Ճնշման խողովակաշարային համակարգ նախագծելիս, նշանակող ինժեները հաճախ նշում է, որ համակարգի խողովակաշարը պետք է համապատասխանի ASME B31 ճնշման խողովակաշարային կոդեքսի մեկ կամ մի քանի մասերի: Ինչպե՞ս են ինժեներները պատշաճ կերպով հետևում կոդի պահանջներին խողովակաշարային համակարգեր նախագծելիս:
Նախ, ինժեները պետք է որոշի, թե որ նախագծային սպեցիֆիկացիան պետք է ընտրվի: Ճնշման խողովակաշարերի համակարգերի համար սա պարտադիր չէ, որ սահմանափակվի ASME B31-ով: ASME-ի, ANSI-ի, NFPA-ի կամ այլ կառավարող կազմակերպությունների կողմից թողարկված այլ կանոնակարգերը կարող են կարգավորվել նախագծի տեղանքով, կիրառմամբ և այլն: ASME B31-ում ներկայումս գործում են յոթ առանձին բաժիններ:
ASME B31.1 Էլեկտրական խողովակաշարեր. Այս բաժինը ներառում է էլեկտրակայանների, արդյունաբերական և հաստատությունների գործարանների, երկրաջերմային ջեռուցման համակարգերի, ինչպես նաև կենտրոնական և շրջանային ջեռուցման և սառեցման համակարգերի խողովակաշարերը: Սա ներառում է կաթսայի արտաքին և ոչ կաթսայային արտաքին խողովակաշարերը, որոնք օգտագործվում են ASME I բաժնի կաթսաներ տեղադրելու համար: Այս բաժինը չի վերաբերում ASME կաթսաների և ճնշման անոթների կոդեքսով ընդգրկված սարքավորումներին, որոշակի ցածր ճնշման ջեռուցման և սառեցման բաշխման խողովակաշարերին և ASME B31.1-ի 100.1.3 կետում նկարագրված տարբեր այլ համակարգերին: ASME B31.1-ի ծագումը կարելի է հետագծել 1920-ական թվականներին, առաջին պաշտոնական հրատարակությունը հրապարակվել է 1935 թվականին: Նշենք, որ առաջին հրատարակությունը, ներառյալ հավելվածները, 30 էջից պակաս էր, իսկ ներկայիս հրատարակությունը՝ ավելի քան 300 էջ:
ASME B31.3 Գործընթացային խողովակաշարեր. Այս բաժինը ներառում է խողովակաշարերը վերամշակման գործարաններում, քիմիական, դեղագործական, տեքստիլ, թղթե, կիսահաղորդչային և կրիոգեն գործարաններում, ինչպես նաև դրանց հետ կապված վերամշակման գործարաններում և տերմինալներում: Այս բաժինը շատ նման է ASME B31.1-ին, հատկապես ուղիղ խողովակի համար պատի նվազագույն հաստությունը հաշվարկելիս: Այս բաժինը սկզբնապես B31.1-ի մաս էր կազմում և առաջին անգամ առանձին թողարկվել է 1959 թվականին:
ASME B31.4 Հեղուկների և շաղախի խողովակաշարային փոխադրման համակարգեր. Այս բաժինը ներառում է խողովակաշարեր, որոնք հիմնականում տեղափոխում են հեղուկ արտադրանք գործարանների և տերմինալների միջև, ինչպես նաև տերմինալների, պոմպային, կոնդիցիոնացման և չափիչ կայանների ներսում: Այս բաժինը սկզբնապես B31.1-ի մաս էր կազմում և առաջին անգամ առանձին թողարկվել է 1959 թվականին:
ASME B31.5 Սառնարանային խողովակաշարեր և ջերմափոխանակման բաղադրիչներ. Այս բաժինը ներառում է սառնագենտների և երկրորդային սառեցնող նյութերի խողովակաշարերը: Այս մասը սկզբնապես B31.1-ի մաս էր կազմում և առաջին անգամ առանձին թողարկվել է 1962 թվականին:
ASME B31.8 Գազի փոխանցման և բաշխման խողովակաշարային համակարգեր. Սա ներառում է խողովակաշարեր՝ հիմնականում գազային արտադրանքները աղբյուրների և տերմինալների միջև տեղափոխելու համար, ներառյալ կոմպրեսորները, կոնդիցիոներացման և չափիչ կայանները, ինչպես նաև գազի հավաքման խողովակաշարերը: Այս բաժինը սկզբնապես B31.1-ի մաս էր կազմում և առաջին անգամ առանձին թողարկվել է 1955 թվականին:
ASME B31.9 Շինարարական ծառայությունների խողովակաշարեր. Այս բաժինը ներառում է արդյունաբերական, հաստատությունների, առևտրային և հասարակական շենքերում, ինչպես նաև բազմաբնակարան շենքերում հաճախ հանդիպող խողովակաշարերը, որոնք չեն պահանջում ASME B31.1-ում նշված չափերի, ճնշման և ջերմաստիճանի միջակայքերը: Այս բաժինը նման է ASME B31.1-ին և B31.3-ին, բայց ավելի քիչ պահպանողական է (հատկապես պատի նվազագույն հաստությունը հաշվարկելիս) և պարունակում է ավելի քիչ մանրամասներ: Այն սահմանափակվում է ցածր ճնշման, ցածր ջերմաստիճանի կիրառություններով, ինչպես նշված է ASME B31.9 900.1.2 կետում: Սա առաջին անգամ հրապարակվել է 1982 թվականին:
