Projektējot spiediena cauruļvadu sistēmu, norīkojošais inženieris bieži norāda, ka sistēmas cauruļvadiem jāatbilst vienai vai vairākām ASME B31 spiediena cauruļvadu kodeksa daļām. Kā inženieri pareizi ievēro kodeksa prasības, projektējot cauruļvadu sistēmas?
Vispirms inženierim jānosaka, kura projektēšanas specifikācija jāizvēlas. Spiediena cauruļvadu sistēmām tas ne vienmēr aprobežojas ar ASME B31. Citus ASME, ANSI, NFPA vai citu pārvaldes organizāciju izdotus kodus var regulēt projekta atrašanās vieta, pielietojums utt. ASME B31 pašlaik ir spēkā septiņas atsevišķas sadaļas.
ASME B31.1 Elektriskās caurules: Šī sadaļa aptver cauruļvadus elektrostacijās, rūpniecības un iestāžu rūpnīcās, ģeotermālās apkures sistēmās un centrālās un rajona apkures un dzesēšanas sistēmās. Tas ietver katlu ārējās un ārpus katliem esošās ārējās caurules, ko izmanto ASME I sadaļas katlu uzstādīšanai. Šī sadaļa neattiecas uz iekārtām, uz kurām attiecas ASME katlu un spiedtvertņu kodekss, noteiktām zema spiediena apkures un dzesēšanas sadales caurulēm un dažādām citām sistēmām, kas aprakstītas ASME B31.1 100.1.3. punktā. ASME B31.1 pirmsākumi meklējami 20. gadsimta 20. gados, un pirmais oficiālais izdevums tika publicēts 1935. gadā. Ņemiet vērā, ka pirmais izdevums, ieskaitot pielikumus, bija mazāks par 30 lappusēm, bet pašreizējais izdevums ir vairāk nekā 300 lappušu garš.
ASME B31.3 Procesa cauruļvadi: Šajā sadaļā aplūkoti cauruļvadi naftas pārstrādes rūpnīcās; ķīmiskajās, farmācijas, tekstila, papīra, pusvadītāju un kriogēnajās rūpnīcās; un saistītajās pārstrādes rūpnīcās un termināļos. Šī sadaļa ir ļoti līdzīga ASME B31.1, īpaši aprēķinot minimālo sienas biezumu taisnām caurulēm. Šī sadaļa sākotnēji bija daļa no B31.1 un pirmo reizi tika atsevišķi izlaista 1959. gadā.
ASME B31.4 Cauruļvadu transportēšanas sistēmas šķidrumiem un vircai: Šajā sadaļā aplūkotas cauruļvadu sistēmas, kas galvenokārt transportē šķidrus produktus starp rūpnīcām un termināļiem, kā arī termināļu, sūknēšanas, kondicionēšanas un dozēšanas staciju ietvaros. Šī sadaļa sākotnēji bija daļa no B31.1 un pirmo reizi tika atsevišķi izlaista 1959. gadā.
ASME B31.5 Saldēšanas cauruļvadi un siltuma pārneses komponenti: Šajā sadaļā ir aplūkotas aukstumaģentu un sekundāro dzesēšanas šķidrumu cauruļvadi. Šī daļa sākotnēji bija daļa no B31.1 un pirmo reizi tika atsevišķi izlaista 1962. gadā.
ASME B31.8 Gāzes pārvades un sadales cauruļvadu sistēmas: Tas ietver cauruļvadus galvenokārt gāzveida produktu transportēšanai starp avotiem un termināļiem, tostarp kompresorus, kondicionēšanas un mērīšanas stacijas; un gāzes savākšanas cauruļvadus. Šī sadaļa sākotnēji bija daļa no B31.1 un pirmo reizi tika atsevišķi izlaista 1955. gadā.
ASME B31.9 Ēku inženierkomunikāciju cauruļvadi: Šajā sadaļā aplūkotas cauruļvadu sistēmas, kas parasti sastopamas rūpnieciskās, iestāžu, komerciālās un sabiedriskās ēkās, kā arī daudzdzīvokļu mājās, kurām nav nepieciešami ASME B31.1 aprakstītie izmēru, spiediena un temperatūras diapazoni. Šī sadaļa ir līdzīga ASME B31.1 un B31.3 sadaļai, taču tā ir mazāk konservatīva (īpaši, aprēķinot minimālo sienas biezumu) un satur mazāk detaļu. Tā attiecas tikai uz zema spiediena un zemas temperatūras lietojumiem, kā norādīts ASME B31.9 900.1.2. punktā. Šī sadaļa pirmo reizi tika publicēta 1982. gadā.
