प्रेशर पायपिंग सिस्टीमची रचना करताना, नियुक्त अभियंता अनेकदा असे नमूद करतात की सिस्टीमचे पायपिंग हे ASME B31 प्रेशर पायपिंग कोडच्या एक किंवा अधिक भागांशी सुसंगत असावे. पायपिंग सिस्टीमची रचना करताना अभियंते कोडच्या आवश्यकतांचे योग्यरित्या पालन कसे करतात?
सर्वप्रथम, अभियंत्याने कोणते डिझाइन स्पेसिफिकेशन निवडायचे आहे हे निश्चित केले पाहिजे. प्रेशर पाइपिंग सिस्टीमसाठी, हे केवळ ASME B31 पुरते मर्यादित नाही. प्रकल्पाचे स्थान, वापर इत्यादींवर अवलंबून, ASME, ANSI, NFPA किंवा इतर नियामक संस्थांनी जारी केलेले इतर कोड लागू होऊ शकतात. ASME B31 मध्ये, सध्या सात वेगवेगळे विभाग अंमलात आहेत.
ASME B31.1 इलेक्ट्रिकल पायपिंग: या विभागात वीज केंद्रे, औद्योगिक आणि संस्थात्मक संयंत्रे, भू-औष्णिक उष्णता प्रणाली आणि केंद्रीय व जिल्हा उष्णता आणि शीतकरण प्रणालींमधील पायपिंगचा समावेश आहे. यामध्ये ASME सेक्शन I बॉयलर स्थापित करण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या बॉयलर बाहेरील आणि बॉयलर बाहेरील नसलेल्या पायपिंगचा समावेश आहे. हा विभाग ASME बॉयलर आणि प्रेशर वेसल कोड अंतर्गत येणाऱ्या उपकरणांना, विशिष्ट कमी दाबाच्या उष्णता आणि शीतकरण वितरण पायपिंगला आणि ASME B31.1 च्या परिच्छेद 100.1.3 मध्ये वर्णन केलेल्या इतर विविध प्रणालींना लागू होत नाही. ASME B31.1 चा उगम १९२० च्या दशकात शोधता येतो, आणि त्याची पहिली अधिकृत आवृत्ती १९३५ मध्ये प्रकाशित झाली. हे लक्षात घ्या की परिशिष्टांसहित पहिली आवृत्ती ३० पानांपेक्षा कमी होती, आणि सध्याची आवृत्ती ३०० पानांपेक्षा जास्त आहे.
ASME B31.3 प्रोसेस पायपिंग: या विभागात रिफायनरी; रासायनिक, औषधनिर्माण, वस्त्रोद्योग, कागद, सेमीकंडक्टर आणि क्रायोजेनिक संयंत्रे; आणि संबंधित प्रक्रिया संयंत्रे व टर्मिनल्समधील पायपिंगचा समावेश आहे. हा विभाग ASME B31.1 शी खूप मिळताजुळता आहे, विशेषतः सरळ पाईपसाठी किमान भिंतीची जाडी मोजताना. हा विभाग मूळतः B31.1 चा भाग होता आणि १९५९ मध्ये तो प्रथम स्वतंत्रपणे प्रसिद्ध करण्यात आला.
ASME B31.4 द्रव आणि स्लरीसाठी पाइपलाइन वाहतूक प्रणाली: या विभागात अशा पाइपिंगचा समावेश आहे जे प्रामुख्याने प्लांट आणि टर्मिनल दरम्यान, तसेच टर्मिनल, पंपिंग, कंडिशनिंग आणि मीटरिंग स्टेशनमध्ये द्रव उत्पादनांची वाहतूक करते. हा विभाग मूळतः B31.1 चा भाग होता आणि १९५९ मध्ये तो प्रथम स्वतंत्रपणे प्रसिद्ध करण्यात आला.
ASME B31.5 रेफ्रिजरेशन पाइपिंग आणि उष्णता हस्तांतरण घटक: या विभागात रेफ्रिजरंट आणि दुय्यम कूलंटसाठीच्या पाइपिंगचा समावेश आहे. हा भाग मूळतः B31.1 चा भाग होता आणि १९६२ मध्ये तो प्रथम स्वतंत्रपणे प्रसिद्ध करण्यात आला.
ASME B31.8 वायू पारेषण आणि वितरण पाइपिंग प्रणाली: यामध्ये स्रोत आणि टर्मिनल (ज्यात कंप्रेसर, कंडिशनिंग आणि मीटरिंग स्टेशन यांचा समावेश आहे) यांच्या दरम्यान प्रामुख्याने वायूजन्य उत्पादने वाहून नेणाऱ्या पाइपिंगचा; आणि वायू संकलन पाइपिंगचा समावेश आहे. हा विभाग मूळतः B31.1 चा भाग होता आणि १९५५ मध्ये तो प्रथम स्वतंत्रपणे प्रसिद्ध करण्यात आला.
ASME B31.9 बिल्डिंग सर्व्हिसेस पायपिंग: या विभागात औद्योगिक, संस्थात्मक, व्यावसायिक आणि सार्वजनिक इमारतींमध्ये; तसेच बहुमजली निवासी इमारतींमध्ये सामान्यतः आढळणाऱ्या पायपिंगचा समावेश आहे, ज्यांना ASME B31.1 मध्ये नमूद केलेल्या आकार, दाब आणि तापमान श्रेणींची आवश्यकता नसते. हा विभाग ASME B31.1 आणि B31.3 सारखाच आहे, परंतु तो कमी सुरक्षित आहे (विशेषतः किमान भिंतीची जाडी मोजताना) आणि त्यात कमी तपशील आहे. ASME B31.9 परिच्छेद 900.1.2 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, तो कमी दाब, कमी तापमान असलेल्या अनुप्रयोगांपुरता मर्यादित आहे. हे सर्वप्रथम १९८२ मध्ये प्रकाशित झाले.