ASME B31.12 Ջրածնի խողովակաշարեր և խողովակաշարեր. Այս բաժինը ներառում է գազային և հեղուկ ջրածնի ծառայության խողովակաշարերը, ինչպես նաև գազային ջրածնի ծառայության խողովակաշարերը: Այս բաժինն առաջին անգամ հրապարակվել է 2008 թվականին:
Թե որ նախագծային կոդը պետք է օգտագործվի, վերջնականապես կախված է սեփականատիրոջից։ ASME B31-ի նախաբանում նշվում է. «Սեփականատիրոջ պարտականությունն է ընտրել այն կոդի բաժինը, որն առավելագույնս համապատասխանում է առաջարկվող խողովակաշարի տեղադրմանը»։ Որոշ դեպքերում «տեղադրման տարբեր բաժինների համար կարող են կիրառվել կոդի մի քանի բաժիններ»։
ASME B31.1-ի 2012 թվականի հրատարակությունը կծառայի որպես հիմնական հղում հետագա քննարկումների համար: Այս հոդվածի նպատակն է ուղղորդել նշանակող ինժեներին ASME B31-ին համապատասխանող ճնշման խողովակաշարային համակարգի նախագծման որոշ հիմնական քայլերի միջով: ASME B31.1-ի ուղեցույցներին հետևելը լավ պատկերացում է տալիս համակարգի ընդհանուր նախագծման մասին: Նմանատիպ նախագծման մեթոդներ են օգտագործվում, եթե հետևվում է ASME B31.3-ին կամ B31.9-ին: ASME B31-ի մնացած մասը օգտագործվում է ավելի նեղ կիրառություններում, հիմնականում որոշակի համակարգերի կամ կիրառությունների համար, և հետագայում չի քննարկվի: Չնայած նախագծման գործընթացի հիմնական քայլերը կընդգծվեն այստեղ, այս քննարկումը սպառիչ չէ, և համակարգի նախագծման ընթացքում միշտ պետք է հղում կատարվի ամբողջական կոդին: Տեքստին հղումները վերաբերում են ASME B31.1-ին, եթե այլ բան նշված չէ:
Ճիշտ կոդը ընտրելուց հետո, համակարգի նախագծողը պետք է նաև վերանայի համակարգին բնորոշ ցանկացած նախագծային պահանջ: 122-րդ պարբերությունը (Մաս 6) ներկայացնում է էլեկտրական խողովակաշարերում հաճախ հանդիպող համակարգերի, ինչպիսիք են գոլորշին, սնուցող ջուրը, փչումը և փչումը, գործիքային խողովակաշարերը և ճնշման թեթևացման համակարգերը, նախագծային պահանջները: ASME B31.3-ը պարունակում է ASME B31.1-ին նմանատիպ պարբերություններ, սակայն ավելի քիչ մանրամասնություններով: 122-րդ պարբերության մեջ նկատառումները ներառում են համակարգին բնորոշ ճնշման և ջերմաստիճանի պահանջները, ինչպես նաև կաթսայի մարմնի, կաթսայի արտաքին խողովակաշարերի և ASME I բաժնի կաթսայի խողովակաշարին միացված ոչ կաթսայական արտաքին խողովակաշարերի միջև սահմանազատված տարբեր իրավասության սահմանափակումներ: Նկար 2-ը ցույց է տալիս թմբուկային կաթսայի այս սահմանափակումները:
Համակարգի նախագծողը պետք է որոշի այն ճնշումը և ջերմաստիճանը, որի դեպքում համակարգը կաշխատի, ինչպես նաև այն պայմանները, որոնց այն պետք է նախագծված լինի բավարարելու համար։
Համաձայն 101.2 կետի, ներքին նախագծային ճնշումը չպետք է պակաս լինի խողովակաշարային համակարգի ներսում առավելագույն անընդհատ աշխատանքային ճնշումից (MSOP), ներառյալ ստատիկ ճնշման ազդեցությունը: Արտաքին ճնշման ենթարկվող խողովակաշարերը պետք է նախագծվեն շահագործման, անջատման կամ փորձարկման պայմաններում սպասվող առավելագույն դիֆերենցիալ ճնշման համար: Բացի այդ, պետք է հաշվի առնվեն շրջակա միջավայրի վրա ազդեցությունները: Համաձայն 101.4 կետի, եթե հեղուկի սառեցումը հավանաբար կնվազեցնի խողովակի ճնշումը մթնոլորտային ճնշումից ցածր, խողովակը պետք է նախագծվի արտաքին ճնշմանը դիմակայելու համար կամ պետք է միջոցներ ձեռնարկվեն վակուումը խզելու համար: Այն դեպքերում, երբ հեղուկի ընդարձակումը կարող է մեծացնել ճնշումը, խողովակաշարային համակարգերը պետք է նախագծվեն բարձր ճնշմանը դիմակայելու համար կամ պետք է միջոցներ ձեռնարկվեն ավելորդ ճնշումը թեթևացնելու համար:
Սկսած 101.3.2 բաժնից, խողովակաշարի նախագծման համար մետաղի ջերմաստիճանը պետք է լինի սպասվող առավելագույն կայուն պայմանների ներկայացուցիչը: Պարզության համար, ընդհանուր առմամբ ենթադրվում է, որ մետաղի ջերմաստիճանը հավասար է հեղուկի ջերմաստիճանին: Ցանկության դեպքում, մետաղի միջին ջերմաստիճանը կարող է օգտագործվել այնքան ժամանակ, քանի դեռ հայտնի է արտաքին պատի ջերմաստիճանը: Հատուկ ուշադրություն պետք է դարձնել նաև ջերմափոխանակիչների կամ այրման սարքավորումներից ներծծվող հեղուկներին՝ ապահովելու համար, որ հաշվի առնվեն ամենավատ ջերմաստիճանային պայմանները:
Հաճախ նախագծողները առավելագույն աշխատանքային ճնշմանը և/կամ ջերմաստիճանին ավելացնում են անվտանգության սահման։ Սահմանի չափը կախված է կիրառությունից։ Կարևոր է նաև հաշվի առնել նյութական սահմանափակումները՝ որոշելիս։ Բարձր նախագծային ջերմաստիճանների (750 F-ից բարձր) նշումը կարող է պահանջել համաձուլվածքային նյութերի օգտագործում՝ ավելի ստանդարտ ածխածնային պողպատի փոխարեն։ Պարտադիր հավելված A-ում լարվածության արժեքները տրամադրվում են միայն յուրաքանչյուր նյութի համար թույլատրելի ջերմաստիճանների համար։ Օրինակ, ածխածնային պողպատը կարող է ապահովել միայն մինչև 800 F լարվածության արժեքներ։ Ածխածնային պողպատի 800 F-ից բարձր ջերմաստիճաններին երկարատև ազդեցությունը կարող է հանգեցնել խողովակի ածխացմանը՝ այն դարձնելով ավելի փխրուն և հակված ձախողման։ Եթե աշխատում է 800 F-ից բարձր ջերմաստիճանում, պետք է նաև հաշվի առնել ածխածնային պողպատի հետ կապված արագացված սողացող վնասը։ Նյութի ջերմաստիճանի սահմանների ամբողջական քննարկման համար տե՛ս 124-րդ պարբերությունը։
Երբեմն ինժեներները կարող են նաև նշել փորձարկման ճնշումները յուրաքանչյուր համակարգի համար: 137-րդ պարբերությունը տալիս է լարման փորձարկման ուղեցույց: Սովորաբար, հիդրոստատիկ փորձարկումը կնշվի նախագծային ճնշման 1.5 անգամի դեպքում. սակայն, խողովակաշարի օղակաձև և երկայնական լարումները չպետք է գերազանցեն 102.3.3 (B) պարբերության մեջ նշված նյութի հոսունության սահմանի 90%-ը ճնշման փորձարկման ընթացքում: Որոշ ոչ կաթսայական արտաքին խողովակաշարային համակարգերի համար շահագործման ընթացքում արտահոսքի փորձարկումը կարող է լինել արտահոսքի ստուգման ավելի գործնական մեթոդ՝ համակարգի մասերը մեկուսացնելու դժվարությունների պատճառով, կամ պարզապես այն պատճառով, որ համակարգի կոնֆիգուրացիան թույլ է տալիս պարզ արտահոսքի փորձարկում իրականացնել սկզբնական սպասարկման ընթացքում: Համաձայն եմ, սա ընդունելի է:
Նախագծման պայմանները սահմանվելուց հետո կարելի է նշել խողովակաշարը։ Առաջին բանը, որ պետք է որոշել, թե ինչ նյութ օգտագործել։ Ինչպես նշվեց ավելի վաղ, տարբեր նյութեր ունեն տարբեր ջերմաստիճանային սահմաններ։ 105-րդ պարբերությունը լրացուցիչ սահմանափակումներ է սահմանում տարբեր խողովակաշարային նյութերի համար։ Նյութի ընտրությունը կախված է նաև համակարգային հեղուկից, ինչպիսիք են նիկելի համաձուլվածքները կոռոզիոն քիմիական խողովակաշարերի կիրառություններում, չժանգոտվող պողպատը՝ գործիքների մաքուր օդ մատակարարելու համար, կամ քրոմի բարձր պարունակությամբ (0.1%-ից բարձր) ածխածնային պողպատը՝ հոսքի արագացված կոռոզիան կանխելու համար։ Հոսքի արագացված կոռոզիան (ՀԿԿ) էրոզիա/կոռոզիոն երևույթ է, որը, ինչպես ցույց է տրվել, առաջացնում է պատերի լուրջ նոսրացում և խողովակների խափանում որոշ ամենակարևոր խողովակաշարային համակարգերում։ Սանտեխնիկական բաղադրիչների նոսրացման հարցը պատշաճ կերպով չհաշվի առնելը կարող է և ունեցել է լուրջ հետևանքներ, օրինակ՝ 2007 թվականին, երբ KCP&L-ի IATAN էլեկտրակայանում գերտաքացման խողովակը պայթեց, սպանելով երկու աշխատողի և լուրջ վիրավորելով երրորդին։
