Projektuodamas slėginių vamzdynų sistemą, paskirtasis inžinierius dažnai nurodo, kad sistemos vamzdynai turi atitikti vieną ar kelias ASME B31 slėginių vamzdynų kodekso dalis. Kaip inžinieriai tinkamai laikosi kodekso reikalavimų projektuodami vamzdynų sistemas?
Pirma, inžinierius turi nustatyti, kurią projektavimo specifikaciją pasirinkti. Slėginių vamzdynų sistemoms tai nebūtinai apsiriboja ASME B31. Kitus ASME, ANSI, NFPA ar kitų valdymo organizacijų išleistus kodus gali reglamentuoti projekto vieta, taikymas ir kt. ASME B31 šiuo metu galioja septyni atskiri skyriai.
ASME B31.1 Elektros vamzdynai: Šiame skyriuje aprašomi vamzdynai elektrinėse, pramonės ir institucinėse įmonėse, geoterminio šildymo sistemose ir centrinio bei centralizuoto šildymo ir vėsinimo sistemose. Tai apima katilų išorinius ir ne katilų išorinius vamzdynus, naudojamus ASME I skyriaus katilams montuoti. Šis skyrius netaikomas įrangai, kuriai taikomas ASME katilų ir slėginių indų kodeksas, tam tikriems žemo slėgio šildymo ir vėsinimo paskirstymo vamzdynams ir įvairioms kitoms sistemoms, aprašytoms ASME B31.1 100.1.3 punkte. ASME B31.1 ištakos siekia XX a. 3-ąjį dešimtmetį, o pirmasis oficialus leidimas buvo išleistas 1935 m. Atkreipkite dėmesį, kad pirmasis leidimas, įskaitant priedus, buvo trumpesnis nei 30 puslapių, o dabartinis leidimas yra ilgesnis nei 300 puslapių.
ASME B31.3 Proceso vamzdynai: Šiame skyriuje aprašomi naftos perdirbimo gamyklų, chemijos, farmacijos, tekstilės, popieriaus, puslaidininkių ir kriogeninių gamyklų bei susijusių perdirbimo gamyklų ir terminalų vamzdynai. Šis skyrius labai panašus į ASME B31.1, ypač apskaičiuojant minimalų tiesaus vamzdžio sienelės storį. Šis skyrius iš pradžių buvo B31.1 dalis ir pirmą kartą buvo atskirai išleistas 1959 m.
ASME B31.4 Skysčių ir srutų vamzdynų transportavimo sistemos: Šiame skyriuje aprašomi vamzdynai, kuriais daugiausia transportuojami skysti produktai tarp gamyklų ir terminalų, taip pat terminalų, siurbimo, kondicionavimo ir matavimo stočių viduje. Šis skyrius iš pradžių buvo B31.1 dalis ir pirmą kartą buvo atskirai išleistas 1959 m.
ASME B31.5 Šaldymo vamzdynai ir šilumos perdavimo komponentai: Šiame skyriuje aprašomi šaltnešių ir antrinių aušinimo skysčių vamzdynai. Ši dalis iš pradžių buvo B31.1 dalis ir pirmą kartą buvo išleista atskirai 1962 m.
ASME B31.8 Dujų perdavimo ir paskirstymo vamzdynų sistemos: Tai apima vamzdynus, skirtus daugiausia dujiniams produktams transportuoti tarp šaltinių ir terminalų, įskaitant kompresorius, kondicionavimo ir matavimo stotis; ir dujų surinkimo vamzdynus. Šis skyrius iš pradžių buvo B31.1 dalis ir pirmą kartą buvo atskirai išleistas 1955 m.
ASME B31.9 Pastatų inžinerinių sistemų vamzdynai: Šiame skyriuje aprašomi vamzdynai, dažniausiai naudojami pramoniniuose, instituciniuose, komerciniuose ir visuomeniniuose pastatuose bei daugiabučiuose namuose, kuriems nereikia ASME B31.1 aprašytų dydžių, slėgio ir temperatūros diapazonų. Šis skyrius yra panašus į ASME B31.1 ir B31.3, tačiau yra mažiau konservatyvus (ypač skaičiuojant minimalų sienelės storį) ir jame pateikiama mažiau detalių. Jis taikomas tik žemo slėgio ir žemos temperatūros taikymams, kaip nurodyta ASME B31.9 900.1.2 pastraipoje. Tai pirmą kartą buvo paskelbta 1982 m.
