Þegar þrýstijöfnunarkerfi er hannað mun verkfræðingurinn sem tilnefnir það oft tilgreina að kerfislagnirnar skuli vera í samræmi við einn eða fleiri hluta ASME B31 þrýstijöfnunarkerfisins. Hvernig fylgja verkfræðingar rétt kröfum kerfisins við hönnun pípukerfa?
Fyrst verður verkfræðingurinn að ákvarða hvaða hönnunarforskrift ætti að velja. Fyrir þrýstikerfi er þetta ekki endilega takmarkað við ASME B31. Aðrar reglur gefnar út af ASME, ANSI, NFPA eða öðrum stjórnunarstofnunum geta verið háðar staðsetningu verkefnisins, notkun o.s.frv. Í ASME B31 eru nú sjö aðskildir kaflar í gildi.
ASME B31.1 Rafmagnslagnir: Þessi hluti fjallar um lagnir í virkjunum, iðnaðar- og stofnanaverum, jarðvarmakerfum og miðstöðvar- og fjarvarma- og kælikerfum. Þetta felur í sér lagnir að utan og utan katla sem notaðar eru til að setja upp ASME kafla I katla. Þessi hluti á ekki við um búnað sem fellur undir ASME katla- og þrýstihylkjakóðann, ákveðnar lágþrýstings hita- og kælidreifingarlagnir og ýmis önnur kerfi sem lýst er í málsgrein 100.1.3 í ASME B31.1. Uppruna ASME B31.1 má rekja aftur til 1920, þar sem fyrsta opinbera útgáfan var gefin út árið 1935. Athugið að fyrsta útgáfan, þar með talið viðaukar, var innan við 30 blaðsíður og núverandi útgáfa er yfir 300 blaðsíður að lengd.
ASME B31.3 Ferlaleiðslur: Þessi hluti fjallar um pípulagnir í olíuhreinsunarstöðvum; efna-, lyfja-, textíl-, pappírs-, hálfleiðara- og lághitastöðvum; og tengdum vinnslustöðvum og stöðvum. Þessi hluti er mjög svipaður ASME B31.1, sérstaklega þegar lágmarksveggjaþykkt er reiknuð út fyrir beinar pípur. Þessi hluti var upphaflega hluti af B31.1 og var fyrst gefinn út sérstaklega árið 1959.
ASME B31.4 Flutningskerfi fyrir vökva og slurry í leiðslum: Þessi hluti fjallar um pípulagnir sem flytja aðallega fljótandi vörur milli verksmiðja og hafna, og innan hafna, dælu-, hreinsunar- og mælistöðva. Þessi hluti var upphaflega hluti af B31.1 og var fyrst gefinn út sérstaklega árið 1959.
ASME B31.5 Kælilögn og varmaflutningsíhlutir: Þessi hluti fjallar um lagnir fyrir kælimiðil og aukakælimiðil. Þessi hluti var upphaflega hluti af B31.1 og var fyrst gefinn út sérstaklega árið 1962.
ASME B31.8 Gasflutnings- og dreifingarleiðslukerfi: Þetta felur í sér lagnir til að flytja aðallega loftkenndar vörur milli uppspretta og endapunkta, þar á meðal þjöppur, kæli- og mælistöðvar; og gassöfnunarleiðslur. Þessi hluti var upphaflega hluti af B31.1 og var fyrst gefinn út sérstaklega árið 1955.
ASME B31.9 Byggingarlagnir: Þessi hluti fjallar um lagnir sem almennt finnast í iðnaðar-, stofnana-, viðskipta- og opinberum byggingum; og fjölbýlishúsum sem þurfa ekki stærð, þrýsting og hitastig sem fjallað er um í ASME B31.1. Þessi hluti er svipaður ASME B31.1 og B31.3, en er minna íhaldssamur (sérstaklega við útreikning á lágmarksþykkt veggja) og inniheldur færri upplýsingar. Hann er takmarkaður við lágþrýstings-, lághita notkun eins og fram kemur í ASME B31.9 málsgrein 900.1.2. Þessi hluti var fyrst gefinn út árið 1982.