104.1.1 կետի 7-րդ և 9-րդ հավասարումները համապատասխանաբար սահմանում են ներքին ճնշման ենթարկվող ուղիղ խողովակի համար պատի նվազագույն պահանջվող հաստությունը և ներքին նախագծային առավելագույն ճնշումը: Այս հավասարումների փոփոխականները ներառում են առավելագույն թույլատրելի լարումը (պարտադիր հավելված A-ից), խողովակի արտաքին տրամագիծը, նյութի գործակիցը (ինչպես ցույց է տրված աղյուսակ 104.1.2 (A)-ում) և ցանկացած լրացուցիչ հաստության թույլատրելի արժեք (ինչպես նկարագրված է ստորև): Այսքան շատ փոփոխականների առկայության դեպքում, համապատասխան խողովակաշարի նյութի, անվանական տրամագծի և պատի հաստության նշումը կարող է լինել կրկնվող գործընթաց, որը կարող է նաև ներառել հեղուկի արագությունը, ճնշման անկումը, ինչպես նաև խողովակաշարի և պոմպի ծախսերը: Կիրառությունից անկախ, անհրաժեշտ պատի նվազագույն հաստությունը պետք է ստուգվի:
Լրացուցիչ հաստության թույլտվություն կարող է ավելացվել՝ տարբեր պատճառներ, այդ թվում՝ FAC-ը, փոխհատուցելու համար: Թույլատրելի չափսեր կարող են պահանջվել՝ մեխանիկական միացումներ պատրաստելու համար անհրաժեշտ թելերի, ճեղքերի և այլնի հեռացման պատճառով: Համաձայն 102.4.2 կետի՝ նվազագույն թույլտվությունը պետք է հավասար լինի թելի խորությանը գումարած մեքենայական մշակման հանդուրժողականությանը: Թույլատրելի չափսեր կարող են նաև պահանջվել՝ լրացուցիչ ամրություն ապահովելու համար՝ խողովակի վնասումը, փլուզումը, չափազանց թեքությունը կամ ծռումը կանխելու համար՝ վերադրված բեռների կամ 102.4.4 կետում քննարկված այլ պատճառների պատճառով: Թույլատրելի չափսեր կարող են նաև ավելացվել՝ հաշվի առնելով եռակցված միացումները (102.4.3 կետ) և արմունկները (102.4.5 կետ): Վերջապես, թույլատրելի չափսեր կարող են ավելացվել՝ կոռոզիան և/կամ էրոզիան փոխհատուցելու համար: Այս թույլտվության հաստությունը կախված է նախագծողի հայեցողությունից և պետք է համապատասխանի խողովակաշարի սպասվող ծառայության ժամկետին՝ համաձայն 102.4.1 կետի:
Լրացուցիչ հավելված IV-ը տրամադրում է կոռոզիայի դեմ պայքարի ուղեցույց: Պաշտպանիչ ծածկույթները, կաթոդային պաշտպանությունը և էլեկտրական մեկուսացումը (օրինակ՝ մեկուսացնող եզրերը) բոլորը թաղված կամ ջրի տակ գտնվող խողովակաշարերի արտաքին կոռոզիան կանխելու մեթոդներ են: Ներքին կոռոզիան կանխելու համար կարող են օգտագործվել կոռոզիայի արգելակիչներ կամ ծածկույթներ: Պետք է նաև զգույշ լինել համապատասխան մաքրության հիդրոստատիկ փորձարկման ջուր օգտագործելու և, անհրաժեշտության դեպքում, հիդրոստատիկ փորձարկումից հետո խողովակաշարը լիովին դատարկելու հարցում:
Նախորդ հաշվարկների համար պահանջվող խողովակի պատի նվազագույն հաստությունը կամ գրաֆիկը կարող է անփոփոխ չլինել խողովակի ամբողջ տրամագծի վրա և կարող է պահանջել տարբեր գրաֆիկների համար նախատեսված տեխնիկական բնութագրեր տարբեր տրամագծերի համար: Համապատասխան գրաֆիկը և պատի հաստության արժեքները սահմանվում են ASME B36.10 եռակցված և անխզելի կռած պողպատե խողովակում:
Խողովակի նյութը նշելիս և նախկինում քննարկված հաշվարկները կատարելիս կարևոր է ապահովել, որ հաշվարկներում օգտագործված առավելագույն թույլատրելի լարման արժեքները համապատասխանեն նշված նյութին: Օրինակ, եթե A312 304L չժանգոտվող պողպատե խողովակը սխալմամբ նշանակված է որպես A312 304 չժանգոտվող պողպատե խողովակ, տրամադրված պատի հաստությունը կարող է անբավարար լինել երկու նյութերի միջև առավելագույն թույլատրելի լարման արժեքների զգալի տարբերության պատճառով: Նմանապես, խողովակի արտադրության եղանակը պետք է համապատասխանաբար նշվի: Օրինակ, եթե հաշվարկի համար օգտագործվում է անխափան խողովակի համար առավելագույն թույլատրելի լարման արժեքը, ապա պետք է նշվի անխափան խողովակ: Հակառակ դեպքում արտադրողը/տեղադրողը կարող է առաջարկել կարով եռակցված խողովակ, ինչը կարող է հանգեցնել պատի անբավարար հաստության՝ առավելագույն թույլատրելի լարման արժեքների ցածր լինելու պատճառով:
Օրինակ, ենթադրենք, որ խողովակաշարի նախագծային ջերմաստիճանը 300 F է, իսկ նախագծային ճնշումը՝ 1200 psig.2″ և 3″: Կօգտագործվի ածխածնային պողպատից (A53 Grade B անխափան) մետաղալար: Սահմանեք համապատասխան խողովակաշարի պլանը՝ ASME B31.1 Հավասարում 9-ի պահանջները բավարարելու համար: Նախ, բացատրվում են նախագծային պայմանները.