ASME B31.12 Vandenilio vamzdynai ir vamzdynai: Šiame skyriuje aprašomi dujinio ir skysto vandenilio vamzdynai bei dujinio vandenilio vamzdynai. Šis skyrius pirmą kartą buvo paskelbtas 2008 m.
Kurį projektavimo kodeksą naudoti, galiausiai nusprendžia savininkas. ASME B31 įvade teigiama: „Savininko pareiga yra pasirinkti kodekso skyrių, kuris labiausiai atitinka siūlomą vamzdynų montavimą.“ Kai kuriais atvejais „skirtingoms įrenginio dalims gali būti taikomi keli kodekso skyriai.“
2012 m. ASME B31.1 leidimas bus pagrindinis šaltinis tolesnėms diskusijoms. Šio straipsnio tikslas – padėti projektuojančiam inžinieriui atlikti kai kuriuos pagrindinius ASME B31 reikalavimus atitinkančios slėginių vamzdynų sistemos projektavimo etapus. Vadovaujantis ASME B31.1 gairėmis, galima gerai suprasti bendrą sistemos projektavimą. Panašūs projektavimo metodai naudojami, jei laikomasi ASME B31.3 arba B31.9. Likusi ASME B31 dalis naudojama siauresniuose taikymuose, pirmiausia konkrečioms sistemoms ar taikymams, ir nebus toliau aptariama. Nors čia bus pabrėžti pagrindiniai projektavimo proceso etapai, ši diskusija nėra išsami, ir projektuojant sistemą visada reikėtų remtis visu kodeksu. Visos nuorodos į tekstą reiškia ASME B31.1, jei nenurodyta kitaip.
Pasirinkęs teisingą kodą, sistemos projektuotojas taip pat turi peržiūrėti visus sistemai būdingus projektavimo reikalavimus. 122 pastraipoje (6 dalis) pateikiami projektavimo reikalavimai, susiję su sistemomis, dažniausiai randamomis elektros vamzdynų sistemose, tokiose kaip garas, tiekiamas vanduo, prapūtimo ir išleidimo vamzdynai, matavimo vamzdynai ir slėgio mažinimo sistemos. ASME B31.3 yra panašios pastraipos kaip ASME B31.1, tačiau su mažiau detalių. 122 pastraipoje aptariami sistemai būdingi slėgio ir temperatūros reikalavimai, taip pat įvairūs jurisdikcijos apribojimai, nustatyti tarp katilo korpuso, katilo išorinių vamzdynų ir ne katilo išorinių vamzdynų, prijungtų prie ASME I skirsnio katilo vamzdynų. 2 paveiksle parodyti šie būgninio katilo apribojimai.
Sistemos projektuotojas turi nustatyti slėgį ir temperatūrą, kurioje sistema veiks, ir sąlygas, kurioms ji turėtų būti suprojektuota.
Pagal 101.2 punktą vidinis projektinis slėgis neturi būti mažesnis už didžiausią nuolatinį darbinį slėgį (MSOP) vamzdynų sistemoje, įskaitant statinio slėgio poveikį. Vamzdynai, veikiami išorinio slėgio, turi būti suprojektuoti atsižvelgiant į didžiausią slėgio skirtumą, kuris tikėtinas eksploatavimo, išjungimo ar bandymo sąlygomis. Be to, reikia atsižvelgti į poveikį aplinkai. Pagal 101.4 punktą, jei dėl skysčio atvėsimo slėgis vamzdyje gali sumažėti žemiau atmosferos slėgio, vamzdis turi būti suprojektuotas taip, kad atlaikytų išorinį slėgį, arba turi būti imtasi priemonių vakuumui panaikinti. Tais atvejais, kai skysčio plėtimasis gali padidinti slėgį, vamzdynų sistemos turi būti suprojektuotos taip, kad atlaikytų padidėjusį slėgį, arba turi būti imtasi priemonių pertekliniam slėgiui sumažinti.