ASME B31.12 Ūdeņraža cauruļvadi un cauruļvadi: Šajā sadaļā aplūkotas cauruļvadu sistēmas gāzveida un šķidrā ūdeņraža apgādē, kā arī cauruļvadu sistēmas gāzveida ūdeņraža apgādē. Šī sadaļa pirmo reizi tika publicēta 2008. gadā.
Kuru projektēšanas kodeksu izmantot, galu galā izlemj īpašnieks. ASME B31 ievadā teikts: "Īpašnieka pienākums ir izvēlēties kodeksa sadaļu, kas visprecīzāk atbilst ierosinātajai cauruļvadu instalācijai." Dažos gadījumos "uz dažādām instalācijas sadaļām var attiekties vairākas kodeksa sadaļas".
2012. gada ASME B31.1 izdevums kalpos par galveno atsauci turpmākajām diskusijām. Šī raksta mērķis ir sniegt norādījumus projektējošajam inženierim par dažiem galvenajiem ASME B31 atbilstošas ​​spiediena cauruļvadu sistēmas projektēšanas soļiem. ASME B31.1 vadlīniju ievērošana sniedz labu priekšstatu par vispārējo sistēmas projektēšanu. Līdzīgas projektēšanas metodes tiek izmantotas, ja tiek ievērotas ASME B31.3 vai B31.9. Pārējā ASME B31 daļa tiek izmantota šaurākos pielietojumos, galvenokārt specifiskām sistēmām vai pielietojumiem, un tā netiks sīkāk apspriesta. Lai gan šeit tiks izcelti galvenie projektēšanas procesa soļi, šī diskusija nav izsmeļoša, un sistēmas projektēšanas laikā vienmēr jāatsaucas uz visu kodu. Visas atsauces uz tekstu attiecas uz ASME B31.1, ja vien nav norādīts citādi.
Pēc pareizā koda izvēles sistēmas projektētājam ir jāpārskata arī visas sistēmai raksturīgās projektēšanas prasības. 122. punktā (6. daļa) ir sniegtas projektēšanas prasības, kas saistītas ar sistēmām, kuras parasti sastopamas elektrisko cauruļvadu lietojumos, piemēram, tvaika, padeves ūdens, izpūšanas un izpūšanas, instrumentu cauruļvadu un spiediena samazināšanas sistēmām. ASME B31.3 satur līdzīgus punktus kā ASME B31.1, bet ar mazāku detalizācijas pakāpi. 122. punktā ietvertas sistēmai raksturīgās spiediena un temperatūras prasības, kā arī dažādi jurisdikcijas ierobežojumi, kas noteikti starp katla korpusu, katla ārējo cauruļvadu un ārpuskatla ārējo cauruļvadu, kas savienots ar ASME I sadaļas katla cauruļvadu definīciju. 2. attēlā parādīti šie cilindriskā katla ierobežojumi.
Sistēmas projektētājam ir jānosaka spiediens un temperatūra, kādā sistēma darbosies, un apstākļi, kuriem sistēmai jātiek projektētai.
Saskaņā ar 101.2. punktu iekšējam projektētajam spiedienam jābūt ne mazākam par maksimālo nepārtraukto darba spiedienu (MSOP) cauruļvadu sistēmā, ieskaitot statiskā spiediena ietekmi. Cauruļvadi, kas pakļauti ārējam spiedienam, jāprojektē maksimālajam diferenciālajam spiedienam, kas sagaidāms ekspluatācijas, izslēgšanas vai testa apstākļos. Turklāt jāņem vērā ietekme uz vidi. Saskaņā ar 101.4. punktu, ja šķidruma atdzišana, visticamāk, samazinās spiedienu caurulē zem atmosfēras spiediena, caurule jāprojektē tā, lai izturētu ārējo spiedienu, vai jāveic pasākumi, lai pārtrauktu vakuumu. Situācijās, kad šķidruma izplešanās var palielināt spiedienu, cauruļvadu sistēmas jāprojektē tā, lai izturētu paaugstināto spiedienu, vai jāveic pasākumi, lai mazinātu pārspiedienu.