ASME B31.12 Vetnislagnir og pípulagnir: Þessi hluti fjallar um pípulagnir í gaskenndu og fljótandi vetni og pípulagnir í gaskenndu vetni. Þessi hluti var fyrst gefinn út árið 2008.
Það er að lokum undir eiganda komið hvaða hönnunarkóði skuli notaður. Í inngangi að ASME B31 segir: „Það er á ábyrgð eiganda að velja þann kóðahluta sem líkist best fyrirhugaðri lagnauppsetningu.“ Í sumum tilfellum geta „margir kóðahlutar átt við um mismunandi hluta uppsetningarinnar.“
Útgáfa ASME B31.1 frá 2012 verður aðalviðmið fyrir síðari umræður. Tilgangur þessarar greinar er að leiðbeina tilnefningarverkfræðingnum í gegnum nokkur af helstu skrefunum í hönnun þrýstikerfis sem uppfyllir ASME B31 staðalinn. Að fylgja leiðbeiningum ASME B31.1 veitir góða mynd af almennri kerfishönnun. Svipaðar hönnunaraðferðir eru notaðar ef fylgt er ASME B31.3 eða B31.9. Afgangurinn af ASME B31 er notaður í þrengri forritum, aðallega fyrir tiltekin kerfi eða forrit, og verður ekki ræddur frekar. Þó að lykilskrefin í hönnunarferlinu verði dregin fram hér, er þessi umræða ekki tæmandi og alltaf ætti að vísa til alls kóðans við kerfishönnun. Allar tilvísanir í texta vísa til ASME B31.1 nema annað sé tekið fram.
Eftir að réttur kóði hefur verið valinn verður kerfishönnuðurinn einnig að fara yfir allar kerfissértækar hönnunarkröfur. Málsgrein 122 (6. hluti) kveður á um hönnunarkröfur sem tengjast kerfum sem almennt finnast í rafmagnslögnum, svo sem gufu, fóðurvatn, niðurblæstri og niðurblæstri, mælibúnaðarlögnum og þrýstilokunarkerfum. ASME B31.3 inniheldur svipaðar málsgreinar og ASME B31.1, en með minni ítarleika. Athugasemdir í málsgrein 122 fela í sér kerfissértækar þrýstings- og hitastigskröfur, sem og ýmsar takmarkanir á lögsögu sem afmarkast milli katlans sjálfs, ytri lagna katlans og ytri lagna sem tengjast ASME Part I katlalögnum. Skilgreining. Mynd 2 sýnir þessar takmarkanir á tromlukatlinum.
Kerfishönnuður verður að ákvarða þrýstinginn og hitastigið sem kerfið mun starfa við og skilyrðin sem það á að vera hannað til að uppfylla.
Samkvæmt 101.2. mgr. skal innri hönnunarþrýstingur ekki vera lægri en hámarks samfelldur vinnuþrýstingur (MSOP) innan pípulagnakerfisins, þar með talið áhrif stöðuþrýstings. Pípur sem verða fyrir ytri þrýstingi skulu hannaðar fyrir hámarks mismunarþrýsting sem búist er við við rekstrar-, stöðvunar- eða prófunarskilyrði. Að auki þarf að taka tillit til umhverfisáhrifa. Samkvæmt 101.4. mgr., ef kæling vökvans er líkleg til að lækka þrýstinginn í pípunni niður fyrir andrúmsloftsþrýsting, skal pípan hönnuð til að þola ytri þrýsting eða gera skal ráðstafanir til að brjóta lofttæmið. Í aðstæðum þar sem þensla vökva getur aukið þrýsting, ætti að hanna pípulagnir til að þola aukinn þrýsting eða gera skal ráðstafanir til að létta á umframþrýstingi.
