyök mellett ezeket a hőkezeléseket a feszültség csökkentésére, a repedés megelőzésére és a hegesztési szilárdság növelésére használják. A hegesztés előtti és utáni hőkezelési követelményeket befolyásoló tényezők többek között a következők: P-szám csoportosítás, anyagkémia és az anyag vastagsága a hegesztendő kötésnél. A kötelező A. függelékben felsorolt ​​​​minden anyaghoz tartozik egy hozzárendelt P-szám. Az előmelegítéshez a 131. bekezdés megadja azt a minimális hőmérsékletet, amelyre az alapfémet hegesztés előtt fel kell hevíteni. A PWHT esetében a 132. táblázat megadja a hegesztési zóna tartási hőmérséklet-tartományát és időtartamát. A melegítési és hűtési sebességeknek, a hőmérsékletmérési módszereknek, a melegítési technikáknak és egyéb eljárásoknak szigorúan követniük kell a szabványban meghatározott irányelveket. A nem megfelelő hőkezelés miatt a hegesztett területen váratlan kedvezőtlen hatások jelentkezhetnek.
A nyomás alatt álló csővezeték-rendszerekben egy másik potenciális aggodalomra okot adó terület a csőhajlítások. A csövek hajlítása falvékonyodást okozhat, ami elégtelen falvastagságot eredményez. A 102.4.5. bekezdés szerint a szabvány megengedi a hajlításokat, amennyiben a minimális falvastagság megfelel az egyenes cső minimális falvastagságának kiszámításához használt képletnek. Általában egy ráhagyást adnak hozzá a falvastagság figyelembevételével. A 102.4.5. táblázat a különböző hajlítási sugarakhoz ajánlott hajlításcsökkentési ráhagyásokat tartalmazza. A hajlításokhoz előhajlítás és/vagy hajlítás utáni hőkezelés is szükséges lehet. A 129. bekezdés útmutatást nyújt a könyökök gyártásához.
Sok nyomáscsövezési rendszer esetében biztonsági szelepet vagy nyomáscsökkentő szelepet kell beszerelni a rendszerben fellépő túlnyomás megakadályozása érdekében. Ezekhez az alkalmazásokhoz a II. függelékben található opcionális biztonsági szelep telepítési tervezési szabályok nagyon értékes, de néha kevéssé ismert forrás.
A II-1.2. bekezdéssel összhangban a biztonsági szelepeket gáz- vagy gőzüzem esetén teljesen nyitott felugró működés jellemzi, míg a biztonsági szelepek a felső statikus nyomáshoz képest nyílnak, és elsősorban folyékony üzemben használatosak.
A biztonsági szelepegységeket az jellemzi, hogy nyitott vagy zárt kiömlőrendszerűek. Nyitott kipufogórendszer esetén a biztonsági szelep kimeneténél lévő könyök általában a kipufogócsőbe, a légkörbe távozik. Ez jellemzően kisebb ellennyomást eredményez. Ha elegendő ellennyomás keletkezik a kipufogócsőben, a kipufogógáz egy része kiürülhet vagy visszaáramolhat a kipufogócső bemeneti végéből. A kipufogócső méretének elég nagynak kell lennie ahhoz, hogy megakadályozza a visszafújást. Zárt szellőzőrendszerű alkalmazásoknál a nyomás a biztonsági szelep kimeneténél a szellőzővezetékben lévő levegő összenyomódása miatt keletkezik, ami nyomáshullámok terjedését okozhatja. A II-2.2.2. bekezdésben ajánlott, hogy a zárt nyomóvezeték tervezési nyomása legalább kétszerese legyen az állandósult üzemi nyomásnak. Az 5. és 6. ábra a biztonsági szelep nyitott, illetve zárt állapotát mutatja.
A biztonsági szelepek beépítése különféle erőhatásoknak lehet kitéve, amint azt a II-2. bekezdés összefoglalja. Ezek az erők magukban foglalják a hőtágulási hatásokat, több, egyidejűleg légtelenítő biztonsági szelep kölcsönhatását, szeizmikus és/vagy rezgési hatásokat, valamint a nyomáshatásokat nyomáscsökkentési események során. Bár a biztonsági szelep kimenetéig mért tervezési nyomásnak meg kell egyeznie az ejtőcső tervezési nyomásával, a nyomórendszerben a tervezési nyomás a nyomórendszer konfigurációjától és a biztonsági szelep jellemzőitől függ. A II-2.2. bekezdésben egyenletek találhatók a nyomás és a sebesség meghatározására a nyomókönyöknél, a nyomócső bemeneténél és a nyomócső kimeneténél nyitott és zárt nyomórendszerek esetén. Ezen információk felhasználásával kiszámíthatók és figyelembe vehetők a reakcióerők a kipufogórendszer különböző pontjain.
A nyitott ürítésű alkalmazásra vonatkozó példaproblémát a II-7. bekezdés tartalmazza. Léteznek más módszerek is a biztonsági szelepes ürítőrendszerek áramlási jellemzőinek kiszámítására, és az olvasót figyelmeztetjük annak ellenőrzésére, hogy az alkalmazott módszer kellően konzervatív-e. Az egyik ilyen módszert GS Liao ismerteti az „Erőműbiztonság és nyomáscsökkentő szelep kipufogócsoport-elemzés” című cikkében, amelyet az ASME publikált a Journal of Electrical Engineering 1975. októberi számában.
A biztonsági szelep elhelyezésénél a csővezetéknek legalább egy egyenes szakaszának kell lennie minden kanyarulattól. Ez a minimális távolság a rendszer üzemi viszonyaitól és geometriájától függ, a II-5.2.1. bekezdésben meghatározottak szerint. Több biztonsági szeleppel rendelkező telepítések esetén a szelepág-csatlakozások ajánlott távolsága az elágazás és a haszoncsővezeték sugarától függ, a D-1. táblázat (10)(c) megjegyzésében látható módon. A II-5.7.1. bekezdésnek megfelelően szükségessé válhat, hogy a biztonsági szelep nyomónyílásánál található csővezeték-támaszokat az üzemi csővezetékhez csatlakoztassák a szomszédos szerkezet helyett, hogy minimalizálják a hőtágulás és a szeizmikus kölcsönhatások hatásait. A biztonsági szelepegységek tervezésénél figyelembe veendő ezen és egyéb tervezési szempontok összefoglalása a II-5. bekezdésben található.
Nyilvánvaló, hogy nem lehetséges az ASME B31 összes tervezési követelményét lefedni e cikk keretein belül. De minden kijelölt mérnöknek, aki részt vesz egy nyomástartó csőrendszer tervezésében, legalább ismernie kell ezt a tervezési szabványt. Remélhetőleg a fenti információkkal az olvasók értékesebb és hozzáférhetőbb forrásnak találják az ASME B31 szabványt.
Monte K. Engelkemier a Stanley Consultants projektvezetője. Engelkemier tagja az Iowa Mérnöki Társaságnak, az NSPE-nek és az ASME-nek, valamint a B31.1 Villamos Csővezeték-szabvány Bizottságának és Albizottságának. Több mint 12 éves gyakorlati tapasztalattal rendelkezik a csővezeték-rendszerek elrendezésében, tervezésében, merevítések értékelésében és feszültségelemzésben. Matt Wilkey gépészmérnök a Stanley Consultantsnál. Több mint 6 éves szakmai tapasztalattal rendelkezik csővezeték-rendszerek tervezésében különféle közmű-, önkormányzati, intézményi és ipari ügyfelek számára, és tagja az ASME-nek és az Iowa Mérnöki Társaságnak.
Van tapasztalata és szakértelme a tartalomban tárgyalt témákban? Érdemes lehet megfontolni a CFE Media szerkesztőségi csapatához való csatlakozást, hogy Ön és vállalata is elnyerje a megérdemelt elismerést. Kattintson ide a folyamat megkezdéséhez.