Sākot ar 101.3.2. sadaļu, cauruļvadu projektēšanas metāla temperatūrai jābūt raksturīgai paredzamajiem maksimālajiem ilgstošajiem apstākļiem. Vienkāršības labad parasti tiek pieņemts, ka metāla temperatūra ir vienāda ar šķidruma temperatūru. Ja nepieciešams, var izmantot vidējo metāla temperatūru, ja vien ir zināma ārējās sienas temperatūra. Īpaša uzmanība jāpievērš arī šķidrumiem, kas tiek iesūkti caur siltummaiņiem vai no sadegšanas iekārtām, lai nodrošinātu, ka tiek ņemti vērā vissliktākie temperatūras apstākļi.
Bieži vien projektētāji maksimālajam darba spiedienam un/vai temperatūrai pievieno drošības rezervi. Rezerves lielums ir atkarīgs no pielietojuma. Nosakot projektēšanas temperatūru, ir svarīgi ņemt vērā arī materiāla ierobežojumus. Norādot augstas projektēšanas temperatūras (virs 750 F), var būt nepieciešams izmantot leģētus materiālus, nevis standarta oglekļa tēraudu. Obligātajā A pielikumā norādītās sprieguma vērtības ir norādītas tikai katra materiāla pieļaujamajām temperatūrām. Piemēram, oglekļa tērauds var nodrošināt sprieguma vērtības tikai līdz 800 F. Ilgstoša oglekļa tērauda pakļaušana temperatūrai virs 800 F var izraisīt caurules karbonizāciju, padarot to trauslāku un pakļautu bojājumiem. Ja darbojas virs 800 F, jāņem vērā arī paātrinātie šļūdes bojājumi, kas saistīti ar oglekļa tēraudu. Pilnīgu materiālu temperatūras ierobežojumu apspriešanu skatiet 124. punktā.
Dažreiz inženieri var arī norādīt testa spiedienu katrai sistēmai. 137. punktā sniegti norādījumi par sprieguma testēšanu. Parasti hidrostatiskā testēšana tiks noteikta 1,5 reizes lielākā spiedienā nekā projektētais spiediens; tomēr stīpas un gareniskie spriegumi cauruļvados spiediena testa laikā nedrīkst pārsniegt 90 % no 102.3.3. punktā (B) minētā materiāla tecēšanas robežas. Dažām ārējām cauruļvadu sistēmām, kas nav katli, ekspluatācijas laikā veikta hermētiskuma pārbaude var būt praktiskāka metode hermētiskuma pārbaudei sistēmas daļu izolācijas grūtību dēļ vai vienkārši tāpēc, ka sistēmas konfigurācija ļauj veikt vienkāršu hermētiskuma pārbaudi sākotnējās apkopes laikā. Piekrītu, tas ir pieņemami.
Kad ir noteikti projektēšanas apstākļi, var norādīt cauruļvadus. Pirmkārt, jāizlemj, kādu materiālu izmantot. Kā minēts iepriekš, dažādiem materiāliem ir atšķirīgas temperatūras robežas. 105. punktā ir noteikti papildu ierobežojumi dažādiem cauruļvadu materiāliem. Materiālu izvēle ir atkarīga arī no sistēmas šķidruma, piemēram, niķeļa sakausējumi korozīvās ķīmiskajās cauruļvadu sistēmās, nerūsējošais tērauds tīra instrumentu gaisa piegādei vai oglekļa tērauds ar augstu hroma saturu (vairāk nekā 0,1 %), lai novērstu plūsmas paātrinātu koroziju. Plūsmas paātrināta korozija (FAC) ir erozijas/korozijas parādība, kas, kā pierādīts, izraisa ievērojamu sieniņu retināšanos un cauruļu bojājumus dažās no kritiskākajām cauruļvadu sistēmām. Santehnikas komponentu retināšanas nepietiekama ņemšana vērā var un ir radījusi nopietnas sekas, piemēram, 2007. gadā, kad KCP&L IATAN elektrostacijā pārsprāga desuperkarsēšanas caurule, nogalinot divus darbiniekus un nopietni ievainojot trešo.