Frá og með kafla 101.3.2 skal málmhitastigið fyrir hönnun pípa vera dæmigert fyrir væntanleg hámarks viðvarandi skilyrði. Til einföldunar er almennt gert ráð fyrir að málmhitastigið sé jafnt vökvahitastiginu. Ef þess er óskað er hægt að nota meðalmálmhitastigið svo lengi sem ytra vegghitastigið er þekkt. Einnig skal huga sérstaklega að vökvum sem dregnir eru í gegnum varmaskipta eða frá brennslubúnaði til að tryggja að verstu hitastigsskilyrði séu tekin með í reikninginn.
Oft bæta hönnuðir öryggismörkum við hámarksvinnuþrýsting og/eða hitastig. Stærð mörkanna fer eftir notkun. Það er einnig mikilvægt að taka tillit til efnislegra takmarkana þegar hönnunarhitastig er ákvarðað. Að tilgreina hátt hönnunarhitastig (hærra en 750 F) gæti krafist notkunar á málmblönduðum efnum frekar en hefðbundnara kolefnisstáli. Spennugildin í skyldubundnum viðauka A eru aðeins gefin upp fyrir leyfilegt hitastig fyrir hvert efni. Til dæmis getur kolefnisstál aðeins veitt spennugildi allt að 800 F. Langvarandi útsetning kolefnisstáls fyrir hitastigi yfir 800 F getur valdið því að pípan kolefnismyndast, sem gerir hana brothættari og líklegri til bilunar. Ef pípan er notuð yfir 800 F ætti einnig að taka tillit til hraðari skriðskemmda sem tengjast kolefnisstáli. Sjá 124. mgr. fyrir ítarlega umfjöllun um hitastigsmörk efnisins.
Stundum geta verkfræðingar einnig tilgreint prófunarþrýsting fyrir hvert kerfi. Í 137. grein er að finna leiðbeiningar um álagsprófanir. Venjulega er vatnsstöðugleikaprófun tilgreind sem 1,5 sinnum hönnunarþrýstingur; þó skal hringlaga og langsum spenna í pípunum ekki fara yfir 90% af teygjustyrk efnisins í 102.3.3. (B) í þrýstingsprófuninni. Fyrir sum ytri pípukerfi sem ekki eru katlar getur lekaprófun meðan á notkun stendur verið hagnýtari aðferð til að athuga leka vegna erfiðleika við að einangra hluta kerfisins, eða einfaldlega vegna þess að kerfisuppsetningin gerir kleift að framkvæma einfalda lekaprófun við fyrstu notkun. Sammála, þetta er ásættanlegt.
Þegar hönnunarskilyrðin hafa verið sett er hægt að tilgreina lagnirnar. Fyrsta sem þarf að ákveða er hvaða efni á að nota. Eins og áður hefur komið fram hafa mismunandi efni mismunandi hitastigsmörk. Málsgrein 105 setur viðbótar takmarkanir á ýmis lagnaefni. Efnisval fer einnig eftir kerfisvökvanum, svo sem notkun nikkelmálmblöndu í ætandi efnalagnaforritum, notkun ryðfríu stáli til að skila hreinu lofti í mælitækjum eða notkun kolefnisstáls með hátt króminnihald (meira en 0,1%) til að koma í veg fyrir tæringu sem stafar af flæðishraða. Flæðishraðað tæring (FAC) er rof/tæringarfyrirbæri sem hefur reynst valda alvarlegri veggþynningu og bilun í pípum í sumum mikilvægustu pípulagnakerfum. Ef ekki er tekið rétt tillit til þynningar á pípulagnaíhlutum getur það haft alvarlegar afleiðingar og hefur það haft, eins og árið 2007 þegar ofhitnunarpípa í IATAN virkjun KCP&L sprakk, sem leiddi til dauða tveggja starfsmanna og alvarlega særðs þriðja.