Nuo 101.3.2 skyriaus metalo temperatūra vamzdynų projektavimui turi atitikti numatomas maksimalias ilgalaikes sąlygas. Paprastumo dėlei paprastai daroma prielaida, kad metalo temperatūra yra lygi skysčio temperatūrai. Jei pageidaujama, galima naudoti vidutinę metalo temperatūrą, jei žinoma išorinės sienelės temperatūra. Ypatingą dėmesį taip pat reikėtų atkreipti į skysčius, ištraukiamus per šilumokaičius arba iš degimo įrangos, siekiant užtikrinti, kad būtų atsižvelgta į blogiausias temperatūros sąlygas.
Dažnai projektuotojai prideda saugos ribą prie maksimalaus darbinio slėgio ir (arba) temperatūros. Šios ribos dydis priklauso nuo taikymo. Nustatant projektinę temperatūrą, taip pat svarbu atsižvelgti į medžiagos apribojimus. Nurodant aukštą projektinę temperatūrą (aukštesnę nei 750 F), gali reikėti naudoti legiruotas medžiagas, o ne standartinį anglinį plieną. Privalomame A priede pateiktos įtempių vertės tik kiekvienos medžiagos leistinoms temperatūroms. Pavyzdžiui, anglinis plienas gali užtikrinti tik iki 800 F įtempių vertes. Ilgalaikis anglinio plieno veikimas aukštesnėje nei 800 F temperatūroje gali sukelti vamzdžio karbonizaciją, todėl jis tampa trapesnis ir linkęs į gedimus. Jei eksploatuojama aukštesnėje nei 800 F temperatūroje, taip pat reikėtų atsižvelgti į pagreitėjusį valkšnumo pažeidimą, susijusį su angliniu plienu. Išsamesnį medžiagų temperatūros ribų aptarimą žr. 124 pastraipoje.
Kartais inžinieriai taip pat gali nurodyti kiekvienos sistemos bandymo slėgį. 137 punkte pateikiamos įtempių bandymo gairės. Paprastai hidrostatinis bandymas atliekamas 1,5 karto didesniu slėgiu nei projektinis; tačiau žiediniai ir išilginiai vamzdynų įtempiai slėgio bandymo metu neturi viršyti 90 % 102.3.3 (B) punkte nurodytos medžiagos takumo ribos. Kai kurioms ne katilinėms išorinėms vamzdynų sistemoms eksploatacijos metu atliekamas nuotėkio bandymas gali būti praktiškesnis nuotėkių tikrinimo metodas dėl sunkumų izoliuojant sistemos dalis arba tiesiog dėl to, kad sistemos konfigūracija leidžia atlikti paprastą nuotėkio bandymą pradinio naudojimo metu. Sutinku, tai priimtina.
Nustačius projektavimo sąlygas, galima nurodyti vamzdynų specifikaciją. Pirmiausia reikia nuspręsti, kokią medžiagą naudoti. Kaip minėta anksčiau, skirtingos medžiagos turi skirtingas temperatūros ribas. 105 punkte pateikiami papildomi apribojimai įvairioms vamzdynų medžiagoms. Medžiagų pasirinkimas taip pat priklauso nuo sistemos skysčio, pavyzdžiui, nikelio lydiniai koroziniuose cheminių medžiagų vamzdynuose, nerūdijantis plienas, skirtas tiekti švarų prietaisų orą, arba anglinis plienas su dideliu chromo kiekiu (daugiau nei 0,1 %), skirtas išvengti srauto pagreitintos korozijos. Srauto pagreitinta korozija (FAC) yra erozijos/korozijos reiškinys, kuris, kaip įrodyta, sukelia didelį sienelių plonėjimą ir vamzdžių gedimą kai kuriose svarbiausiose vamzdynų sistemose. Netinkamas santechnikos komponentų plonėjimo įvertinimas gali turėti ir turėjo rimtų pasekmių, pavyzdžiui, 2007 m., kai KCP&L IATAN elektrinėje sprogus perkaitinimo vamzdžiui žuvo du darbuotojai ir sunkiai buvo sužeistas trečias.