104.1.1. punktā minētais 7. un 9. vienādojums attiecīgi nosaka minimālo nepieciešamo sienas biezumu un maksimālo iekšējo projektēto spiedienu taisnai caurulei, kas pakļauta iekšējam spiedienam. Šo vienādojumu mainīgie ietver maksimālo pieļaujamo spriegumu (no obligātā A pielikuma), caurules ārējo diametru, materiāla faktoru (kā parādīts 104.1.2. tabulā (A)) un visas papildu biezuma pielaides (kā aprakstīts turpmāk). Tā kā ir iesaistīti tik daudzi mainīgie, atbilstoša cauruļvada materiāla, nominālā diametra un sienas biezuma noteikšana var būt iteratīvs process, kas var ietvert arī šķidruma ātrumu, spiediena kritumu, kā arī cauruļvadu un sūknēšanas izmaksas. Neatkarīgi no pielietojuma ir jāpārbauda nepieciešamais minimālais sienas biezums.
Papildu biezuma pielaidi var pievienot, lai kompensētu dažādus iemeslus, tostarp FAC. Pielaides var būt nepieciešamas vītņu, spraugu u. c. materiāla noņemšanas dēļ, kas nepieciešams mehānisku savienojumu izgatavošanai. Saskaņā ar 102.4.2. punktu minimālajai pielaidei jābūt vienādai ar vītnes dziļumu plus apstrādes pielaidi. Pielaide var būt nepieciešama arī, lai nodrošinātu papildu izturību un novērstu cauruļu bojājumus, sabrukšanu, pārmērīgu noslīdēšanu vai izliekšanos virspusēju slodžu vai citu 102.4.4. punktā apspriesto iemeslu dēļ. Pielaides var pievienot arī, lai ņemtu vērā metinātos savienojumus (102.4.3. punkts) un līkumus (102.4.5. punkts). Visbeidzot, pielaides var pievienot, lai kompensētu koroziju un/vai eroziju. Šīs pielaides biezumu nosaka projektētājs pēc saviem ieskatiem, un tam jāatbilst cauruļvada paredzamajam kalpošanas laikam saskaņā ar 102.4.1. punktu.
Papildu IV pielikumā sniegti norādījumi par korozijas kontroli. Aizsargpārklājumi, katodiskā aizsardzība un elektriskā izolācija (piemēram, izolācijas atloki) ir metodes, kā novērst ieraktu vai iegremdētu cauruļvadu ārējo koroziju. Iekšējās korozijas novēršanai var izmantot korozijas inhibitorus vai oderējumu. Jārūpējas arī par atbilstošas ​​tīrības hidrostatiskās pārbaudes ūdens izmantošanu un, ja nepieciešams, cauruļvadu pilnīgu iztukšošanu pēc hidrostatiskās pārbaudes.
Minimālais caurules sienas biezums vai grafiks, kas nepieciešams iepriekšējiem aprēķiniem, var nebūt nemainīgs visā caurules diametrā, un tam var būt nepieciešamas specifikācijas dažādiem grafikiem dažādiem diametriem. Atbilstošs grafiks un sienas biezuma vērtības ir definētas ASME B36.10 metināto un bezšuvju kalto tērauda cauruļu standartā.
Norādot caurules materiālu un veicot iepriekš apspriestos aprēķinus, ir svarīgi nodrošināt, lai aprēķinos izmantotās maksimāli pieļaujamās sprieguma vērtības atbilstu norādītajam materiālam. Piemēram, ja A312 304L nerūsējošā tērauda caurule ir nepareizi apzīmēta kā A312 304 nerūsējošā tērauda caurule, norādītais sienas biezums var būt nepietiekams, jo abu materiālu maksimāli pieļaujamās sprieguma vērtības ievērojami atšķiras. Tāpat atbilstoši jānorāda caurules ražošanas metode. Piemēram, ja aprēķinam tiek izmantota bezšuvju caurules maksimāli pieļaujamā sprieguma vērtība, jānorāda bezšuvju caurule. Pretējā gadījumā ražotājs/uzstādītājs var piedāvāt ar šuvi metinātu cauruli, kas var izraisīt nepietiekamu sienas biezumu zemāku maksimāli pieļaujamo sprieguma vērtību dēļ.