Jafna 7 og jafna 9 í málsgrein 104.1.1 skilgreina lágmarksþarfa veggþykkt og hámarks innri hönnunarþrýsting, talið í sömu röð, fyrir beinar pípur sem verða fyrir innri þrýstingi. Breyturnar í þessum jöfnum eru meðal annars hámarks leyfileg spenna (úr skyldubundnum viðauka A), ytra þvermál pípunnar, efnisþáttur (eins og sýnt er í töflu 104.1.2 (A)) og allar viðbótarþykktarheimildir (eins og lýst er hér að neðan). Þar sem svo margar breytur koma við sögu getur það verið endurtekið ferli að tilgreina viðeigandi pípuefni, nafnþvermál og veggþykkt sem getur einnig falið í sér vökvahraða, þrýstingsfall og kostnað við pípulagnir og dælu. Óháð notkun verður að staðfesta lágmarksþarfa veggþykkt.
Auka þykktarbreyting getur verið bætt við til að bæta upp fyrir ýmsar ástæður, þar á meðal FAC. Þörf getur verið á frávikum vegna þess að skrúfur, raufar o.s.frv. eru fjarlægðar, efni sem þarf til að búa til vélrænar samskeyti. Samkvæmt 102.4.2. mgr. skal lágmarksfrávikið vera jafnt skrúfgangardýptinni að viðbættum vinnsluþoli. Einnig getur verið krafist fráviks til að veita aukinn styrk til að koma í veg fyrir skemmdir á pípum, hrun, óhóflegt sig eða beygju vegna ofanálags eða annarra orsaka sem rætt er um í 102.4.4. mgr. Einnig er hægt að bæta við frávikum til að taka tillit til suðusamskeyta (102.4.3. mgr.) og olnboga (102.4.5. mgr.). Að lokum er hægt að bæta við frávikum til að bæta upp fyrir tæringu og/eða rof. Þykkt þessa fráviks er að mati hönnuðar og skal vera í samræmi við áætlaðan líftíma pípunnar í samræmi við 102.4.1. mgr.
Viðauki IV veitir leiðbeiningar um tæringarvörn. Verndandi húðun, katóðísk vörn og rafmagnseinangrun (eins og einangrunarflansar) eru allt aðferðir til að koma í veg fyrir ytri tæringu á grafnum eða kafi í leiðslum. Hægt er að nota tæringarvarnarefni eða fóðringar til að koma í veg fyrir innri tæringu. Einnig skal gæta þess að nota vatnsstöðugleikaprófunarvatn af viðeigandi hreinleika og, ef nauðsyn krefur, að tæma pípulagnirnar alveg eftir vatnsstöðugleikaprófun.
Lágmarksþykkt pípuveggja eða áætlun sem krafist er fyrir fyrri útreikninga er hugsanlega ekki stöðug yfir þvermál pípunnar og gæti þurft forskriftir fyrir mismunandi áætlanir fyrir mismunandi þvermál. Viðeigandi áætlanir og gildi fyrir veggþykkt eru skilgreind í ASME B36.10 Welded and Seamless Forged Steel Pipe.
Þegar efni pípunnar er tilgreint og útreikningarnir sem rætt var um áður eru framkvæmdir er mikilvægt að tryggja að leyfileg hámarksspennugildi sem notuð eru í útreikningunum passi við tilgreint efni. Til dæmis, ef A312 304L ryðfrítt stálpípa er rangt tilgreind í stað A312 304 ryðfrítt stálpípa, gæti veggþykktin sem gefin er upp verið ófullnægjandi vegna mikils munar á leyfilegum hámarksspennugildum milli efnanna tveggja. Á sama hátt skal tilgreina framleiðsluaðferð pípunnar á viðeigandi hátt. Til dæmis, ef leyfilegt hámarksspennugildi fyrir óaðfinnanlega pípu er notað við útreikninginn, ætti að tilgreina óaðfinnanlega pípu. Annars gæti framleiðandi/uppsetningaraðili boðið upp á saumsuðuða pípu, sem getur leitt til ófullnægjandi veggþykktar vegna lægri leyfilegra hámarksspennugilda.