104.1.1 pastraipos 7 ir 9 lygtys atitinkamai apibrėžia minimalų reikiamą sienelės storį ir maksimalų vidinį projektinį slėgį tiesaus vamzdžio, veikiamo vidinio slėgio, atveju. Šių lygčių kintamieji apima maksimalų leistiną įtempį (iš privalomo A priedo), išorinį vamzdžio skersmenį, medžiagos koeficientą (kaip parodyta 104.1.2 (A) lentelėje) ir bet kokius papildomus storio nuokrypius (kaip aprašyta toliau). Esant tiek daug kintamųjų, tinkamos vamzdyno medžiagos, vardinio skersmens ir sienelės storio nustatymas gali būti iteracinis procesas, kuris taip pat gali apimti skysčio greitį, slėgio kritimą, vamzdynų ir pumpavimo sąnaudas. Nepriklausomai nuo taikymo, reikia patikrinti minimalų reikiamą sienelės storį.
Papildoma storio tolerancija gali būti pridėta siekiant kompensuoti įvairias priežastis, įskaitant FAC. Gali prireikti tolerancijų dėl sriegių, plyšių ir kt. pašalinimo, reikalingos mechaninėms jungtims pagaminti. Pagal 102.4.2 punktą, minimali tolerancija turi būti lygi sriegio gyliui ir apdirbimo tolerancijai. Taip pat gali prireikti tolerancijos siekiant užtikrinti papildomą stiprumą, kad vamzdis nebūtų pažeistas, sugriūtų, per daug įlinktų ar išlinktų dėl antrinių apkrovų ar kitų 102.4.4 punkte aptartų priežasčių. Taip pat galima pridėti tolerancijas, kad būtų atsižvelgta į suvirintas jungtis (102.4.3 punktas) ir alkūnes (102.4.5 punktas). Galiausiai, tolerancijos gali būti pridėtos siekiant kompensuoti koroziją ir (arba) eroziją. Šios tolerancijos storis priklauso nuo projektuotojo nuožiūros ir turi atitikti numatomą vamzdyno tarnavimo laiką pagal 102.4.1 punktą.
Pasirinktinai IV priede pateikiamos korozijos kontrolės gairės. Apsauginės dangos, katodinė apsauga ir elektros izoliacija (pvz., izoliaciniai flanšai) yra metodai, skirti užkirsti kelią išorinei korozijai po žeme arba panardintuose vamzdynuose. Korozijos inhibitoriai arba įdėklai gali būti naudojami vidinei korozijai išvengti. Taip pat reikia pasirūpinti tinkamo grynumo hidrostatinio bandymo vandens naudojimu ir, jei reikia, visiškai išleisti vandenį iš vamzdynų po hidrostatinio bandymo.
Minimalus vamzdžio sienelės storis arba ankstesniems skaičiavimams reikalingas grafikas gali būti nevienodas per visą vamzdžio skersmenį ir gali reikėti skirtingų grafikų specifikacijų skirtingiems skersmenims. Tinkamas grafikas ir sienelės storio vertės yra apibrėžtos ASME B36.10 suvirintų ir besiūlių kaltinių plieninių vamzdžių standarte.
Nurodant vamzdžio medžiagą ir atliekant anksčiau aptartus skaičiavimus, svarbu užtikrinti, kad skaičiavimuose naudojamos didžiausios leistinos įtempių vertės atitiktų nurodytą medžiagą. Pavyzdžiui, jei A312 304L nerūdijančio plieno vamzdis neteisingai nurodytas kaip A312 304 nerūdijančio plieno vamzdis, nurodytas sienelės storis gali būti nepakankamas dėl didelio abiejų medžiagų didžiausių leistinų įtempių verčių skirtumo. Taip pat turi būti tinkamai nurodytas vamzdžio gamybos būdas. Pavyzdžiui, jei skaičiavimams naudojama besiūlių vamzdžių didžiausia leistina įtempių vertė, turėtų būti nurodytas besiūlis vamzdis. Priešingu atveju gamintojas/montuotojas gali pasiūlyti siūliniu būdu suvirintą vamzdį, dėl kurio sienelės storis gali būti nepakankamas dėl mažesnių didžiausių leistinų įtempių verčių.