Piemēram, pieņemsim, ka cauruļvada projektētā temperatūra ir 300 F un projektētais spiediens ir 1200 psig. 2 collas un 3 collas. Tiks izmantota oglekļa tērauda (A53 B klases bezšuvju) stieple. Nosakiet atbilstošu cauruļvadu plānu, lai tas atbilstu ASME B31.1 9. vienādojuma prasībām. Vispirms tiek izskaidroti projektēšanas nosacījumi:
Pēc tam no A-1 tabulas nosakiet A53 B pakāpes maksimāli pieļaujamās sprieguma vērtības iepriekš minētajās projektēšanas temperatūrās. Ņemiet vērā, ka bezšuvju caurules vērtība tiek izmantota, jo ir norādīta bezšuvju caurule:
Jāpievieno arī biezuma pielaide. Šajā pielietojumā tiek izmantota 1/16 collas pielaide. Tiek pieņemta korozijas pielaide. Vēlāk tiks pievienota atsevišķa frēzēšanas pielaide.
3 collas. Vispirms tiks norādīta caurule. Pieņemot, ka caurule ir 40. standarta un frēzēšanas pielaide ir 12,5 %, aprēķiniet maksimālo spiedienu:
40. grafika caurule ir apmierinoša 3 collu caurulei iepriekš norādītajos projektēšanas apstākļos. Pēc tam pārbaudiet 2 collas. Cauruļvadam tiek izmantoti tie paši pieņēmumi:
2 collas. Saskaņā ar iepriekš norādītajiem projektēšanas nosacījumiem cauruļvadam būs nepieciešams biezāks sienu biezums nekā 40. standarts. Izmēģiniet 2 collas. 80. standarta caurules:
Lai gan caurules sienas biezums bieži vien ir ierobežojošais faktors spiediena projektēšanā, joprojām ir svarīgi pārbaudīt, vai izmantotie veidgabali, komponenti un savienojumi ir piemēroti noteiktajiem projektēšanas apstākļiem.
Parasti saskaņā ar 104.2., 104.7.1., 106. un 107. punktu visi vārsti, veidgabali un citas spiedienu saturošas sastāvdaļas, kas ražotas saskaņā ar 126.1. tabulā uzskaitītajiem standartiem, tiek uzskatītas par piemērotām lietošanai normālos ekspluatācijas apstākļos vai zem spiediena un temperatūras vērtībām, kas norādītas 126.1. tabulā. Lietotājiem jāzina, ka, ja atsevišķi standarti vai ražotāji var noteikt stingrākus ierobežojumus novirzēm no normālas ekspluatācijas nekā tie, kas norādīti ASME B31.1, piemēro stingrākos ierobežojumus.
Cauruļu krustpunktos ieteicams izmantot T veida savienojumus, šķērsgriezumus, krustus, atzaru metinātos savienojumus utt., kas izgatavoti saskaņā ar 126.1. tabulā uzskaitītajiem standartiem. Dažos gadījumos cauruļvadu krustpunktiem var būt nepieciešami unikāli atzaru savienojumi. 104.3.1. punktā ir noteiktas papildu prasības atzaru savienojumiem, lai nodrošinātu pietiekamu cauruļvadu materiālu spiediena izturēšanai.
Lai vienkāršotu projektēšanu, projektētājs var izvēlēties noteikt augstākus projektēšanas nosacījumus, lai atbilstu noteiktas spiediena klases (piemēram, ASME 150., 300. klases utt.) atloka vērtējumam, kā noteikts spiediena un temperatūras klasē konkrētiem materiāliem, kas norādīti ASME B16 .5 Cauruļu atloki un atloku savienojumi vai līdzīgos standartos, kas uzskaitīti 126.1. tabulā. Tas ir pieņemami, ja vien tas nerada nevajadzīgu sienas biezuma vai citu komponentu konstrukciju palielināšanos.
Svarīga cauruļvadu projektēšanas sastāvdaļa ir nodrošināt, lai cauruļvadu sistēmas strukturālā integritāte tiktu saglabāta pēc spiediena, temperatūras un ārējo spēku iedarbības. Sistēmas strukturālā integritāte projektēšanas procesā bieži tiek ignorēta, un, ja tā netiek labi izstrādāta, tā var būt viena no dārgākajām projektēšanas daļām. Konstrukcijas integritāte galvenokārt tiek apspriesta divās vietās: 104.8. punktā: Cauruļvadu komponentu analīze un 119. punktā: Izplešanās un elastība.
104.8. punktā ir uzskaitītas pamata kodeksa formulas, ko izmanto, lai noteiktu, vai cauruļvadu sistēma pārsniedz kodeksā pieļaujamās slodzes. Šos kodeksa vienādojumus parasti sauc par nepārtrauktām slodzēm, neregulārām slodzēm un pārvietojuma slodzēm. Ilgstoša slodze ir spiediena un svara ietekme uz cauruļvadu sistēmu. Nejaušas slodzes ir nepārtrauktas slodzes plus iespējamās vēja slodzes, seismiskās slodzes, reljefa slodzes un citas īslaicīgas slodzes. Tiek pieņemts, ka katra pieliktā nejaušā slodze vienlaikus neiedarbosies uz citām nejaušām slodzēm, tāpēc katra nejaušā slodze analīzes laikā būs atsevišķs slodzes gadījums. Nobīdes slodzes ir termiskās izplešanās, iekārtu pārvietojuma darbības laikā vai jebkuras citas pārvietojuma slodzes ietekme.
119. rindkopā ir aplūkots, kā rīkoties ar cauruļu izplešanos un elastību cauruļvadu sistēmās un kā noteikt reakcijas slodzes. Cauruļvadu sistēmu elastība bieži vien ir vissvarīgākā iekārtu savienojumos, jo lielākā daļa iekārtu savienojumu var izturēt tikai minimālo spēka un momenta daudzumu, kas pielikts savienojuma punktā. Vairumā gadījumu cauruļvadu sistēmas termiskajai izaugsmei ir vislielākā ietekme uz reakcijas slodzi, tāpēc ir svarīgi attiecīgi kontrolēt termisko izaugsmi sistēmā.
Lai pielāgotos cauruļvadu sistēmas elastībai un nodrošinātu sistēmas pareizu atbalstu, ieteicams tērauda caurules atbalstīt saskaņā ar 121.5. tabulu. Ja projektētājs cenšas ievērot šajā tabulā norādīto standarta balstu atstarpi, tas panāk trīs lietas: samazina pašsvara novirzi, samazina ilgstošās slodzes un palielina pieejamo spriegumu pārvietojuma slodzēm. Ja projektētājs novieto atbalstu saskaņā ar 121.5. tabulu, tas parasti noved pie mazāk nekā 1/8 collas pašsvara novirzes vai nokares starp cauruļu balstiem. Pašsvara novirzes samazināšana palīdz samazināt kondensāta veidošanās iespējamību caurulēs, pa kurām plūst tvaiks vai gāze. Ievērojot 121.5. tabulā sniegtos atstarpju ieteikumus, projektētājs var samazināt ilgstošo spriegumu cauruļvados līdz aptuveni 50% no kodeksa nepārtrauktās pieļaujamās vērtības. Saskaņā ar 1.B vienādojumu pieļaujamais spriegums pārvietojuma slodzēm ir apgriezti proporcionāls ilgstošajām slodzēm. Tāpēc, samazinot ilgstošo slodzi, var maksimāli palielināt pārvietojuma sprieguma pielaidi. Ieteicamais attālums cauruļu balstiem ir parādīts 3. attēlā.
Lai nodrošinātu, ka cauruļvadu sistēmas reakcijas slodzes tiek pienācīgi ņemtas vērā un ka tiek ievērotas normatīvās slodzes, izplatīta metode ir veikt datorizētu cauruļvadu sprieguma analīzi sistēmai. Ir pieejamas vairākas dažādas cauruļvadu sprieguma analīzes programmatūras pakotnes, piemēram, Bentley AutoPIPE, Intergraph Caesar II, Piping Solutions Tri-Flex vai kāda no citām komerciāli pieejamām pakotnēm. Datorizētas cauruļvadu sprieguma analīzes izmantošanas priekšrocība ir tā, ka tā ļauj projektētājam izveidot cauruļvadu sistēmas galīgo elementu modeli, lai to būtu viegli pārbaudīt un veiktu nepieciešamās izmaiņas konfigurācijā. 4. attēlā parādīts cauruļvada posma modelēšanas un analīzes piemērs.
Projektējot jaunu sistēmu, sistēmu projektētāji parasti norāda, ka visi cauruļvadi un komponenti ir jāizgatavo, jāmetina, jāsamontē utt., kā noteikts jebkurā izmantotajā kodeksā. Tomēr dažos modernizācijas vai citos pielietojumos var būt noderīgi, ja norīkots inženieris sniedz norādījumus par noteiktām ražošanas metodēm, kā aprakstīts V nodaļā.
Bieži sastopama problēma, ar ko saskaras modernizēšanas lietojumprogrammās, ir metināšanas priekšsildīšana (131. punkts) un pēcmetināšanas termiskā apstrāde (132. punkts). Cita starpā šīs termiskās apstrādes tiek izmantotas, lai mazinātu spriegumu, novērstu plaisāšanu un palielinātu metinājuma stiprību. Faktori, kas ietekmē pirmsmetināšanas un pēcmetināšanas termiskās apstrādes prasības, ietver, bet neaprobežojas ar šādiem faktoriem: P skaitļa grupēšana, materiāla ķīmiskais sastāvs un materiāla biezums metināmajā savienojumā. Katram obligātajā A pielikumā uzskaitītajam materiālam ir piešķirts P skaitlis. Priekšsildīšanai 131. punktā ir norādīta minimālā temperatūra, līdz kurai pamatmetāls jāuzsilda pirms metināšanas. PWHT gadījumā 132. tabulā ir norādīts noturēšanas temperatūras diapazons un metināšanas zonas noturēšanas laiks. Sildīšanas un dzesēšanas ātrumiem, temperatūras mērīšanas metodēm, sildīšanas metodēm un citām procedūrām stingri jāievēro kodeksā noteiktās vadlīnijas. Nepareizas termiskās apstrādes dēļ var rasties negaidīta negatīva ietekme uz metināto vietu.
Vēl viena potenciāla problēma spiediena cauruļvadu sistēmās ir cauruļu līkumi. Cauruļu locīšana var izraisīt sieniņu retināšanos, kā rezultātā sieniņu biezums kļūst nepietiekams. Saskaņā ar 102.4.5. punktu, kodekss atļauj līkumus, ja minimālais sienas biezums atbilst tai pašai formulai, ko izmanto, lai aprēķinātu minimālo sienas biezumu taisnai caurulei. Parasti tiek pievienota pielaide, lai ņemtu vērā sienas biezumu. 102.4.5. tabulā ir sniegtas ieteicamās līkuma samazināšanas pielaides dažādiem līkuma rādiusiem. Liekumiem var būt nepieciešama arī iepriekšēja locīšana un/vai pēc locīšanas termiskā apstrāde. 129. punktā sniegti norādījumi par līkumu ražošanu.
Daudzām spiediena cauruļvadu sistēmām ir nepieciešams uzstādīt drošības vārstu vai pārspiediena vārstu, lai novērstu pārspiedienu sistēmā. Šiem lietojumiem ļoti vērtīgs, bet dažreiz maz zināms resurss ir papildu II pielikums: Drošības vārstu uzstādīšanas projektēšanas noteikumi.
Saskaņā ar II-1.2. punktu drošības vārstiem gāzes vai tvaika darbināšanai raksturīga pilnībā atvērta uznirstoša darbība, savukārt drošības vārsti atveras attiecībā pret augšējo statisko spiedienu un galvenokārt tiek izmantoti šķidrumu darbināšanai.
Drošības vārstu blokus raksturo tas, vai tie ir atvērtas vai slēgtas izplūdes sistēmas. Atvērtā izplūdes sistēmā drošības vārsta izejas līkums parasti izvadīs gāzi izplūdes caurulē atmosfērā. Parasti tas samazinās pretspiedienu. Ja izplūdes caurulē tiek radīts pietiekams pretspiediens, daļa izplūdes gāzu var tikt izspiesta vai aizskalota atpakaļ no izplūdes caurules ieplūdes gala. Izplūdes caurules izmēram jābūt pietiekami lielam, lai novērstu pretplūsmu. Slēgtas ventilācijas sistēmās spiediens paaugstinās pie drošības vārsta izejas gaisa saspiešanas dēļ ventilācijas līnijā, kas var izraisīt spiediena viļņu izplatīšanos. II-2.2.2. punktā ieteicams, lai slēgtās izplūdes līnijas projektētais spiediens būtu vismaz divas reizes lielāks par pastāvīgo darba spiedienu. 5. un 6. attēlā parādīta drošības vārsta uzstādīšana attiecīgi atvērtā un aizvērtā stāvoklī.
Drošības vārstu iekārtas var tikt pakļautas dažādiem spēkiem, kā apkopots II-2. punktā. Šie spēki ietver termiskās izplešanās efektus, vairāku vienlaicīgi izplūstošu drošības vārstu mijiedarbību, seismiskos un/vai vibrācijas efektus, kā arī spiediena efektus spiediena samazināšanas laikā. Lai gan projektētajam spiedienam līdz drošības vārsta izejai jāatbilst notekcaurules projektētajam spiedienam, projektētais spiediens izplūdes sistēmā ir atkarīgs no izplūdes sistēmas konfigurācijas un drošības vārsta raksturlielumiem. II-2.2. punktā ir sniegti vienādojumi spiediena un ātruma noteikšanai izplūdes līkumā, izplūdes caurules ieplūdē un izplūdes caurules izplūdē atvērtām un slēgtām izplūdes sistēmām. Izmantojot šo informāciju, var aprēķināt un ņemt vērā reakcijas spēkus dažādos izplūdes sistēmas punktos.
Atvērtas izplūdes pielietojuma problēmas piemērs ir sniegts II-7. punktā. Pastāv arī citas metodes plūsmas raksturlielumu aprēķināšanai atslogošanas vārstu izplūdes sistēmās, un lasītājs tiek brīdināts pārliecināties, ka izmantotā metode ir pietiekami konservatīva. Vienu šādu metodi apraksta G. S. Liao rakstā “Power Plant Safety and Pressure Relief Valve Exhaust Group Analysis”, ko ASME publicēja žurnālā Journal of Electrical Engineering, 1975. gada oktobrī.
Pārspiediena vārstam jāatrodas vismaz taisnas caurules attālumā no jebkādiem līkumiem. Šis minimālais attālums ir atkarīgs no sistēmas ekspluatācijas un ģeometrijas, kā noteikts II-5.2.1. punktā. Uzstādījumos ar vairākiem pārspiediena vārstiem ieteicamais attālums vārstu atzaru savienojumiem ir atkarīgs no atzaru un apkalpošanas cauruļvadu rādiusiem, kā parādīts D-1. tabulas (10)(c) piezīmē. Saskaņā ar II-5.7.1. punktu var būt nepieciešams savienot cauruļvadu balstus, kas atrodas pārspiediena vārstu izvados, ar darba cauruļvadiem, nevis blakus esošajām konstrukcijām, lai samazinātu termiskās izplešanās un seismiskās mijiedarbības ietekmi. Šo un citu drošības vārstu mezglu projektēšanas apsvērumu kopsavilkums ir atrodams II-5. punktā.
Acīmredzot, šī raksta ietvaros nav iespējams aptvert visas ASME B31 projektēšanas prasības. Taču ikvienam norīkotajam inženierim, kas iesaistīts spiediena cauruļvadu sistēmas projektēšanā, vismaz vajadzētu būt pazīstamam ar šo projektēšanas kodeksu. Cerams, ka, izmantojot iepriekš minēto informāciju, lasītāji atradīs ASME B31 par vērtīgāku un pieejamāku resursu.
Monte K. Engelkemier ir projekta vadītājs uzņēmumā Stanley Consultants. Engelkemier ir Aiovas Inženieru biedrības, NSPE un ASME biedrs, kā arī darbojas B31.1 Elektroinženierzinātņu kodeksa komitejā un apakškomitejā. Viņam ir vairāk nekā 12 gadu praktiska pieredze cauruļvadu sistēmu plānošanā, projektēšanā, stiprinājumu novērtēšanā un sprieguma analīzē. Mets Vilkijs ir mehānikas inženieris uzņēmumā Stanley Consultants. Viņam ir vairāk nekā 6 gadu profesionāla pieredze cauruļvadu sistēmu projektēšanā dažādiem komunālo pakalpojumu, pašvaldību, iestāžu un rūpniecības klientiem, un viņš ir ASME un Aiovas Inženieru biedrības biedrs.
Vai jums ir pieredze un zināšanas par šajā saturā aplūkotajām tēmām? Jums vajadzētu apsvērt iespēju piedalīties mūsu CFE Media redakcijas komandā un saņemt atzinību, ko jūs un jūsu uzņēmums ir pelnījuši. Noklikšķiniet šeit, lai sāktu procesu.