Til dæmis, gerum ráð fyrir að hönnunarhitastig leiðslunnar sé 300 F og hönnunarþrýstingurinn sé 1.200 psig. 2″ og 3″. Kolefnisstálvír (A53 Grade B óaðfinnanlegur) verður notaður. Ákvarðið viðeigandi pípulagnaáætlun til að uppfylla kröfur ASME B31.1 jöfnu 9. Fyrst eru hönnunarskilyrðin útskýrð:
Næst skal ákvarða hámarks leyfilegt spennugildi fyrir A53 flokk B við ofangreind hönnunarhitastig úr töflu A-1. Athugið að gildið fyrir óaðfinnanlega rör er notað vegna þess að óaðfinnanleg rör eru tilgreind:
Einnig verður að bæta við þykktarmörkum. Fyrir þessa notkun er gert ráð fyrir 1/16 tommu. Tæringarmörkum er gert ráð fyrir. Sérstök fræsingarþol verður bætt við síðar.
3 tommur. Rörið verður tilgreint fyrst. Að því gefnu að rör sé af gerð 40 og að frávik frá fræsingu sé 12,5%, reiknaðu út hámarksþrýstinginn:
Pípa af gerð 40 er fullnægjandi fyrir 3 tommu rör við hönnunarskilyrðin sem tilgreind eru hér að ofan. Næst skal athuga 2 tommur. Pípan notar sömu forsendur:
2 tommur. Við hönnunarskilyrðin sem tilgreind eru hér að ofan þurfa pípur þykkari veggþykkt en samkvæmt áætlun 40. Prófaðu 2 tommur. Pípur samkvæmt áætlun 80:
Þó að þykkt pípuveggja sé oft takmarkandi þáttur í hönnun þrýstings, er samt mikilvægt að staðfesta að tengihlutir, íhlutir og tengingar sem notaðar eru henti fyrir tilgreind hönnunarskilyrði.
Almenna reglan er, í samræmi við liði 104.2, 104.7.1, 106 og 107, að allir lokar, tengihlutir og aðrir þrýstingshaldandi íhlutir sem framleiddir eru samkvæmt stöðlunum sem taldir eru upp í töflu 126.1 skulu teljast hentugir til notkunar við eðlileg rekstrarskilyrði eða undir þeim þrýstings- og hitastigsmörkum sem tilgreind eru í . Notendur ættu að vera meðvitaðir um að ef ákveðnir staðlar eða framleiðendur kunna að setja strangari mörk á frávik frá eðlilegri notkun en þau sem tilgreind eru í ASME B31.1, þá skulu strangari mörkin gilda.
Við gatnamót pípa er mælt með T-laga rörum, þversum, krossum, greinasamskeytum o.s.frv., sem eru framleidd samkvæmt stöðlunum sem taldir eru upp í töflu 126.1. Í sumum tilfellum geta gatnamót pípa krafist sérstakra greinartenginga. Í málsgrein 104.3.1 eru kveðið á um viðbótarkröfur um greinartengingar til að tryggja að nægilegt lagnaefni sé til staðar til að standast þrýstinginn.
Til að einfalda hönnunina getur hönnuðurinn valið að setja hönnunarskilyrðin hærri til að uppfylla flansþol ákveðins þrýstiflokks (t.d. ASME flokkur 150, 300, o.s.frv.) eins og skilgreint er í þrýstings-hitastigsflokki fyrir tiltekin efni sem tilgreind eru í ASME B16.5 Rörflansar og flanstengingar, eða svipuðum stöðlum sem taldir eru upp í töflu 126.1. Þetta er ásættanlegt svo framarlega sem það leiðir ekki til óþarfa aukningar á veggþykkt eða öðrum íhlutahönnunum.
Mikilvægur þáttur í hönnun pípa er að tryggja að burðarþol pípulagnakerfisins sé viðhaldið þegar áhrif þrýstings, hitastigs og ytri krafta eru beitt. Burðarþol kerfisins er oft gleymt í hönnunarferlinu og ef það er ekki gert vel getur það verið einn dýrasti þátturinn í hönnuninni. Burðarþol er aðallega rætt á tveimur stöðum, í málsgrein 104.8: Greining á íhlutum pípulagna og í málsgrein 119: Útvíkkun og sveigjanleiki.