Pavyzdžiui, tarkime, kad vamzdyno projektinė temperatūra yra 300 F, o projektinis slėgis – 1 200 psig. 2 coliai ir 3 coliai. Bus naudojama anglinio plieno (A53 B klasės besiūlė) viela. Nustatykite tinkamą vamzdynų planą, kad jis atitiktų ASME B31.1 9 lygties reikalavimus. Pirmiausia paaiškinamos projektavimo sąlygos:
Toliau, A-1 lentelėje, nustatykite didžiausias leistinas A53 B klasės įtempių vertes esant aukščiau nurodytoms projektavimo temperatūroms. Atkreipkite dėmesį, kad besiūlių vamzdžių vertė naudojama todėl, kad nurodytas besiūlis vamzdis:
Taip pat reikia pridėti storio toleranciją. Šiuo atveju taikoma 1/16 colio tolerancija. Daroma prielaida apie korozijos toleranciją. Vėliau bus pridėta atskira frezavimo tolerancija.
3 coliai. Pirmiausia bus nurodytas vamzdis. Darant prielaidą, kad vamzdis yra 40 standarto ir frezavimo tolerancija yra 12,5 %, apskaičiuokite maksimalų slėgį:
40 grafiko vamzdis yra tinkamas 3 colių vamzdžiui aukščiau nurodytomis projektavimo sąlygomis. Toliau patikrinkite 2 colius. Vamzdynui taikomos tos pačios prielaidos:
2 coliai. Pagal aukščiau nurodytas projektavimo sąlygas vamzdynui reikės storesnio sienelių storio nei 40 priedas. Pabandykite 2 colius. 80 priedo vamzdžiai:
Nors vamzdžio sienelės storis dažnai yra ribojantis veiksnys projektuojant slėgį, vis tiek svarbu patikrinti, ar naudojamos jungiamosios detalės, komponentai ir jungtys tinka nurodytoms projektavimo sąlygoms.
Paprastai, vadovaujantis 104.2, 104.7.1, 106 ir 107 punktais, visi vožtuvai, jungiamosios detalės ir kiti slėgį turintys komponentai, pagaminti pagal 126.1 lentelėje išvardytus standartus, laikomi tinkamais naudoti įprastomis eksploatavimo sąlygomis arba žemesnėmis nei standartuose nurodytos slėgio ir temperatūros vertės. Vartotojai turėtų žinoti, kad jei tam tikri standartai ar gamintojai gali nustatyti griežtesnes nukrypimų nuo įprasto eksploatavimo ribas nei nurodytos ASME B31.1, taikomos griežtesnės ribos.
Vamzdžių sankryžose rekomenduojami pagal 126.1 lentelėje išvardytus standartus pagaminti trišakiai, skersiniai, kryžminiai, suvirinti šakiniai sujungimai ir kt. Kai kuriais atvejais vamzdynų sankryžoms gali prireikti specialių šakinių jungčių. 104.3.1 punkte pateikiami papildomi reikalavimai šakinėms jungtims, siekiant užtikrinti, kad vamzdynų medžiagos pakaktų slėgiui atlaikyti.
Siekdamas supaprastinti projektavimą, projektuotojas gali pasirinkti nustatyti aukštesnes projektavimo sąlygas, kad atitiktų tam tikros slėgio klasės (pvz., ASME 150, 300 ir kt.) flanšo vardinę vertę, kaip apibrėžta konkrečių medžiagų slėgio ir temperatūros klasėje, nurodytoje ASME B16 .5 Vamzdžių flanšai ir flanšų jungtys arba panašiuose standartuose, išvardytuose 126.1 lentelėje. Tai priimtina, jei dėl to nepadidėja sienelių storis ar kitų komponentų konstrukcijos.
Svarbi vamzdynų projektavimo dalis yra užtikrinti, kad vamzdynų sistemos konstrukcinis vientisumas būtų išlaikytas veikiant slėgiui, temperatūrai ir išorinėms jėgoms. Sistemos konstrukcinis vientisumas projektavimo procese dažnai pamirštamas ir, jei jis atliekamas netinkamai, gali būti viena brangiausių projektavimo dalių. Konstrukcinis vientisumas daugiausia aptariamas dviejose vietose: 104.8 pastraipoje „Vamzdynų komponentų analizė“ ir 119 pastraipoje „Išplėtimas ir lankstumas“.
104.8 pastraipoje išvardytos pagrindinės normatyvinės formulės, naudojamos nustatyti, ar vamzdynų sistema viršija leistinus įtempius. Šios normatyvinės lygtys paprastai vadinamos nuolatinėmis apkrovomis, atsitiktinėmis apkrovomis ir poslinkio apkrovomis. Nuolatinė apkrova yra slėgio ir svorio poveikis vamzdynų sistemai. Atsitiktinės apkrovos yra nuolatinės apkrovos ir galimos vėjo apkrovos, seisminės apkrovos, reljefo apkrovos ir kitos trumpalaikės apkrovos. Daroma prielaida, kad kiekviena taikoma atsitiktinė apkrova tuo pačiu metu neveiks kitų atsitiktinių apkrovų, todėl kiekviena atsitiktinė apkrova analizės metu bus atskiras apkrovos atvejis. Poslinkio apkrovos yra šiluminio plėtimosi, įrangos poslinkio eksploatacijos metu ar bet kurios kitos poslinkio apkrovos poveikis.
119 pastraipoje aptariama, kaip valdyti vamzdžių plėtimąsi ir lankstumą vamzdynų sistemose ir kaip nustatyti reakcijos apkrovas. Vamzdynų sistemų lankstumas dažnai yra svarbiausias įrangos jungtyse, nes dauguma įrangos jungčių gali atlaikyti tik minimalią jungtyje veikiančią jėgą ir momentą. Daugeliu atvejų vamzdynų sistemos šiluminis augimas turi didžiausią įtaką reakcijos apkrovai, todėl svarbu atitinkamai kontroliuoti šiluminį augimą sistemoje.
Siekiant pritaikyti vamzdynų sistemos lankstumą ir užtikrinti tinkamą sistemos atramą, gera praktika yra paremti plieninius vamzdžius pagal 121.5 lentelę. Jei projektuotojas siekia laikytis standartinių atramų atstumų pagal šią lentelę, tai pasiekia tris dalykus: sumažina savojo svorio deformaciją, sumažina nuolatines apkrovas ir padidina galimą įtempį poslinkio apkrovoms. Jei projektuotojas pastato atramą pagal 121.5 lentelę, savaiminio svorio poslinkis arba įlinkis tarp vamzdžių atramų paprastai bus mažesnis nei 1/8 colio. Savojo svorio deformacijos sumažinimas padeda sumažinti kondensacijos tikimybę vamzdžiuose, kuriais teka garai arba dujos. Laikantis 121.5 lentelėje pateiktų atstumų rekomendacijų, projektuotojas taip pat gali sumažinti nuolatinį įtempį vamzdyne iki maždaug 50 % nuo kodekso nuolatinės leistinos vertės. Pagal 1B lygtį, leistinas įtempis poslinkio apkrovoms yra atvirkščiai proporcingas nuolatinėms apkrovoms. Todėl, sumažinant nuolatinę apkrovą, galima maksimaliai padidinti poslinkio įtempio toleranciją. Rekomenduojamas vamzdžių atramų atstumas parodytas 3 paveiksle.
Siekiant užtikrinti, kad vamzdynų sistemos reakcijos apkrovos būtų tinkamai įvertintos ir kad būtų laikomasi norminių įtempių, įprastas metodas yra atlikti kompiuterinę sistemos vamzdynų įtempių analizę. Yra keletas skirtingų vamzdynų įtempių analizės programinės įrangos paketų, tokių kaip „Bentley AutoPIPE“, „Intergraph Caesar II“, „Piping Solutions Tri-Flex“ arba vienas iš kitų komerciškai prieinamų paketų. Kompiuterinės vamzdynų įtempių analizės naudojimo privalumas yra tas, kad ji leidžia projektuotojui sukurti vamzdynų sistemos baigtinių elementų modelį, kad būtų lengva jį patikrinti ir atlikti reikiamus konfigūracijos pakeitimus. 4 paveiksle pateiktas vamzdyno atkarpos modeliavimo ir analizės pavyzdys.
Projektuodami naują sistemą, sistemų projektuotojai paprastai nurodo, kad visi vamzdynai ir komponentai turi būti pagaminti, suvirinti, surinkti ir kt., kaip reikalaujama pagal bet kokį naudojamą kodeksą. Tačiau kai kuriais atvejais atliekant modernizavimą ar kitais atvejais gali būti naudinga, kad paskirtas inžinierius pateiktų rekomendacijas dėl tam tikrų gamybos metodų, kaip aprašyta V skyriuje.