ASME B31.12 हायड्रोजन पाइपिंग आणि पाइपिंग: या विभागात वायू आणि द्रव हायड्रोजन सेवेमधील पाइपिंग, आणि वायू हायड्रोजन सेवेमधील पाइपिंगचा समावेश आहे. हा विभाग सर्वप्रथम २००८ मध्ये प्रकाशित झाला.
कोणता डिझाइन कोड वापरावा हे अंतिमतः मालकावर अवलंबून असते. ASME B31 च्या प्रस्तावनेत असे म्हटले आहे की, “प्रस्तावित पाइपिंग इन्स्टॉलेशनशी सर्वात जवळून जुळणारा कोड विभाग निवडणे ही मालकाची जबाबदारी आहे.” काही प्रकरणांमध्ये, “इन्स्टॉलेशनच्या वेगवेगळ्या भागांसाठी एकापेक्षा जास्त कोड विभाग लागू होऊ शकतात.”
पुढील चर्चेसाठी ASME B31.1 ची २०१२ आवृत्ती प्राथमिक संदर्भ म्हणून काम करेल. या लेखाचा उद्देश, डिझाइन करणाऱ्या अभियंत्याला ASME B31 अनुरूप दाब पाइपिंग प्रणाली डिझाइन करण्याच्या काही मुख्य टप्प्यांबद्दल मार्गदर्शन करणे आहे. ASME B31.1 च्या मार्गदर्शक तत्त्वांचे पालन केल्याने सामान्य प्रणाली डिझाइनचे चांगले प्रतिनिधित्व मिळते. जर ASME B31.3 किंवा B31.9 चे पालन केले गेले, तर अशाच प्रकारच्या डिझाइन पद्धती वापरल्या जातात. ASME B31 चा उर्वरित भाग मर्यादित उपयोगांमध्ये, प्रामुख्याने विशिष्ट प्रणाली किंवा अनुप्रयोगांसाठी वापरला जातो आणि त्यावर पुढे चर्चा केली जाणार नाही. जरी डिझाइन प्रक्रियेतील मुख्य टप्पे येथे अधोरेखित केले जातील, तरी ही चर्चा सर्वसमावेशक नाही आणि प्रणाली डिझाइन करताना नेहमी संपूर्ण संहितेचा संदर्भ घेतला पाहिजे. अन्यथा नमूद केल्याशिवाय, मजकुरातील सर्व संदर्भ ASME B31.1 शी संबंधित आहेत.
योग्य कोड निवडल्यानंतर, सिस्टम डिझाइनरने कोणत्याही सिस्टम-विशिष्ट डिझाइन आवश्यकतांचे देखील पुनरावलोकन करणे आवश्यक आहे. परिच्छेद १२२ (भाग ६) मध्ये इलेक्ट्रिकल पाइपिंग ऍप्लिकेशन्समध्ये सामान्यतः आढळणाऱ्या सिस्टम्सशी संबंधित डिझाइन आवश्यकता दिलेल्या आहेत, जसे की स्टीम, फीडवॉटर, ब्लोडाउन, इन्स्ट्रुमेंटेशन पाइपिंग आणि प्रेशर रिलीफ सिस्टम्स. ASME B31.3 मध्ये ASME B31.1 प्रमाणेच परिच्छेद आहेत, परंतु कमी तपशिलासह. परिच्छेद १२२ मधील विचारांमध्ये सिस्टम-विशिष्ट दाब आणि तापमान आवश्यकता, तसेच बॉयलर, बॉयलर बाह्य पाइपिंग आणि ASME भाग I बॉयलर पाइपिंगला जोडलेल्या नॉन-बॉयलर बाह्य पाइपिंगमध्ये स्पष्ट केलेल्या विविध अधिकारक्षेत्रीय मर्यादांचा समावेश आहे. आकृती २ मध्ये ड्रम बॉयलरच्या या मर्यादा दर्शविल्या आहेत.
प्रणालीच्या रचनाकाराने प्रणाली कोणत्या दाब आणि तापमानावर कार्यरत राहील, तसेच प्रणालीने कोणत्या परिस्थितींना तोंड देण्यासाठी रचना केली पाहिजे, हे निश्चित केले पाहिजे.
परिच्छेद १०१.२ नुसार, पाईपिंग प्रणालीमधील अंतर्गत अभिकल्प दाब हा स्थिर शीर्षाच्या परिणामासह, कमाल सतत कार्यरत दाबापेक्षा (MSOP) कमी नसावा. बाह्य दाबाच्या अधीन असलेल्या पाईपिंगची रचना, कार्यरत, बंद किंवा चाचणी परिस्थितीत अपेक्षित असलेल्या कमाल विभेदक दाबासाठी केली जावी. याव्यतिरिक्त, पर्यावरणीय परिणामांचा विचार करणे आवश्यक आहे. परिच्छेद १०१.४ नुसार, जर द्रवाच्या शीतलीकरणामुळे पाईपमधील दाब वातावरणीय दाबापेक्षा कमी होण्याची शक्यता असेल, तर पाईपची रचना बाह्य दाब सहन करण्यासाठी केली जावी किंवा निर्वात पोकळी (व्हॅक्यूम) तोडण्यासाठी उपाययोजना केल्या जाव्यात. ज्या परिस्थितीत द्रवाच्या प्रसरणामुळे दाब वाढू शकतो, अशा परिस्थितीत पाईपिंग प्रणालीची रचना वाढलेला दाब सहन करण्यासाठी केली जावी किंवा अतिरिक्त दाब कमी करण्यासाठी उपाययोजना केल्या जाव्यात.
कलम १०१.३.२ पासून, पाइपिंग डिझाइनसाठी धातूचे तापमान हे अपेक्षित कमाल स्थिर परिस्थितीचे प्रतिनिधी असले पाहिजे. सोपेपणासाठी, सामान्यतः असे गृहीत धरले जाते की धातूचे तापमान हे द्रवाच्या तापमानाइतके असते. इच्छित असल्यास, बाहेरील भिंतीचे तापमान ज्ञात असेल तर सरासरी धातूचे तापमान वापरले जाऊ शकते. सर्वात वाईट तापमान परिस्थिती विचारात घेतली जाईल याची खात्री करण्यासाठी, उष्णता विनिमयकांमधून किंवा ज्वलन उपकरणांमधून खेचल्या जाणाऱ्या द्रवांकडे देखील विशेष लक्ष दिले पाहिजे.
बऱ्याचदा, डिझाइनर कमाल कार्यकारी दाब आणि/किंवा तापमानामध्ये सुरक्षिततेची अतिरिक्त मर्यादा (सेफ्टी मार्जिन) जोडतात. या मर्यादेचे प्रमाण अनुप्रयोगावर अवलंबून असते. डिझाइन तापमान निश्चित करताना सामग्रीच्या मर्यादांचा विचार करणे देखील महत्त्वाचे आहे. उच्च डिझाइन तापमान (७५०°F पेक्षा जास्त) निर्दिष्ट करण्यासाठी, अधिक प्रमाणित कार्बन स्टीलऐवजी मिश्रधातू सामग्रीचा वापर आवश्यक असू शकतो. अनिवार्य परिशिष्ट 'अ' मधील ताण मूल्ये (स्ट्रेस व्हॅल्यूज) प्रत्येक सामग्रीसाठी केवळ अनुज्ञेय तापमानांकरिता दिलेली आहेत. उदाहरणार्थ, कार्बन स्टील केवळ ८००°F पर्यंत ताण मूल्ये देऊ शकते. कार्बन स्टीलला ८००°F पेक्षा जास्त तापमानात दीर्घकाळ ठेवल्यास पाईपचे कार्बनीकरण होऊ शकते, ज्यामुळे तो अधिक ठिसूळ आणि निकामी होण्याची शक्यता वाढते. ८००°F पेक्षा जास्त तापमानात काम करत असल्यास, कार्बन स्टीलशी संबंधित त्वरित क्रीपमुळे होणाऱ्या नुकसानीचाही विचार केला पाहिजे. सामग्रीच्या तापमान मर्यादांच्या संपूर्ण चर्चेसाठी परिच्छेद १२४ पहा.
काहीवेळा अभियंते प्रत्येक प्रणालीसाठी चाचणी दाब देखील निर्दिष्ट करू शकतात. परिच्छेद १३७ ताण चाचणीवर मार्गदर्शन प्रदान करतो. सामान्यतः, हायड्रोस्टॅटिक चाचणी डिझाइन दाबाच्या १.५ पट निर्दिष्ट केली जाईल; तथापि, दाब चाचणी दरम्यान पाईपिंगमधील हूप आणि अनुदैर्ध्य ताण परिच्छेद १०२.३.३ (बी) मधील सामग्रीच्या यिल्ड स्ट्रेंथच्या ९०% पेक्षा जास्त नसावेत. काही नॉन-बॉयलर बाह्य पाईपिंग प्रणालींसाठी, प्रणालीचे भाग वेगळे करण्यातील अडचणींमुळे किंवा केवळ प्रणालीची रचना सुरुवातीच्या सेवेदरम्यान सोप्या गळती चाचणीस परवानगी देत ​​असल्यामुळे, गळती तपासण्यासाठी इन-सर्व्हिस लीक टेस्टिंग ही अधिक व्यावहारिक पद्धत असू शकते. मान्य, हे स्वीकारार्ह आहे.
एकदा डिझाइनच्या अटी निश्चित झाल्यावर, पाइपिंग निर्दिष्ट केले जाऊ शकते. सर्वात आधी कोणता पदार्थ वापरायचा हे ठरवायचे असते. आधी सांगितल्याप्रमाणे, वेगवेगळ्या पदार्थांच्या तापमान मर्यादा वेगवेगळ्या असतात. परिच्छेद १०५ मध्ये विविध पाइपिंग पदार्थांवर अतिरिक्त निर्बंध दिलेले आहेत. पदार्थाची निवड प्रणालीतील द्रवावर देखील अवलंबून असते, जसे की क्षरणकारी रासायनिक पाइपिंग अनुप्रयोगांमध्ये निकेल मिश्रधातू वापरणे, स्वच्छ इन्स्ट्रुमेंट एअर पोहोचवण्यासाठी स्टेनलेस स्टील वापरणे, किंवा प्रवाहामुळे होणारे क्षरण रोखण्यासाठी उच्च क्रोमियम सामग्री (०.१% पेक्षा जास्त) असलेले कार्बन स्टील वापरणे. प्रवाहामुळे होणारे क्षरण (FAC) ही एक झीज/क्षरणाची घटना आहे, ज्यामुळे काही अत्यंत महत्त्वाच्या पाइपिंग प्रणालींमध्ये भिंतीचा थर गंभीरपणे पातळ होतो आणि पाइप निकामी होतो, असे दिसून आले आहे. प्लंबिंग घटकांच्या पातळ होण्याचा योग्य विचार न केल्यास त्याचे गंभीर परिणाम होऊ शकतात आणि झाले आहेत, जसे की २००७ मध्ये KCP&L च्या IATAN पॉवर स्टेशनमधील डीसुपरहीटिंग पाइप फुटल्याने दोन कामगार ठार झाले आणि तिसरा गंभीर जखमी झाला.
परिच्छेद १०४.१.१ मधील समीकरण ७ आणि समीकरण ९ हे अंतर्गत दाबाच्या अधीन असलेल्या सरळ पाईपसाठी अनुक्रमे किमान आवश्यक भिंतीची जाडी आणि कमाल अंतर्गत डिझाइन दाब परिभाषित करतात. या समीकरणांमधील चल घटकांमध्ये कमाल अनुज्ञेय ताण (अनिवार्य परिशिष्ट अ मधून), पाईपचा बाह्य व्यास, मटेरियल फॅक्टर (तक्ता १०४.१.२ (अ) मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे) आणि कोणतीही अतिरिक्त जाडीची सवलत (खाली वर्णन केल्याप्रमाणे) यांचा समावेश होतो. इतके सारे चल घटक समाविष्ट असल्याने, योग्य पाईपिंग मटेरियल, नाममात्र व्यास आणि भिंतीची जाडी निर्दिष्ट करणे ही एक पुनरावृत्ती प्रक्रिया असू शकते, ज्यामध्ये द्रवाचा वेग, दाबातील घट आणि पाईपिंग व पंपिंगचा खर्च यांचाही समावेश असू शकतो. अनुप्रयोग कोणताही असो, आवश्यक किमान भिंतीच्या जाडीची पडताळणी करणे आवश्यक आहे.
FAC सह विविध कारणांची भरपाई करण्यासाठी अतिरिक्त जाडीची सवलत (allowance) जोडली जाऊ शकते. यांत्रिक जोड (mechanical joints) बनवण्यासाठी आवश्यक असलेले थ्रेड्स, स्लॉट्स इत्यादी मटेरियल काढल्यामुळे सवलतीची आवश्यकता असू शकते. परिच्छेद 102.4.2 नुसार, किमान सवलत ही थ्रेडची खोली अधिक मशीनिंग टॉलरन्स इतकी असेल. परिच्छेद 102.4.4 मध्ये चर्चा केलेल्या अतिरिक्त भारांमुळे (superimposed loads) किंवा इतर कारणांमुळे पाईपचे नुकसान, कोसळणे, जास्त वाकणे किंवा बकलिंग टाळण्यासाठी अतिरिक्त मजबुती देण्यासाठी देखील सवलतीची आवश्यकता असू शकते. वेल्डेड जोड (परिच्छेद 102.4.3) आणि एल्बो (परिच्छेद 102.4.5) विचारात घेण्यासाठी देखील सवलती जोडल्या जाऊ शकतात. शेवटी, गंज आणि/किंवा झीज यांची भरपाई करण्यासाठी टॉलरन्स जोडले जाऊ शकतात. या सवलतीची जाडी डिझाइनरच्या विवेकबुद्धीवर अवलंबून आहे आणि ती परिच्छेद 102.4.1 नुसार पाईपिंगच्या अपेक्षित आयुष्याशी सुसंगत असावी.
ऐच्छिक परिशिष्ट IV मध्ये क्षरण नियंत्रणाबाबत मार्गदर्शन दिलेले आहे. संरक्षक लेप, कॅथोडिक संरक्षण आणि विद्युत विलगीकरण (जसे की इन्सुलेटिंग फ्लँजेस) या सर्व जमिनीत पुरलेल्या किंवा पाण्याखाली असलेल्या पाईपलाईनचे बाह्य क्षरण रोखण्याच्या पद्धती आहेत. अंतर्गत क्षरण रोखण्यासाठी क्षरण प्रतिबंधक किंवा लायनर्सचा वापर केला जाऊ शकतो. योग्य शुद्धतेचे हायड्रोस्टॅटिक चाचणीचे पाणी वापरण्याची आणि आवश्यक असल्यास, हायड्रोस्टॅटिक चाचणीनंतर पाईपिंग पूर्णपणे रिकामी करण्याची काळजी देखील घेतली पाहिजे.
मागील गणनांसाठी आवश्यक असलेली किमान पाईप भिंतीची जाडी किंवा शेड्यूल पाईपच्या संपूर्ण व्यासावर एकसारखी नसू शकते आणि वेगवेगळ्या व्यासांसाठी वेगवेगळ्या शेड्यूलची वैशिष्ट्ये आवश्यक असू शकतात. योग्य शेड्यूल आणि भिंतीच्या जाडीची मूल्ये ASME B36.10 वेल्डेड आणि सीमलेस फोर्ज्ड स्टील पाईपमध्ये परिभाषित केली आहेत.
पाईपचे मटेरियल निर्दिष्ट करताना आणि पूर्वी चर्चा केलेली गणना करताना, हे सुनिश्चित करणे महत्त्वाचे आहे की गणनेमध्ये वापरलेली कमाल अनुज्ञेय ताण मूल्ये निर्दिष्ट मटेरियलशी जुळतात. उदाहरणार्थ, जर A312 304 स्टेनलेस स्टील पाईपऐवजी चुकीने A312 304L स्टेनलेस स्टील पाईप निर्दिष्ट केला गेला, तर दोन्ही मटेरियलमधील कमाल अनुज्ञेय ताण मूल्यांमधील लक्षणीय फरकामुळे दिलेली भिंतीची जाडी अपुरी असू शकते. त्याचप्रमाणे, पाईपच्या उत्पादनाची पद्धत योग्यरित्या निर्दिष्ट केली पाहिजे. उदाहरणार्थ, जर गणनेसाठी सीमलेस पाईपचे कमाल अनुज्ञेय ताण मूल्य वापरले जात असेल, तर सीमलेस पाईप निर्दिष्ट केला पाहिजे. अन्यथा, उत्पादक/इन्स्टॉलर सीम वेल्डेड पाईप देऊ शकतात, ज्यामुळे कमी कमाल अनुज्ञेय ताण मूल्यांमुळे भिंतीची जाडी अपुरी पडू शकते.
उदाहरणार्थ, समजा पाईपलाईनचे डिझाइन तापमान ३००°F आणि डिझाइन दाब १,२०० psig आहे. २" आणि ३" व्यासाच्या पाईपलाईनसाठी कार्बन स्टील (A53 ग्रेड B सीमलेस) वायर वापरली जाईल. ASME B31.1 समीकरण ९ च्या आवश्यकता पूर्ण करण्यासाठी योग्य पाईपिंग योजना निश्चित करा. सर्वप्रथम, डिझाइनच्या अटी स्पष्ट केल्या आहेत:
पुढे, तक्ता A-1 मधून वरील डिझाइन तापमानांवर A53 ग्रेड B साठी कमाल अनुज्ञेय ताण मूल्ये निश्चित करा. लक्षात घ्या की सीमलेस पाईपचे मूल्य वापरले आहे कारण सीमलेस पाईप निर्दिष्ट केला आहे:
जाडीसाठीची सवलत देखील जोडणे आवश्यक आहे. या अनुप्रयोगासाठी, १/१६ इंच गंज सवलत गृहीत धरली आहे. एक स्वतंत्र मिलिंग टॉलरन्स नंतर जोडला जाईल.
३ इंच. पाईप प्रथम निर्दिष्ट केला जाईल. शेड्यूल ४० पाईप आणि १२.५% मिलिंग टॉलरन्स गृहीत धरून, कमाल दाबाची गणना करा:
वर नमूद केलेल्या डिझाइनच्या अटींनुसार, ३ इंची ट्यूबसाठी शेड्यूल ४० पाईप समाधानकारक आहे. पुढे, २ इंची तपासा. पाईपलाईनसाठी तीच गृहीतके वापरली आहेत:
२ इंच. वर नमूद केलेल्या डिझाइनच्या अटींनुसार, पाइपिंगला शेड्यूल ४० पेक्षा जास्त जाडीची आवश्यकता असेल. २ इंच वापरून पहा. शेड्यूल ८० पाइप्स:
दाब डिझाइनमध्ये पाईपच्या भिंतीची जाडी हा अनेकदा मर्यादा घालणारा घटक असला तरी, वापरलेली फिटिंग्ज, घटक आणि जोडण्या निर्दिष्ट डिझाइन परिस्थितीसाठी योग्य आहेत याची पडताळणी करणे महत्त्वाचे आहे.
सर्वसाधारण नियमानुसार, परिच्छेद 104.2, 104.7.1, 106 आणि 107 नुसार, तक्ता 126.1 मध्ये सूचीबद्ध मानकांनुसार उत्पादित केलेले सर्व व्हॉल्व्ह, फिटिंग्ज आणि इतर दाब-धारण करणारे घटक सामान्य कार्यान्वयन परिस्थितीत किंवा त्या मानकांमध्ये निर्दिष्ट केलेल्या दाब-तापमान रेटिंगच्या खाली वापरण्यासाठी योग्य मानले जातील. वापरकर्त्यांनी हे लक्षात ठेवावे की, जर काही मानके किंवा उत्पादक ASME B31.1 मध्ये निर्दिष्ट केलेल्यांपेक्षा सामान्य कार्यान्वयनातील विचलनांवर अधिक कठोर मर्यादा लादत असतील, तर त्या कठोर मर्यादा लागू होतील.
पाईपच्या छेदनबिंदूंवर, तक्ता १२६.१ मध्ये सूचीबद्ध मानकांनुसार तयार केलेले टी, ट्रान्सव्हर्स, क्रॉस, ब्रांच वेल्डेड जॉइंट्स इत्यादी वापरण्याची शिफारस केली जाते. काही प्रकरणांमध्ये, पाईपलाईनच्या छेदनबिंदूंना विशिष्ट ब्रांच कनेक्शन्सची आवश्यकता असू शकते. दाब सहन करण्यासाठी पुरेसे पाईपिंग मटेरियल उपलब्ध आहे याची खात्री करण्यासाठी, परिच्छेद १०४.३.१ मध्ये ब्रांच कनेक्शन्ससाठी अतिरिक्त आवश्यकता दिलेल्या आहेत.
डिझाइन सोपे करण्यासाठी, डिझाइनर ASME B16.5 'पाईप फ्लेंजेस आणि फ्लेंज जॉइंट्स' मध्ये नमूद केलेल्या विशिष्ट सामग्रीसाठीच्या दाब-तापमान वर्गाद्वारे परिभाषित केलेल्या विशिष्ट दाब वर्गाचे (उदा. ASME वर्ग 150, 300, इत्यादी) फ्लेंज रेटिंग पूर्ण करण्यासाठी, किंवा तक्ता 126.1 मध्ये सूचीबद्ध केलेल्या तत्सम मानकांनुसार डिझाइनर उच्च पातळीवर सेट करणे निवडू शकतो. जोपर्यंत यामुळे भिंतीच्या जाडीत किंवा इतर घटकांच्या डिझाइनमध्ये अनावश्यक वाढ होत नाही, तोपर्यंत हे स्वीकारार्ह आहे.
दाब, तापमान आणि बाह्य शक्तींचा प्रभाव पडल्यानंतरही पाईपिंग प्रणालीची संरचनात्मक अखंडता टिकून राहील याची खात्री करणे, हा पाईपिंग डिझाइनचा एक महत्त्वाचा भाग आहे. डिझाइन प्रक्रियेमध्ये प्रणालीच्या संरचनात्मक अखंडतेकडे अनेकदा दुर्लक्ष केले जाते आणि जर ते व्यवस्थित केले नाही, तर ते डिझाइनमधील सर्वात महागड्या भागांपैकी एक ठरू शकते. संरचनात्मक अखंडतेवर प्रामुख्याने दोन ठिकाणी चर्चा केली आहे, परिच्छेद १०४.८: पाईपलाईन घटकांचे विश्लेषण आणि परिच्छेद ११९: प्रसरण आणि लवचिकता.
परिच्छेद १०४.८ मध्ये, पाइपिंग प्रणाली कोड-अनुज्ञेय ताणांचे उल्लंघन करते की नाही हे ठरवण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या मूलभूत कोड सूत्रांची यादी दिली आहे. या कोड समीकरणांना सामान्यतः सतत भार, प्रासंगिक भार आणि विस्थापन भार म्हणून ओळखले जाते. स्थिर भार म्हणजे पाइपिंग प्रणालीवरील दाब आणि वजनाचा परिणाम होय. आकस्मिक भार म्हणजे सतत भार आणि त्यासोबतच संभाव्य वाऱ्याचा भार, भूकंपाचा भार, भूभागाचा भार आणि इतर अल्पकालीन भार यांचा समावेश होतो. असे गृहीत धरले जाते की लागू केलेला प्रत्येक आकस्मिक भार एकाच वेळी इतर आकस्मिक भारांवर कार्य करणार नाही, त्यामुळे विश्लेषणाच्या वेळी प्रत्येक आकस्मिक भार एक स्वतंत्र भार स्थिती असेल. विस्थापन भार म्हणजे औष्णिक वाढ, कार्यान्वयनादरम्यान उपकरणांचे विस्थापन किंवा इतर कोणत्याही विस्थापन भाराचा परिणाम होय.
परिच्छेद ११९ मध्ये पाइपिंग सिस्टीममधील पाइपचा विस्तार आणि लवचिकता कशी हाताळावी आणि प्रतिक्रिया भार कसे निश्चित करावे यावर चर्चा केली आहे. पाइपिंग सिस्टीमची लवचिकता बहुतेकदा उपकरणांच्या जोडणीच्या ठिकाणी सर्वात महत्त्वाची असते, कारण बहुतेक उपकरणांची जोडणी केवळ जोडणीच्या ठिकाणी लावलेले किमान बल आणि क्षण सहन करू शकते. बहुतेक प्रकरणांमध्ये, पाइपिंग सिस्टीमच्या औष्णिक वाढीचा प्रतिक्रिया भारावर सर्वात मोठा परिणाम होतो, म्हणून सिस्टीममधील औष्णिक वाढ त्यानुसार नियंत्रित करणे महत्त्वाचे आहे.
पाइपिंग प्रणालीची लवचिकता लक्षात घेऊन आणि प्रणालीला योग्य आधार मिळावा हे सुनिश्चित करण्यासाठी, तक्ता १२१.५ नुसार स्टीलच्या पाईप्सना आधार देणे ही एक चांगली पद्धत आहे. जर डिझाइनरने या तक्त्यासाठी प्रमाणित आधार अंतराची पूर्तता करण्याचा प्रयत्न केला, तर त्यामुळे तीन गोष्टी साध्य होतात: स्व-वजनामुळे होणारे विचलन कमी होते, स्थिर भार कमी होतो आणि विस्थापन भारांसाठी उपलब्ध ताण वाढतो. जर डिझाइनरने तक्ता १२१.५ नुसार आधार दिला, तर सामान्यतः ट्यूबच्या आधारांमध्ये १/८ इंचापेक्षा कमी स्व-वजनामुळे विस्थापन किंवा झोळ निर्माण होतो. स्व-वजनामुळे होणारे विचलन कमी केल्याने वाफ किंवा वायू वाहून नेणाऱ्या पाईप्समध्ये संक्षेपण (condensation) होण्याची शक्यता कमी होण्यास मदत होते. तक्ता १२१.५ मधील अंतराच्या शिफारसींचे पालन केल्याने डिझाइनरला पाइपिंगमधील स्थिर ताण कोडच्या सततच्या अनुज्ञेय मूल्याच्या अंदाजे ५०% पर्यंत कमी करता येतो. समीकरण १बी नुसार, विस्थापन भारांसाठी अनुज्ञेय ताण हा स्थिर भारांच्या व्यस्त प्रमाणात असतो. त्यामुळे, स्थिर भार कमी करून, विस्थापन ताण सहनशीलता वाढवता येते. जास्तीत जास्त केले जावे. पाईप सपोर्टसाठी शिफारस केलेले अंतर आकृती 3 मध्ये दाखवले आहे.
पाइपिंग सिस्टीमवरील प्रतिक्रिया भारांचा (reaction loads) योग्य विचार केला गेला आहे आणि कोडनुसार आवश्यक ताण (stresses) पूर्ण केले जात आहेत, हे सुनिश्चित करण्यासाठी, सिस्टीमचे संगणक-सहाय्यित पाइपिंग ताण विश्लेषण (computer-aided piping stress analysis) करणे ही एक सामान्य पद्धत आहे. पाइपलाइन ताण विश्लेषणासाठी अनेक वेगवेगळे सॉफ्टवेअर पॅकेजेस उपलब्ध आहेत, जसे की बेंटले ऑटोपाइप (Bentley AutoPIPE), इंटरग्राफ सीझर II (Intergraph Caesar II), पाइपिंग सोल्युशन्स ट्राय-फ्लेक्स (Piping Solutions Tri-Flex), किंवा इतर व्यावसायिकरित्या उपलब्ध पॅकेजेस. संगणक-सहाय्यित पाइपिंग ताण विश्लेषण वापरण्याचा फायदा हा आहे की, यामुळे डिझाइनरला सहज पडताळणीसाठी पाइपिंग सिस्टीमचे एक फायनाइट एलिमेंट मॉडेल (finite element model) तयार करता येते आणि संरचनेत (configuration) आवश्यक बदल करण्याची क्षमता मिळते. आकृती ४ मध्ये पाइपलाइनच्या एका भागाचे मॉडेलिंग आणि विश्लेषण करण्याचे उदाहरण दाखवले आहे.
नवीन प्रणालीची रचना करताना, प्रणाली रचनाकार सामान्यतः असे नमूद करतात की सर्व पाइपिंग आणि घटक वापरल्या जाणाऱ्या कोणत्याही संहितेनुसार आवश्यकतेनुसार तयार केले जावेत, वेल्ड केले जावेत, एकत्र जोडले जावेत, इत्यादी. तथापि, काही रेट्रोफिट्स किंवा इतर अनुप्रयोगांमध्ये, अध्याय V मध्ये वर्णन केल्यानुसार, विशिष्ट उत्पादन तंत्रांवर मार्गदर्शन करण्यासाठी एका नियुक्त अभियंत्याची मदत घेणे फायदेशीर ठरू शकते.
रेट्रोफिट ॲप्लिकेशन्समध्ये आढळणारी एक सामान्य समस्या म्हणजे वेल्ड प्रीहीट (परिच्छेद १३१) आणि पोस्ट-वेल्ड हीट ट्रीटमेंट (परिच्छेद १३२). इतर फायद्यांव्यतिरिक्त, या हीट ट्रीटमेंट्सचा उपयोग ताण कमी करण्यासाठी, तडे जाण्यापासून रोखण्यासाठी आणि वेल्डची ताकद वाढवण्यासाठी केला जातो. प्री-वेल्ड आणि पोस्ट-वेल्ड हीट ट्रीटमेंटच्या आवश्यकतांवर परिणाम करणाऱ्या बाबींमध्ये खालील गोष्टींचा समावेश होतो, परंतु त्या इतक्यापुरत्याच मर्यादित नाहीत: पी नंबर ग्रुपिंग, मटेरियल केमिस्ट्री आणि वेल्ड करायच्या जॉइंटवरील मटेरियलची जाडी. अनिवार्य परिशिष्ट 'अ' मध्ये सूचीबद्ध केलेल्या प्रत्येक मटेरियलला एक पी नंबर दिलेला आहे. प्रीहीटिंगसाठी, परिच्छेद १३१ मध्ये वेल्डिंग होण्यापूर्वी बेस मेटलला ज्या किमान तापमानापर्यंत गरम करणे आवश्यक आहे, ते नमूद केले आहे. पीडब्ल्यूएचटीसाठी, तक्ता १३२ मध्ये वेल्ड झोनला धरून ठेवण्यासाठी होल्ड तापमानाची श्रेणी आणि कालावधी दिलेला आहे. गरम करण्याचे आणि थंड करण्याचे दर, तापमान मोजण्याच्या पद्धती, गरम करण्याची तंत्रे आणि इतर प्रक्रिया कोडमध्ये दिलेल्या मार्गदर्शक तत्त्वांचे काटेकोरपणे पालन करूनच केल्या पाहिजेत. योग्यरित्या हीट ट्रीटमेंट न केल्यामुळे वेल्ड केलेल्या भागावर अनपेक्षित प्रतिकूल परिणाम होऊ शकतात.
दाबयुक्त पाइपिंग सिस्टीममधील चिंतेचा आणखी एक संभाव्य विषय म्हणजे पाइपचे वाकणे. पाइप वाकवल्यामुळे त्याची जाडी कमी होऊ शकते, ज्यामुळे जाडी अपुरी पडते. परिच्छेद १०२.४.५ नुसार, सरळ पाइपसाठी किमान जाडी मोजण्याकरिता वापरल्या जाणाऱ्या सूत्राप्रमाणेच किमान जाडी असेल, तर कोड वाकण्यास परवानगी देतो. सामान्यतः, जाडी विचारात घेण्यासाठी काही सवलत जोडली जाते. तक्ता १०२.४.५ मध्ये वेगवेगळ्या वाकण्याच्या त्रिज्यांसाठी शिफारस केलेल्या वाकण कमी करण्याच्या सवलती दिलेल्या आहेत. वाकण्यासाठी वाकवण्यापूर्वी आणि/किंवा वाकवल्यानंतर उष्णता उपचारांची आवश्यकता असू शकते. परिच्छेद १२९ मध्ये एल्बोच्या निर्मितीबद्दल मार्गदर्शन दिलेले आहे.
अनेक दाब पाईप प्रणालींमध्ये, प्रणालीतील अतिदाब टाळण्यासाठी सुरक्षा झडप किंवा आराम झडप बसवणे आवश्यक असते. अशा उपयोगांसाठी, ऐच्छिक परिशिष्ट II: सुरक्षा झडप स्थापना रचना नियम हे एक अत्यंत मौल्यवान परंतु काहीवेळा फारसे ज्ञात नसलेले संसाधन आहे.
परिच्छेद II-1.2 नुसार, सुरक्षा झडपा वायू किंवा वाफेच्या सेवेसाठी पूर्णपणे उघडणाऱ्या पॉप-अप क्रियेने वैशिष्ट्यीकृत असतात, तर सुरक्षा झडपा अपस्ट्रीम स्थिर दाबाच्या सापेक्ष उघडतात आणि प्रामुख्याने द्रव सेवेसाठी वापरल्या जातात.
सेफ्टी व्हॉल्व्ह युनिट्सची वैशिष्ट्ये ते ओपन डिस्चार्ज सिस्टीम आहेत की क्लोज्ड डिस्चार्ज सिस्टीम आहेत यावरून ठरतात. ओपन एक्झॉस्टमध्ये, सेफ्टी व्हॉल्व्हच्या आउटलेटवरील एल्बो सामान्यतः एक्झॉस्ट पाईपमधून वातावरणात वायू बाहेर टाकतो. सामान्यतः, यामुळे बॅक प्रेशर कमी होतो. जर एक्झॉस्ट पाईपमध्ये पुरेसा बॅक प्रेशर तयार झाला, तर एक्झॉस्ट वायूचा काही भाग एक्झॉस्ट पाईपच्या इनलेट टोकातून बाहेर टाकला जाऊ शकतो किंवा बॅकफ्लश केला जाऊ शकतो. ब्लोबॅक टाळण्यासाठी एक्झॉस्ट पाईपचा आकार पुरेसा मोठा असावा. क्लोज्ड व्हेंट ॲप्लिकेशन्समध्ये, व्हेंट लाईनमध्ये हवेच्या संपीडनामुळे (compression) रिलीफ व्हॉल्व्हच्या आउटलेटवर दाब वाढतो, ज्यामुळे दाब लहरी (pressure waves) पसरण्याची शक्यता असते. परिच्छेद II-2.2.2 मध्ये, अशी शिफारस केली आहे की क्लोज्ड डिस्चार्ज लाईनचा डिझाइन दाब हा स्थिर स्थितीतील कार्यरत दाबापेक्षा (steady state working pressure) किमान दोन पटीने जास्त असावा. आकृती ५ आणि ६ मध्ये सेफ्टी व्हॉल्व्हची स्थापना अनुक्रमे उघड्या आणि बंद स्थितीत दर्शविली आहे.
परिच्छेद II-2 मध्ये सारांशित केल्यानुसार, सुरक्षा झडपांच्या स्थापनेवर विविध बलांचा प्रभाव पडू शकतो. या बलांमध्ये औष्णिक प्रसरणाचे परिणाम, एकाच वेळी वायू बाहेर टाकणाऱ्या अनेक रिलीफ व्हॉल्व्हची आंतरक्रिया, भूकंपीय आणि/किंवा कंपनाचे परिणाम, आणि दाबमुक्तीच्या घटनांदरम्यानच्या दाबाचे परिणाम यांचा समावेश होतो. जरी सुरक्षा झडपेच्या आउटलेटपर्यंतचा डिझाइन दाब डाउन पाईपच्या डिझाइन दाबाशी जुळला पाहिजे, तरी डिस्चार्ज सिस्टीममधील डिझाइन दाब हा डिस्चार्ज सिस्टीमच्या संरचनेवर आणि सुरक्षा झडपेच्या वैशिष्ट्यांवर अवलंबून असतो. खुल्या आणि बंद डिस्चार्ज सिस्टीमसाठी डिस्चार्ज एल्बो, डिस्चार्ज पाईप इनलेट आणि डिस्चार्ज पाईप आउटलेट येथील दाब आणि वेग निश्चित करण्यासाठीची समीकरणे परिच्छेद II-2.2 मध्ये दिलेली आहेत. या माहितीचा वापर करून, एक्झॉस्ट सिस्टीममधील विविध बिंदूंवरील प्रतिक्रिया बलांची गणना करून त्यांचा हिशोब ठेवला जाऊ शकतो.
ओपन डिस्चार्ज ॲप्लिकेशनसाठी एक उदाहरण समस्या परिच्छेद II-7 मध्ये दिली आहे. रिलीफ व्हॉल्व्ह डिस्चार्ज सिस्टीममधील प्रवाहाची वैशिष्ट्ये मोजण्यासाठी इतर पद्धती अस्तित्वात आहेत, आणि वाचकाला सावध केले जाते की वापरलेली पद्धत पुरेशी सुरक्षित आहे याची पडताळणी करावी. अशीच एक पद्धत जी.एस. लियाओ यांनी 'जर्नल ऑफ इलेक्ट्रिकल इंजिनिअरिंग' मध्ये ऑक्टोबर १९७५ मध्ये ASME द्वारे प्रकाशित "पॉवर प्लांट सेफ्टी अँड प्रेशर रिलीफ व्हॉल्व्ह एक्झॉस्ट ग्रुप ॲनालिसिस" मध्ये वर्णन केली आहे.
सेफ्टी व्हॉल्व्हचे स्थान असे असावे की कोणत्याही वळणापासून सरळ पाईपचे किमान अंतर राखले जाईल. हे किमान अंतर परिच्छेद II-5.2.1 मध्ये परिभाषित केल्यानुसार प्रणालीच्या सेवेवर आणि भूमितीवर अवलंबून असते. एकापेक्षा जास्त रिलीफ व्हॉल्व्ह असलेल्या प्रतिष्ठापनांसाठी, व्हॉल्व्ह शाखा जोडणीसाठी शिफारस केलेले अंतर हे शाखा आणि सेवा पाईपिंगच्या त्रिज्येवर अवलंबून असते, जसे की तक्ता D-1 च्या टीप (10)(c) मध्ये दर्शविले आहे. परिच्छेद II-5.7.1 नुसार, औष्णिक प्रसरण आणि भूकंपाच्या आंतरक्रियांचे परिणाम कमी करण्यासाठी, रिलीफ व्हॉल्व्ह डिस्चार्जवर असलेले पाईपिंग सपोर्ट्स लगतच्या संरचनेऐवजी ऑपरेटिंग पाईपिंगला जोडणे आवश्यक असू शकते. सेफ्टी व्हॉल्व्ह असेंब्लीच्या डिझाइनमधील या आणि इतर डिझाइन विचारांचा सारांश परिच्छेद II-5 मध्ये आढळू शकतो.
साहजिकच, या लेखाच्या मर्यादेत ASME B31 च्या सर्व डिझाइन आवश्यकतांचा समावेश करणे शक्य नाही. परंतु दाब पाइपिंग प्रणालीच्या डिझाइनमध्ये सहभागी असलेल्या कोणत्याही नियुक्त अभियंत्याला किमान या डिझाइन कोडची माहिती असायलाच हवी. आशा आहे की, वरील माहितीमुळे वाचकांना ASME B31 हे एक अधिक मौल्यवान आणि सहज उपलब्ध होणारे साधन वाटेल.
मोंटे के. एंगेलकेमियर हे स्टॅनले कन्सल्टंट्समध्ये प्रकल्प प्रमुख आहेत. एंगेलकेमियर हे आयोवा इंजिनिअरिंग सोसायटी, NSPE आणि ASME चे सदस्य असून, ते B31.1 इलेक्ट्रिकल पायपिंग कोड समिती आणि उपसमितीवर कार्यरत आहेत. त्यांना पायपिंग सिस्टीम लेआउट, डिझाइन, ब्रेसिंग मूल्यांकन आणि ताण विश्लेषणामध्ये १२ वर्षांपेक्षा जास्त प्रत्यक्ष अनुभव आहे. मॅट विल्की हे स्टॅनले कन्सल्टंट्समध्ये मेकॅनिकल इंजिनिअर आहेत. त्यांना विविध युटिलिटी, नगरपालिका, संस्थात्मक आणि औद्योगिक ग्राहकांसाठी पायपिंग सिस्टीम डिझाइन करण्याचा ६ वर्षांपेक्षा जास्त व्यावसायिक अनुभव आहे आणि ते ASME व आयोवा इंजिनिअरिंग सोसायटीचे सदस्य आहेत.
या मजकुरात समाविष्ट असलेल्या विषयांवर तुम्हाला अनुभव आणि कौशल्य आहे का? तुम्ही आमच्या CFE मीडिया संपादकीय टीममध्ये योगदान देण्याचा विचार करावा आणि तुम्हाला व तुमच्या कंपनीला पात्र असलेली मान्यता मिळवावी. प्रक्रिया सुरू करण्यासाठी येथे क्लिक करा.