Í málsgrein 104.8 eru taldar upp grunnreglur sem notaðar eru til að ákvarða hvort pípulagnakerfi fer yfir leyfilegt álag samkvæmt reglugerð. Þessar jöfnur eru almennt kallaðar samfelldar álagsleiðir, einstaka álagsleiðir og tilfærsluálag. Viðvarandi álag er áhrif þrýstings og þyngdar á pípulagnakerfi. Tilfallandi álagsleiðir eru samfelldar álagsleiðir ásamt mögulegum vindálagi, jarðskjálftaálagi, landslagsálagi og öðrum skammtímaálagi. Gert er ráð fyrir að hver tilfallandi álagsleið sem beitt er muni ekki virka á aðra tilfallandi álagsleiðir á sama tíma, þannig að hver tilfallandi álagsleiðir verða aðskilið álagstilfelli þegar greining fer fram. Tilfærsluálagsleiðir eru áhrif varmavöxts, tilfærslu búnaðar meðan á notkun stendur eða annarra tilfærsluálagsleiða.
Í 119. málsgrein er fjallað um hvernig eigi að meðhöndla útþenslu og sveigjanleika pípa í pípulögnum og hvernig eigi að ákvarða viðbragðsálag. Sveigjanleiki pípulagna er oft mikilvægastur við tengingar búnaðar, þar sem flestar tengingar búnaðar þola aðeins lágmarkskraft og tog sem beitt er á tengipunktinn. Í flestum tilfellum hefur hitavöxtur pípulagnanna mest áhrif á viðbragðsálagið, þannig að það er mikilvægt að stjórna hitavöxtnum í kerfinu í samræmi við það.
Til að auka sveigjanleika pípulagnakerfisins og tryggja að kerfið sé rétt stutt er góð venja að styðja stálpípur í samræmi við töflu 121.5. Ef hönnuður leitast við að uppfylla staðlað bil á milli stuðninga fyrir þessa töflu, nær það þrennu: lágmarkar eiginþyngdarsveiflu, dregur úr viðvarandi álagi og eykur tiltæka spennu fyrir tilfærsluálag. Ef hönnuðurinn setur stuðninginn í samræmi við töflu 121.5, mun það venjulega leiða til minna en 1/8 tommu af eiginþyngdarfærslu eða sigi milli rörstuðninganna. Að lágmarka eiginþyngdarsveiflu hjálpar til við að draga úr líkum á raka í pípum sem flytja gufu eða gas. Að fylgja bilsráðleggingunum í töflu 121.5 gerir hönnuðinum einnig kleift að draga úr viðvarandi spennu í pípunum í um það bil 50% af samfelldu leyfilegu gildi kóðans. Samkvæmt jöfnu 1B er leyfilegt spenna fyrir tilfærsluálag í öfugu hlutfalli við viðvarandi álag. Þess vegna, með því að lágmarka viðvarandi álag, er hægt að hámarka þol tilfærsluálags. Ráðlagt bil fyrir rörstuðninga er sýnt á mynd 3.
Til að tryggja að rétt sé tekið tillit til viðbragðsálags í pípulagnakerfum og að spenna í reglunum sé uppfyllt er algeng aðferð að framkvæma tölvustýrða álagsgreiningu á kerfinu í pípum. Nokkrir mismunandi hugbúnaðarpakkar fyrir álagsgreiningu í pípum eru í boði, svo sem Bentley AutoPIPE, Intergraph Caesar II, Piping Solutions Tri-Flex eða einn af hinum hugbúnaðarpakkunum sem eru fáanlegir í verslunum. Kosturinn við að nota tölvustýrða álagsgreiningu í pípum er að hún gerir hönnuðinum kleift að búa til endanlegt þátta líkan af pípulagnakerfinu til að auðvelda staðfestingu og gera nauðsynlegar breytingar á uppsetningu. Mynd 4 sýnir dæmi um gerð líkana og greiningu á hluta pípulagnar.
Þegar nýtt kerfi er hannað tilgreina kerfishönnuðir venjulega að allar pípur og íhlutir skuli smíðaðir, sjóðaðir, settir saman o.s.frv. eins og krafist er í þeim regluverki sem notað er. Hins vegar, í sumum endurbótum eða öðrum forritum, getur verið gagnlegt fyrir tilnefndan verkfræðing að veita leiðbeiningar um ákveðnar framleiðsluaðferðir, eins og lýst er í V. kafla.
Algengt vandamál sem kemur upp í endurbótum er forhitun suðu (131. málsgrein) og hitameðferð eftir suðu (132. málsgrein). Meðal annarra kosta eru þessar hitameðferðir notaðar til að draga úr spennu, koma í veg fyrir sprungur og auka styrk suðu. Atriði sem hafa áhrif á kröfur um hitameðferð fyrir og eftir suðu eru meðal annars eftirfarandi: P-númeraflokkun, efnisefnafræði og þykkt efnisins við samskeytin sem á að suða. Hvert efni sem er skráð í skyldubundnum viðauka A hefur úthlutað P-númeri. Fyrir forhitun veitir 131. málsgrein lágmarkshitastig sem grunnmálmurinn verður að hita upp í áður en suða getur farið fram. Fyrir PWHT veitir tafla 132 hitastigsbil og tímalengd til að halda suðusvæðinu. Hita- og kælihraði, aðferðir við hitamælingar, hitunartækni og aðrar aðferðir ættu að fylgja stranglega leiðbeiningunum sem fram koma í reglugerðinni. Óvænt skaðleg áhrif á suðusvæðið geta komið fram vegna þess að hitameðferð er ekki rétt framkvæmd.
Annað hugsanlegt áhyggjuefni í þrýstikerfi fyrir pípur eru beygjur. Beygjur í pípum geta valdið þynningu veggja, sem leiðir til ófullnægjandi veggþykktar. Samkvæmt 102.4.5. grein leyfir reglugerðin beygjur svo framarlega sem lágmarksveggþykktin uppfyllir sömu formúlu og notuð er til að reikna út lágmarksveggþykkt fyrir beinar pípur. Venjulega er bætt við frádráttarmörkum til að taka tillit til veggþykktar. Tafla 102.4.5 sýnir ráðlagðar frádráttarmörk fyrir beygjur fyrir mismunandi beygjuradíusa. Beygjur geta einnig þurft hitameðferð fyrir beygju og/eða eftir beygju. 129. grein veitir leiðbeiningar um framleiðslu á olnbogum.
Fyrir mörg þrýstikerf er nauðsynlegt að setja upp öryggisloka eða öryggisloka til að koma í veg fyrir ofþrýsting í kerfinu. Fyrir þessi verkefni er valfrjálsi viðaukinn II: Reglur um uppsetningu öryggisloka mjög verðmætur en stundum lítt þekktur úrræði.
Í samræmi við málsgrein II-1.2 einkennast öryggislokar af fullum opnunarvirkni fyrir gas- eða gufuþjónustu, en öryggislokar opnast miðað við stöðugan þrýsting uppstreymis og eru aðallega notaðir fyrir vökvaþjónustu.
Öryggislokar eru einkenndir eftir því hvort þeir eru opnir eða lokaðir útblásturskerfi. Í opnum útblásturskerfi mun olnboginn við úttak öryggislokans venjulega blása út í útblástursrörið út í andrúmsloftið. Venjulega leiðir þetta til minni bakþrýstings. Ef nægilegur bakþrýstingur myndast í útblástursrörinu getur hluti af útblástursloftinu verið dælt út eða skolað til baka frá inntaksenda útblástursrörsins. Stærð útblástursrörsins ætti að vera nógu stór til að koma í veg fyrir bakslag. Í lokuðum loftræstikerfum byggist þrýstingur upp við úttak öryggislokans vegna loftþjöppunar í loftræstikerfinu, sem getur valdið því að þrýstibylgjur breiðist út. Í málsgrein II-2.2.2 er mælt með því að hönnunarþrýstingur lokaðrar útblástursleiðslu sé að minnsta kosti tvöfalt meiri en stöðugur vinnuþrýstingur. Myndir 5 og 6 sýna uppsetningu öryggislokans opinn og lokaðan, talið í sömu röð.
Uppsetningar öryggisloka geta orðið fyrir ýmsum kröftum eins og fram kemur í II-2. mgr. Þessir kraftar fela í sér áhrif varmaþenslu, samspil margra öryggisloka sem lofta samtímis, áhrif jarðskjálfta og/eða titrings og þrýstingsáhrif við þrýstingslækkun. Þó að hönnunarþrýstingurinn upp að úttaki öryggislokans ætti að passa við hönnunarþrýsting niðurfallsrörsins, þá fer hönnunarþrýstingurinn í útblásturskerfinu eftir uppsetningu útblásturskerfisins og eiginleikum öryggislokans. Jöfnur eru gefnar í II-2.2. mgr. til að ákvarða þrýsting og hraða við útblástursolnboga, inntak útblástursrörsins og úttak útblástursrörsins fyrir opin og lokuð útblásturskerfi. Með því að nota þessar upplýsingar er hægt að reikna út og taka tillit til viðbragðskrafta á ýmsum stöðum í útblásturskerfinu.
Dæmi um vandamál fyrir opið útblástur er að finna í málsgrein II-7. Aðrar aðferðir eru til til að reikna út flæðiseiginleika í útblásturskerfum með öryggislokum og lesandanum er bent á að ganga úr skugga um að aðferðin sem notuð er sé nægilega íhaldssöm. Ein slík aðferð er lýst af GS Liao í „Power Plant Safety and Pressure Relief Valve Exhaust Group Analysis“ sem ASME gaf út í Journal of Electrical Engineering, október 1975.
Staðsetning öryggislokans ætti að viðhalda lágmarksfjarlægð milli beinnar pípu og allra beygja. Þessi lágmarksfjarlægð fer eftir þjónustu og lögun kerfisins eins og skilgreint er í málsgrein II-5.2.1. Fyrir uppsetningar með mörgum öryggislokum fer ráðlagður bil fyrir tengingar lokagreina eftir radíus greinarinnar og þjónustulagnanna, eins og sýnt er í athugasemd (10)(c) í töflu D-1. Í samræmi við málsgrein II-5.7.1 gæti verið nauðsynlegt að tengja pípulagnastuðningana sem staðsettir eru við útrás öryggislokans við rekstrarlagnirnar frekar en við aðliggjandi mannvirki til að lágmarka áhrif varmaþenslu og jarðskjálftavirkni. Yfirlit yfir þessi og önnur hönnunaratriði við hönnun öryggislokasamstæða er að finna í málsgrein II-5.
Augljóslega er ekki hægt að fjalla um allar hönnunarkröfur ASME B31 innan ramma þessarar greinar. En allir tilnefndir verkfræðingar sem taka þátt í hönnun þrýstikerfis ættu að minnsta kosti að vera kunnugir þessum hönnunarreglum. Vonandi munu lesendur, með ofangreindum upplýsingum, finna ASME B31 verðmætari og aðgengilegri heimild.
Monte K. Engelkemier er verkefnastjóri hjá Stanley Consultants. Engelkemier er meðlimur í verkfræðifélagi Iowa, NSPE og ASME og situr í nefnd og undirnefnd um rafmagnslagnir B31.1. Hann hefur yfir 12 ára reynslu af hönnun, uppsetningu, styrkingarmati og spennugreiningu pípukerfa. Matt Wilkey er vélaverkfræðingur hjá Stanley Consultants. Hann hefur yfir 6 ára starfsreynslu af hönnun pípukerfa fyrir fjölbreytta veitur, sveitarfélög, stofnanir og iðnað og er meðlimur í ASME og verkfræðifélagi Iowa.
Hefur þú reynslu og þekkingu á þeim efnum sem fjallað er um í þessu efni? Þú ættir að íhuga að leggja þitt af mörkum til ritstjórnar CFE Media og fá þá viðurkenningu sem þú og fyrirtæki þitt eiga skilið. Smelltu hér til að hefja ferlið.