Հաջորդը, որոշեք A53 Grade B-ի համար վերը նշված նախագծային ջերմաստիճաններում առավելագույն թույլատրելի լարվածության արժեքները՝ համաձայն աղյուսակ A-1-ի։ Նշենք, որ անխափան խողովակի համար արժեքն օգտագործվում է, քանի որ անխափան խողովակը նշված է.
Պետք է նաև ավելացվի հաստության թույլատրելի չափանիշը։ Այս կիրառման համար նախատեսված է 1/16 դյույմ։ Ենթադրվում է կոռոզիայի թույլատրելի չափանիշ։ Ավելի ուշ կավելացվի առանձին ֆրեզավորման թույլատրելի չափանիշ։
3 դյույմ։ Սկզբում կորոշվի խողովակը։ Ենթադրելով, որ խողովակը 40-րդ դասի է և ունի 12.5% ​​ֆրեզավորման հանդուրժողականություն, հաշվարկեք առավելագույն ճնշումը։
40-րդ գրաֆիկի խողովակը բավարար է 3 դյույմ տրամագծով խողովակի համար՝ վերը նշված նախագծային պայմաններում։ Հաջորդը, ստուգեք 2 դյույմ տրամագծով խողովակը։ Խողովակաշարն օգտագործում է նույն ենթադրությունները.
2 դյույմ։ Վերը նշված նախագծային պայմաններում խողովակաշարը կպահանջի ավելի հաստ պատ, քան 40-րդ ցանկում նշվածը։ Փորձեք 2 դյույմ։ 80-րդ ցանկում նշված խողովակները՝
Թեև խողովակի պատի հաստությունը հաճախ ճնշման նախագծման սահմանափակող գործոն է, այնուամենայնիվ կարևոր է ստուգել, ​​որ օգտագործվող միացումները, բաղադրիչները և միացումները հարմար են նշված նախագծային պայմաններին։
Որպես ընդհանուր կանոն, համաձայն 104.2, 104.7.1, 106 և 107 կետերի, բոլոր փականները, միացումները և ճնշում պարունակող այլ բաղադրիչները, որոնք արտադրվել են 126.1 աղյուսակում թվարկված ստանդարտներով, համարվում են պիտանի օգտագործման համար նորմալ շահագործման պայմաններում կամ 126.1-ում նշված ճնշում-ջերմաստիճանի ստանդարտներից ցածր։ Օգտագործողները պետք է տեղյակ լինեն, որ եթե որոշակի ստանդարտներ կամ արտադրողներ կարող են սահմանել ավելի խիստ սահմանափակումներ նորմալ շահագործումից շեղումների համար, քան ASME B31.1-ում նշվածները, ապա կիրառվում են ավելի խիստ սահմանափակումներ։
Խողովակների հատման կետերում խորհուրդ է տրվում օգտագործել եռաձև, լայնակի, խաչաձև, ճյուղավորված եռակցված միացումներ և այլն, որոնք արտադրված են 126.1 աղյուսակում նշված չափանիշներին համապատասխան: Որոշ դեպքերում խողովակաշարերի հատման կետերը կարող են պահանջել եզակի ճյուղային միացումներ: 104.3.1 կետը սահմանում է ճյուղային միացումների համար լրացուցիչ պահանջներ՝ ապահովելու համար, որ խողովակաշարի նյութը բավարար լինի ճնշմանը դիմակայելու համար:
Նախագծումը պարզեցնելու համար նախագծողը կարող է ընտրել նախագծային պայմաններն ավելի բարձր սահմանել՝ որոշակի ճնշման դասի ֆլանշի վարկանիշին համապատասխանելու համար (օրինակ՝ ASME դաս 150, 300 և այլն), ինչպես սահմանված է ASME B16 .5 խողովակների ֆլանշներ և ֆլանշային միացումներ կամ աղյուսակ 126.1-ում թվարկված նմանատիպ ստանդարտներում նշված որոշակի նյութերի համար ճնշում-ջերմաստիճան դասով: Սա ընդունելի է, քանի դեռ այն չի հանգեցնում պատի հաստության կամ այլ բաղադրիչների նախագծերի ավելորդ աճի:
Խողովակաշարերի նախագծման կարևոր մասն է ապահովել, որ խողովակաշարային համակարգի կառուցվածքային ամբողջականությունը պահպանվի ճնշման, ջերմաստիճանի և արտաքին ուժերի ազդեցությունների կիրառումից հետո: Համակարգի կառուցվածքային ամբողջականությունը հաճախ անտեսվում է նախագծման գործընթացում և, եթե այն լավ չի արվում, կարող է լինել նախագծման ամենաթանկ մասերից մեկը: Կառուցվածքային ամբողջականությունը հիմնականում քննարկվում է երկու տեղում՝ 104.8 կետում՝ Խողովակաշարի բաղադրիչների վերլուծություն և 119 կետում՝ Ընդլայնում և ճկունություն:
104.8 պարբերությունը թվարկում է հիմնական կոդային բանաձևերը, որոնք օգտագործվում են որոշելու համար, թե արդյոք խողովակաշարային համակարգը գերազանցում է կոդային թույլատրելի լարվածությունները: Այս կոդային հավասարումները սովորաբար անվանում են անընդհատ բեռներ, պատահական բեռներ և տեղաշարժի բեռներ: Կայուն բեռնվածությունը ճնշման և քաշի ազդեցությունն է խողովակաշարային համակարգի վրա: Պատահական բեռները անընդհատ բեռներն են՝ գումարած հնարավոր քամու բեռները, սեյսմիկ բեռները, տեղանքի բեռները և այլ կարճաժամկետ բեռները: Ենթադրվում է, որ կիրառվող յուրաքանչյուր պատահական բեռ միաժամանակ չի ազդի այլ պատահական բեռների վրա, ուստի յուրաքանչյուր պատահական բեռ վերլուծության պահին կլինի առանձին բեռնվածքի դեպք: Տեղաշարժի բեռները ջերմային աճի, սարքավորումների տեղաշարժի կամ ցանկացած այլ տեղաշարժի բեռի ազդեցությունն են:
119-րդ պարբերությունը քննարկում է, թե ինչպես կարգավորել խողովակաշարային համակարգերում խողովակների ընդարձակումը և ճկունությունը, ինչպես նաև ինչպես որոշել ռեակցիայի բեռնվածությունը։ Խողովակաշարային համակարգերի ճկունությունը հաճախ ամենակարևորն է սարքավորումների միացումներում, քանի որ սարքավորումների միացումների մեծ մասը կարող է դիմակայել միայն միացման կետում կիրառվող ուժի և մոմենտի նվազագույն քանակին։ Դեպքերի մեծ մասում խողովակաշարային համակարգի ջերմային աճն ամենամեծ ազդեցությունն ունի ռեակցիայի բեռի վրա, ուստի կարևոր է համապատասխանաբար վերահսկել համակարգում ջերմային աճը։
Խողովակաշարային համակարգի ճկունությունը հաշվի առնելու և համակարգի պատշաճ կերպով հենարանն ապահովելու համար լավ պրակտիկա է պողպատե խողովակները հենարան դնել աղյուսակ 121.5-ի համաձայն: Եթե նախագծողը ձգտում է պահպանել այս աղյուսակի համար սահմանված ստանդարտ հենարանների հեռավորությունը, ապա դա հասնում է երեք բանի. նվազագույնի է հասցնում սեփական քաշի շեղումը, նվազեցնում է կայուն բեռները և մեծացնում է տեղաշարժի բեռների համար հասանելի լարումը: Եթե նախագծողը հենարանը տեղադրում է աղյուսակ 121.5-ի համաձայն, դա սովորաբար կհանգեցնի խողովակների հենարանների միջև սեփական քաշի 1/8 դյույմից պակաս տեղաշարժի կամ թեքության: Ինքնուրույն քաշի շեղման նվազագույնի հասցնելը օգնում է նվազեցնել գոլորշի կամ գազ տեղափոխող խողովակներում խտացման հավանականությունը: Աղյուսակ 121.5-ում տրված հեռավորության առաջարկություններին հետևելը նաև թույլ է տալիս նախագծողին նվազեցնել խողովակաշարում կայուն լարումը մինչև կոդի անընդհատ թույլատրելի արժեքի մոտավորապես 50%-ը: Համաձայն 1B հավասարման, տեղաշարժի բեռների համար թույլատրելի լարումը հակադարձ համեմատական ​​է կայուն բեռներին: Հետևաբար, կայուն բեռը նվազագույնի հասցնելով՝ տեղաշարժի լարման հանդուրժողականությունը կարող է մեծացվել: Խողովակների հենարանների համար առաջարկվող հեռավորությունը ներկայացված է նկար 3-ում:
Խողովակաշարային համակարգի ռեակցիայի բեռները պատշաճ կերպով հաշվի առնելու և կոդային լարումները բավարարելու համար տարածված մեթոդ է համակարգի համակարգչային խողովակաշարային լարման վերլուծությունը: Գոյություն ունեն խողովակաշարային լարման վերլուծության մի քանի տարբեր ծրագրային փաթեթներ, ինչպիսիք են Bentley AutoPIPE-ը, Intergraph Caesar II-ը, Piping Solutions Tri-Flex-ը կամ այլ առևտրային առումով մատչելի փաթեթներից մեկը: Համակարգչային խողովակաշարային լարման վերլուծության օգտագործման առավելությունն այն է, որ այն թույլ է տալիս նախագծողին ստեղծել խողովակաշարային համակարգի վերջավոր տարրերի մոդել՝ հեշտ ստուգման և կոնֆիգուրացիայի մեջ անհրաժեշտ փոփոխություններ կատարելու հնարավորության համար: Նկար 4-ը ցույց է տալիս խողովակաշարի հատվածի մոդելավորման և վերլուծության օրինակ:
Նոր համակարգ նախագծելիս համակարգի նախագծողները սովորաբար նշում են, որ բոլոր խողովակաշարերն ու բաղադրիչները պետք է պատրաստվեն, եռակցվեն, հավաքվեն և այլն՝ ըստ օգտագործվող կոդի պահանջների: Այնուամենայնիվ, որոշ վերանորոգումների կամ այլ կիրառությունների դեպքում կարող է օգտակար լինել, որ նշանակված ինժեները ուղեցույց տրամադրի որոշակի արտադրական տեխնիկայի վերաբերյալ, ինչպես նկարագրված է V գլխում:
Վերանորոգման կիրառություններում հանդիպող տարածված խնդիրներից են եռակցման նախնական տաքացումը (պարբերություն 131) և եռակցումից հետո ջերմային մշակումը (պարբերություն 132): Այլ առավելությունների շարքում, այս ջերմային մշակումները օգտագործվում են լարվածությունը թեթևացնելու, ճաքերը կանխելու և եռակցման ամրությունը բարձրացնելու համար: Նախաեռակցման և եռակցումից հետո ջերմային մշակման պահանջներին ազդող գործոնները ներառում են, բայց չեն սահմանափակվում հետևյալով՝ P թվային խմբավորում, նյութի քիմիա և եռակցվող միացման տեղում նյութի հաստություն: Պարտադիր հավելված A-ում թվարկված յուրաքանչյուր նյութ ունի նշանակված P թիվ: Նախատաքացման համար 131-րդ պարբերությունը նշում է նվազագույն ջերմաստիճանը, որին հիմնական մետաղը պետք է տաքացվի եռակցման իրականացումից առաջ: PWHT-ի համար 132-րդ աղյուսակը նշում է եռակցման գոտին պահելու ջերմաստիճանի միջակայքը և ժամանակը: Տաքացման և սառեցման արագությունները, ջերմաստիճանի չափման մեթոդները, տաքացման տեխնիկան և այլ ընթացակարգերը պետք է խստորեն համապատասխանեն կոդում նշված ուղեցույցներին: Ջերմային մշակման պատշաճ չկատարման պատճառով կարող են առաջանալ անսպասելի բացասական ազդեցություններ եռակցված տարածքի վրա:
Ճնշման տակ գտնվող խողովակաշարային համակարգերում մեկ այլ մտահոգիչ խնդիր է խողովակների ծռումը: Խողովակների ծռումը կարող է պատերի նոսրացում առաջացնել, ինչը հանգեցնում է պատի անբավարար հաստության: Համաձայն 102.4.5 կետի, կանոնակարգը թույլ է տալիս ծռումներ այնքան ժամանակ, քանի դեռ պատի նվազագույն հաստությունը համապատասխանում է ուղիղ խողովակի համար պատի նվազագույն հաստությունը հաշվարկելու համար օգտագործվող նույն բանաձևին: Սովորաբար, պատի հաստությունը հաշվի առնելու համար ավելացվում է թույլտվություն: 102.4.5 աղյուսակը ներկայացնում է տարբեր ծռման շառավղերի համար առաջարկվող ծռման նվազեցման թույլտվությունները: Ծռումները կարող են նաև պահանջել նախնական և/կամ ծռումից հետո ջերմային մշակում: 129-րդ կետը ուղեցույց է տալիս արմունկների արտադրության վերաբերյալ:
Շատ ճնշման խողովակաշարային համակարգերի համար անհրաժեշտ է տեղադրել անվտանգության փական կամ թեթևացման փական՝ համակարգում գերճնշումը կանխելու համար: Այս կիրառությունների համար լրացուցիչ Հավելված II. Անվտանգության փականների տեղադրման նախագծման կանոններ-ը շատ արժեքավոր, բայց երբեմն քիչ հայտնի ռեսուրս է:
II-1.2 կետի համաձայն, գազի կամ գոլորշու սպասարկման համար անվտանգության փականները բնութագրվում են լիովին բացվող և բացվող գործողությամբ, մինչդեռ անվտանգության փականները բացվում են վերևի հոսանքի ստատիկ ճնշման նկատմամբ և հիմնականում օգտագործվում են հեղուկի սպասարկման համար։
Անվտանգության փականների բլոկները բնութագրվում են նրանով, թե դրանք բաց կամ փակ արտանետման համակարգեր են։ Բաց արտանետման դեպքում անվտանգության փականի ելքի արմունկը սովորաբար արտանետվում է արտանետման խողովակի մեջ՝ մթնոլորտ։ Սովորաբար դա հանգեցնում է հետադարձ ճնշման նվազմանը։ Եթե արտանետման խողովակում ստեղծվում է բավարար հետադարձ ճնշում, արտանետվող գազի մի մասը կարող է արտանետվել կամ հետ մղվել արտանետման խողովակի մուտքի ծայրից։ Արտանետման խողովակի չափը պետք է բավականաչափ մեծ լինի՝ հետադարձ փչումը կանխելու համար։ Փակ օդափոխման կիրառություններում ճնշումը կուտակվում է օդանցքի գծում օդի սեղմման պատճառով՝ հնարավոր է՝ ճնշման ալիքների տարածման պատճառ դառնալով։ II-2.2.2 կետում խորհուրդ է տրվում, որ փակ արտանետման գծի նախագծային ճնշումը լինի առնվազն երկու անգամ մեծ, քան կայուն աշխատանքային ճնշումը։ Նկար 5-ը և 6-ը ցույց են տալիս անվտանգության փականի տեղադրումը համապատասխանաբար բաց և փակ վիճակում։