Dažna problema, su kuria susiduriama modernizuojant siūles, yra suvirinimo išankstinis pašildymas (131 pastraipa) ir terminis apdorojimas po suvirinimo (132 pastraipa). Be kitų privalumų, šie terminiai apdorojimo būdai naudojami įtempiams sumažinti, įtrūkimams išvengti ir suvirinimo stiprumui padidinti. Elementai, turintys įtakos terminio apdorojimo reikalavimams prieš suvirinimą ir po jo, apima, bet neapsiriboja, šiais: P skaičiaus grupavimas, medžiagos cheminė sudėtis ir medžiagos storis suvirinamoje jungtyje. Kiekvienai medžiagai, išvardytai privalomame A priede, priskirtas P numeris. Išankstiniam pašildymui 131 pastraipoje nurodoma minimali temperatūra, iki kurios pagrindinis metalas turi būti įkaitintas prieš suvirinimą. PWHT atveju 132 lentelėje pateikiamas palaikymo temperatūros diapazonas ir suvirinimo zonos palaikymo laikas. Šildymo ir aušinimo greitis, temperatūros matavimo metodai, kaitinimo būdai ir kitos procedūros turėtų griežtai atitikti kodekse nustatytas gaires. Dėl netinkamo terminio apdorojimo gali atsirasti netikėtas neigiamas poveikis suvirinamoje vietoje.
Kita potenciali problema slėginių vamzdynų sistemose yra vamzdžių lenkimai. Lenkiant vamzdžius, sienelės gali suplonėti, todėl sienelių storis gali būti nepakankamas. Pagal 102.4.5 punktą, kodeksas leidžia lenkimus, jei minimalus sienelės storis atitinka tą pačią formulę, naudojamą minimaliam tiesaus vamzdžio sienelės storiui apskaičiuoti. Paprastai pridedama tolerancija, atsižvelgiant į sienelės storį. 102.4.5 lentelėje pateikiamos rekomenduojamos lenkimo mažinimo tolerancijos skirtingiems lenkimo spinduliams. Lenkimams taip pat gali reikėti terminio apdorojimo prieš lenkimą ir (arba) po lenkimo. 129 punkte pateikiamos alkūnių gamybos gairės.
Daugelyje slėginių vamzdynų sistemų būtina įrengti apsauginį arba apsauginį vožtuvą, kad sistemoje nesusidarytų per didelis slėgis. Šioms reikmėms labai vertingas, bet kartais mažai žinomas šaltinis yra neprivalomas II priedas: Apsauginių vožtuvų montavimo projektavimo taisyklės.
Pagal II-1.2 punktą apsauginiams vožtuvams būdingas visiškai atidarytas iššokantis mechanizmas, skirtas dujų arba garo tiekimui, o apsauginiai vožtuvai atsidaro esant priešsrovio statiniam slėgiui ir daugiausia naudojami skysčių tiekimui.
Apsauginių vožtuvų blokai apibūdinami pagal tai, ar jie yra atviros, ar uždaros išleidimo sistemos. Atviroje išmetimo sistemoje apsauginio vožtuvo išleidimo anga paprastai išleidžia dujas į išmetimo vamzdį į atmosferą. Paprastai dėl to sumažėja priešslėgis. Jei išmetimo vamzdyje susidaro pakankamas priešslėgis, dalis išmetamųjų dujų gali būti išstumta arba išpūsta atgal iš išmetimo vamzdžio įleidimo galo. Išmetimo vamzdžio dydis turi būti pakankamai didelis, kad būtų išvengta atgalinio pūtimo. Uždarose ventiliacijos sistemose slėgis apsauginio vožtuvo išleidimo angoje padidėja dėl oro suspaudimo ventiliacijos linijoje, todėl gali sklisti slėgio bangos. II-2.2.2 pastraipoje rekomenduojama, kad uždaros išleidimo linijos projektinis slėgis būtų bent du kartus didesnis už pastovų darbinį slėgį. 5 ir 6 paveiksluose parodytas apsauginio vožtuvo montavimas atitinkamai atidarytoje ir uždarytoje būsenoje.
Apsauginių vožtuvų įrenginius gali veikti įvairios jėgos, apibendrintos II-2 pastraipoje. Šios jėgos apima šiluminio plėtimosi efektus, kelių vienu metu veikiančių apsauginių vožtuvų sąveiką, seisminius ir (arba) vibracijos efektus bei slėgio efektus slėgio mažinimo metu. Nors projektinis slėgis iki apsauginio vožtuvo išleidimo angos turėtų atitikti projektinį slėgį kritimo vamzdyje, projektinis slėgis išleidimo sistemoje priklauso nuo išleidimo sistemos konfigūracijos ir apsauginio vožtuvo charakteristikų. II-2.2 pastraipoje pateiktos lygtys, skirtos slėgiui ir greičiui nustatyti išleidimo alkūnėje, išleidimo vamzdžio įleidimo angoje ir išleidimo vamzdžio išleidimo angoje atvirose ir uždarose išleidimo sistemose. Naudojant šią informaciją, galima apskaičiuoti ir atsižvelgti į reakcijos jėgas įvairiuose išmetimo sistemos taškuose.
II-7 pastraipoje pateiktas atvirojo išleidimo taikymo problemos pavyzdys. Yra ir kitų metodų srauto charakteristikoms apsauginių vožtuvų išleidimo sistemose apskaičiuoti, todėl skaitytojas įspėjamas patikrinti, ar naudojamas metodas yra pakankamai konservatyvus. Vieną tokį metodą aprašė GS Liao straipsnyje „Elektros įrenginių saugos ir slėgio mažinimo vožtuvų išmetimo grupės analizė“, kurį ASME paskelbė žurnale „Elektros inžinerija“, 1975 m. spalio mėn.
Apsauginis vožtuvas turėtų būti įrengtas ne mažesniu kaip tiesaus vamzdžio atstumu nuo bet kokių lenkimų. Šis minimalus atstumas priklauso nuo sistemos eksploatavimo ir geometrijos, kaip apibrėžta II-5.2.1 punkte. Įrenginiuose su keliais apsauginiais vožtuvais rekomenduojamas vožtuvų atšakų jungčių atstumas priklauso nuo atšakos ir aptarnavimo vamzdynų spindulių, kaip parodyta D-1 lentelės (10)(c) pastaboje. Pagal II-5.7.1 punktą, siekiant sumažinti šiluminio plėtimosi ir seisminės sąveikos poveikį, gali tekti prijungti vamzdynų atramas, esančias apsauginių vožtuvų išleidimo angose, prie darbinių vamzdynų, o ne prie gretimų konstrukcijų. Šių ir kitų projektavimo aspektų, į kuriuos reikia atsižvelgti projektuojant apsauginių vožtuvų mazgus, santrauką galima rasti II-5 punkte.
Akivaizdu, kad šiame straipsnyje neįmanoma aprėpti visų ASME B31 projektavimo reikalavimų. Tačiau bet kuris paskirtas inžinierius, dalyvaujantis slėginių vamzdynų sistemos projektavime, turėtų bent jau būti susipažinęs su šiuo projektavimo kodeksu. Tikimės, kad, remdamiesi aukščiau pateikta informacija, skaitytojai ASME B31 ras vertingesniu ir prieinamesniu šaltiniu.
Monte K. Engelkemier yra „Stanley Consultants“ projektų vadovas. Engelkemier yra Ajovos inžinerijos draugijos, NSPE ir ASME narys, taip pat dirba B31.1 Elektros vamzdynų kodekso komitete ir pakomitetyje. Jis turi daugiau nei 12 metų praktinės patirties vamzdynų sistemų išdėstymo, projektavimo, sutvirtinimų vertinimo ir įtempių analizės srityse. Matt Wilkey yra mechanikos inžinierius „Stanley Consultants“. Jis turi daugiau nei 6 metų profesinės patirties projektuojant vamzdynų sistemas įvairiems komunalinių paslaugų, savivaldybių, instituciniams ir pramonės klientams ir yra ASME bei Ajovos inžinerijos draugijos narys.
Ar turite patirties ir žinių šio turinio temomis? Apsvarstykite galimybę prisidėti prie mūsų CFE Media redakcijos komandos ir gauti pripažinimą, kurio nusipelnėte jūs ir jūsų įmonė. Norėdami pradėti procesą, spustelėkite čia.