Անվտանգության փականների տեղադրումը կարող է ենթարկվել տարբեր ուժերի, ինչպես ամփոփված է II-2 կետում: Այս ուժերը ներառում են ջերմային ընդարձակման ազդեցությունները, միաժամանակ մի քանի օժանդակ փականների օդափոխման փոխազդեցությունը, սեյսմիկ և/կամ թրթռման ազդեցությունները, ինչպես նաև ճնշման ազդեցությունները ճնշման օժանդակ իրադարձությունների ժամանակ: Չնայած անվտանգության փականի ելքի նախագծային ճնշումը պետք է համապատասխանի ներքևի խողովակի նախագծային ճնշմանը, արտանետման համակարգում նախագծային ճնշումը կախված է արտանետման համակարգի կոնֆիգուրացիայից և անվտանգության փականի բնութագրերից: II-2.2 կետում տրված են հավասարումներ՝ բաց և փակ արտանետման համակարգերի արտանետման արմունկում, արտանետման խողովակի մուտքի և արտանետման խողովակի ելքի վրա ճնշումը և արագությունը որոշելու համար: Այս տեղեկատվությունն օգտագործելով՝ կարելի է հաշվարկել և հաշվի առնել արտանետման համակարգի տարբեր կետերում առկա ռեակցիայի ուժերը:
Բաց արտանետման կիրառման օրինակելի խնդիր է ներկայացված II-7 պարբերությունում: Գոյություն ունեն այլ մեթոդներ՝ թեթևացման փականների արտանետման համակարգերում հոսքի բնութագրերը հաշվարկելու համար, և ընթերցողին զգուշացվում է ստուգել, ​​որ օգտագործվող մեթոդը բավականաչափ պահպանողական է: Այդպիսի մեթոդներից մեկը նկարագրված է Գ.Ս. Լիաոյի կողմից «Էլեկտրակայանների անվտանգություն և ճնշման թեթևացման փականների արտանետման խմբի վերլուծություն» աշխատության մեջ, որը հրապարակվել է ASME-ի կողմից «Էլեկտրատեխնիկայի ամսագրում» (Journal of Electrical Engineering) 1975 թվականի հոկտեմբերին:
Ազատման փականը պետք է տեղակայված լինի ուղիղ խողովակի նվազագույն հեռավորության վրա ցանկացած ծալքից։ Այս նվազագույն հեռավորությունը կախված է համակարգի սպասարկումից և երկրաչափությունից, ինչպես սահմանված է II-5.2.1 կետում։ Բազմակի ազատման փականներով տեղադրման դեպքում փականի ճյուղերի միացումների համար առաջարկվող հեռավորությունը կախված է ճյուղի և սպասարկման խողովակաշարի շառավղից, ինչպես ցույց է տրված D-1 աղյուսակի (10)(գ) նշումում։ II-5.7.1 կետի համաձայն, կարող է անհրաժեշտ լինել ազատման փականների արտանետումների մոտ տեղակայված խողովակաշարային հենարանները միացնել գործող խողովակաշարերին, այլ ոչ թե հարակից կառույցներին՝ ջերմային ընդարձակման և սեյսմիկ փոխազդեցությունների ազդեցությունը նվազագույնի հասցնելու համար։ Անվտանգության փականների հավաքույթների նախագծման այս և այլ նախագծային նկատառումների ամփոփումը կարելի է գտնել II-5 կետում։
Ակնհայտ է, որ այս հոդվածի շրջանակներում հնարավոր չէ ընդգրկել ASME B31-ի բոլոր նախագծային պահանջները: Սակայն ճնշման խողովակաշարային համակարգի նախագծմանը մասնակցող ցանկացած նշանակված ինժեներ պետք է գոնե ծանոթ լինի այս նախագծային կոդին: Հուսով ենք, որ վերը նշված տեղեկատվության շնորհիվ ընթերցողները ASME B31-ը կգտնեն ավելի արժեքավոր և մատչելի ռեսուրս:
Մոնտե Կ. Էնգելկեմիերը «Սթենլի Քոնսալթինգս»-ի նախագծի ղեկավարն է: Էնգելկեմիերը Այովայի ճարտարագիտական ​​ընկերության, NSPE-ի և ASME-ի անդամ է, ինչպես նաև աշխատում է B31.1 էլեկտրական խողովակաշարերի կոդեքսի կոմիտեի և ենթակոմիտեի կազմում: Նա ունի ավելի քան 12 տարվա գործնական փորձ խողովակաշարային համակարգերի դասավորության, նախագծման, ամրացումների գնահատման և լարվածության վերլուծության ոլորտում: Մեթ Ուիլկին «Սթենլի Քոնսալթինգս»-ի մեխանիկական ինժեներ է: Նա ունի ավելի քան 6 տարվա մասնագիտական ​​փորձ խողովակաշարային համակարգերի նախագծման գործում տարբեր կոմունալ, քաղաքային, ինստիտուցիոնալ և արդյունաբերական հաճախորդների համար և ASME-ի և Այովայի ճարտարագիտական ​​ընկերության անդամ է:
Դուք ունե՞ք փորձ և գիտելիքներ այս բովանդակության մեջ լուսաբանված թեմաների վերաբերյալ: Դուք պետք է մտածեք մեր CFE Media խմբագրական թիմին ներդրում ունենալու մասին և ստանաք այն ճանաչումը, որին դուք և ձեր ընկերությունը արժանի եք: Սեղմեք այստեղ՝ գործընթացը սկսելու համար: