La proiectarea unui sistem de conducte sub presiune, inginerul de proiectare va specifica adesea că sistemul de conducte trebuie să fie conform uneia sau mai multor părți ale Codului de conducte sub presiune ASME B31. Cum respectă inginerii cerințele codului atunci când proiectează sisteme de conducte?
În primul rând, inginerul trebuie să determine ce specificație de proiectare ar trebui selectată. Pentru sistemele de conducte sub presiune, aceasta nu se limitează neapărat la ASME B31. Alte coduri emise de ASME, ANSI, NFPA sau alte organizații de guvernare pot fi guvernate de locația proiectului, aplicație etc. În ASME B31, există în prezent șapte secțiuni separate în vigoare.
ASME B31.1 Conducte electrice: Această secțiune acoperă conductele din centralele electrice, instalațiile industriale și instituționale, sistemele de încălzire geotermală și sistemele de încălzire și răcire centrală și centralizată. Aceasta include conductele exterioare ale cazanelor și exterioare ale celor fără cazan, utilizate pentru instalarea cazanelor ASME Secțiunea I. Această secțiune nu se aplică echipamentelor acoperite de Codul ASME pentru cazane și recipiente sub presiune, anumitor conducte de distribuție a încălzirii și răcirii la joasă presiune și diverselor alte sisteme descrise în paragraful 100.1.3 din ASME B31.1. Originile ASME B31.1 pot fi urmărite până în anii 1920, prima ediție oficială fiind publicată în 1935. Rețineți că prima ediție, inclusiv anexele, avea mai puțin de 30 de pagini, iar ediția actuală are peste 300 de pagini.
ASME B31.3 Conducte de proces: Această secțiune acoperă conductele din rafinării; fabrici chimice, farmaceutice, textile, de hârtie, semiconductori și criogenice; și fabrici și terminale de procesare asociate. Această secțiune este foarte similară cu ASME B31.1, în special în ceea ce privește calcularea grosimii minime a peretelui pentru țevile drepte. Această secțiune a făcut inițial parte din B31.1 și a fost publicată pentru prima dată separat în 1959.
ASME B31.4 Sisteme de transport prin conducte pentru lichide și nămol: Această secțiune acoperă conductele care transportă în principal produse lichide între instalații și terminale, precum și în terminale, stații de pompare, condiționare și măsurare. Această secțiune a făcut inițial parte din B31.1 și a fost publicată pentru prima dată separat în 1959.
ASME B31.5 Conducte de refrigerare și componente de transfer de căldură: Această secțiune acoperă conductele pentru agenți frigorifici și agenți de răcire secundari. Această parte a făcut inițial parte din B31.1 și a fost lansată pentru prima dată separat în 1962.
ASME B31.8 Sisteme de conducte pentru transportul și distribuția gazelor: Acestea includ conducte pentru transportul în principal al produselor gazoase între surse și terminale, inclusiv compresoare, stații de condiționare și măsurare; și conducte de colectare a gazelor. Această secțiune a făcut inițial parte din B31.1 și a fost publicată pentru prima dată separat în 1955.
ASME B31.9 Conducte pentru instalații sanitare în clădiri: Această secțiune acoperă conductele întâlnite în mod obișnuit în clădirile industriale, instituționale, comerciale și publice; și locuințele cu mai multe unități care nu necesită dimensiunile, presiunea și intervalele de temperatură acoperite în ASME B31.1. Această secțiune este similară cu ASME B31.1 și B31.3, dar este mai puțin conservatoare (în special la calcularea grosimii minime a peretelui) și conține mai puține detalii. Este limitată la aplicații de joasă presiune și temperatură joasă, așa cum este indicat în ASME B31.9 paragraful 900.1.2. Aceasta a fost publicată pentru prima dată în 1982.
ASME B31.12 Conducte și instalații de conducte pentru hidrogen: Această secțiune acoperă instalațiile de conducte pentru serviciul de hidrogen gazos și lichid, precum și instalațiile de conducte pentru serviciul de hidrogen gazos. Această secțiune a fost publicată pentru prima dată în 2008.
Codul de proiectare care ar trebui utilizat depinde în cele din urmă de proprietar. Introducerea la ASME B31 prevede: „Este responsabilitatea proprietarului să selecteze secțiunea de cod care se apropie cel mai mult de instalația de conducte propusă”. În unele cazuri, „se pot aplica mai multe secțiuni de cod diferitelor secțiuni ale instalației”.
Ediția din 2012 a standardului ASME B31.1 va servi drept referință principală pentru discuțiile ulterioare. Scopul acestui articol este de a ghida inginerul de proiectare prin câțiva dintre principalii pași în proiectarea unui sistem de conducte sub presiune conform ASME B31. Respectarea instrucțiunilor din ASME B31.1 oferă o bună reprezentare a proiectării generale a sistemului. Metode de proiectare similare sunt utilizate dacă se respectă ASME B31.3 sau B31.9. Restul standardului ASME B31 este utilizat în aplicații mai restrânse, în principal pentru sisteme sau aplicații specifice și nu va fi discutat în continuare. Deși etapele cheie din procesul de proiectare vor fi evidențiate aici, această discuție nu este exhaustivă și codul complet ar trebui întotdeauna menționat în timpul proiectării sistemului. Toate referințele la text se referă la ASME B31.1, cu excepția cazului în care se specifică altfel.
După selectarea codului corect, proiectantul sistemului trebuie să revizuiască și orice cerințe de proiectare specifice sistemului. Paragraful 122 (Partea 6) prevede cerințe de proiectare legate de sistemele întâlnite în mod obișnuit în aplicațiile de conducte electrice, cum ar fi sistemele de abur, alimentare cu apă, purjare și evacuare, conductele de instrumentație și sistemele de reliefare a presiunii. ASME B31.3 conține paragrafe similare cu ASME B31.1, dar cu mai puține detalii. Considerațiile din paragraful 122 includ cerințele de presiune și temperatură specifice sistemului, precum și diverse limitări jurisdicționale delimitate între corpul cazanului, conductele externe ale cazanului și conductele externe care nu sunt cazan, conectate la conductele cazanului ASME Secțiunea I. Definiție. Figura 2 prezintă aceste limitări ale cazanului cu tambur.
Proiectantul sistemului trebuie să determine presiunea și temperatura la care va funcționa sistemul și condițiile pe care sistemul trebuie să le îndeplinească.
Conform paragrafului 101.2, presiunea internă de proiectare nu trebuie să fie mai mică decât presiunea maximă continuă de lucru (MSOP) din sistemul de conducte, inclusiv efectul presiunii statice. Conductele supuse presiunii externe trebuie proiectate pentru presiunea diferențială maximă așteptată în condiții de funcționare, oprire sau testare. În plus, trebuie luat în considerare impactul asupra mediului. Conform paragrafului 101.4, dacă răcirea fluidului este susceptibilă de a reduce presiunea din conductă sub presiunea atmosferică, conducta trebuie proiectată să reziste la presiunea externă sau trebuie luate măsuri pentru a rupe vidul. În situațiile în care expansiunea fluidului poate crește presiunea, sistemele de conducte trebuie proiectate să reziste la presiunea crescută sau trebuie luate măsuri pentru a reduce excesul de presiune.
Începând cu Secțiunea 101.3.2, temperatura metalului pentru proiectarea conductelor trebuie să fie reprezentativă pentru condițiile maxime susținute așteptate. Pentru simplitate, se presupune în general că temperatura metalului este egală cu temperatura fluidului. Dacă se dorește, se poate utiliza temperatura medie a metalului atâta timp cât temperatura peretelui exterior este cunoscută. De asemenea, trebuie acordată o atenție deosebită fluidelor extrase prin schimbătoare de căldură sau din echipamentele de ardere pentru a se asigura că sunt luate în considerare cele mai nefavorabile condiții de temperatură.
Adesea, proiectanții adaugă o marjă de siguranță la presiunea și/sau temperatura maximă de lucru. Mărimea marjei depinde de aplicație. De asemenea, este important să se ia în considerare constrângerile materialelor atunci când se determină temperatura de proiectare. Specificarea unor temperaturi ridicate de proiectare (mai mari de 750 F) poate necesita utilizarea de materiale aliate, în locul oțelului carbon, mai standard. Valorile de solicitare din Anexa A obligatorie sunt furnizate numai pentru temperaturile admise pentru fiecare material. De exemplu, oțelul carbon poate oferi doar valori de solicitare de până la 800 F. Expunerea prelungită a oțelului carbon la temperaturi peste 800 F poate provoca carbonizarea țevii, făcând-o mai fragilă și predispusă la defectare. Dacă funcționează la peste 800 F, trebuie luată în considerare și deteriorarea accelerată prin fluaj asociată cu oțelul carbon. Consultați paragraful 124 pentru o discuție completă despre limitele de temperatură ale materialelor.
Uneori, inginerii pot specifica și presiuni de testare pentru fiecare sistem. Paragraful 137 oferă îndrumări privind testarea la stres. De obicei, testarea hidrostatică va fi specificată la 1,5 ori presiunea de proiectare; cu toate acestea, tensiunile circulare și longitudinale din conducte nu trebuie să depășească 90% din rezistența la curgere a materialului din paragraful 102.3.3 (B) în timpul testului de presiune. Pentru unele sisteme de conducte externe care nu sunt cazane, testarea scurgerilor în timpul funcționării poate fi o metodă mai practică de verificare a scurgerilor din cauza dificultăților de izolare a părților sistemului sau pur și simplu pentru că configurația sistemului permite o testare simplă a scurgerilor în timpul funcționării inițiale. Sunt de acord, acest lucru este acceptabil.
Odată ce condițiile de proiectare sunt stabilite, se poate specifica conducta. Primul lucru care trebuie decis este ce material să fie utilizat. După cum am menționat anterior, diferite materiale au limite de temperatură diferite. Paragraful 105 prevede restricții suplimentare pentru diverse materiale de conducte. Selectarea materialelor depinde și de fluidul sistemului, cum ar fi aliajele de nichel în aplicațiile de conducte chimice corozive, oțelul inoxidabil pentru a furniza aer curat pentru instrumente sau oțelul carbon cu un conținut ridicat de crom (mai mare de 0,1%) pentru a preveni coroziunea accelerată prin curgere. Coroziunea accelerată prin curgere (FAC) este un fenomen de eroziune/coroziune care s-a dovedit a provoca subțierea severă a pereților și defectarea conductelor în unele dintre cele mai critice sisteme de conducte. Neevaluarea corectă a subțierii componentelor instalațiilor sanitare poate avea și a avut consecințe grave, cum ar fi în 2007, când o conductă de desupraîncălzire de la centrala electrică IATAN a KCP&L a spart, ucigând doi muncitori și rănind grav un al treilea.
Ecuația 7 și ecuația 9 din paragraful 104.1.1 definesc grosimea minimă necesară a peretelui și, respectiv, presiunea maximă de proiectare internă pentru conductele drepte supuse presiunii interne. Variabilele din aceste ecuații includ tensiunea maximă admisibilă (din Anexa A obligatorie), diametrul exterior al conductei, factorul de material (așa cum se arată în Tabelul 104.1.2 (A)) și orice adaosuri suplimentare de grosime (așa cum este descris mai jos). Având în vedere numărul mare de variabile implicate, specificarea materialului adecvat pentru conducte, a diametrului nominal și a grosimii peretelui poate fi un proces iterativ care poate include și viteza fluidului, căderea de presiune și costurile conductelor și ale pomparii. Indiferent de aplicație, grosimea minimă necesară a peretelui trebuie verificată.
Se poate adăuga o adaos suplimentar de grosime pentru a compensa diverse motive, inclusiv FAC (factorul de suprafață alunecării). Pot fi necesare adaosuri datorită îndepărtării filetelor, fantelor etc., material necesar pentru realizarea îmbinărilor mecanice. Conform paragrafului 102.4.2, adaosul minim trebuie să fie egal cu adâncimea filetului plus toleranța de prelucrare. De asemenea, poate fi necesară o adaos pentru a asigura o rezistență suplimentară pentru a preveni deteriorarea țevii, prăbușirea, lăsarea excesivă sau flambajul din cauza sarcinilor suprapuse sau a altor cauze discutate în paragraful 102.4.4. Se pot adăuga adaosuri și pentru a ține cont de îmbinările sudate (paragraful 102.4.3) și coturile (paragraful 102.4.5). În cele din urmă, se pot adăuga toleranțe pentru a compensa coroziunea și/sau eroziunea. Grosimea acestei adaosuri este la discreția proiectantului și trebuie să fie în concordanță cu durata de viață preconizată a conductei, în conformitate cu paragraful 102.4.1.
Anexa IV opțională oferă îndrumări privind controlul coroziunii. Acoperirile de protecție, protecția catodică și izolarea electrică (cum ar fi flanșele izolatoare) sunt toate metode de prevenire a coroziunii externe a conductelor îngropate sau submerse. Inhibitorii de coroziune sau căptușelile pot fi utilizați pentru a preveni coroziunea internă. De asemenea, trebuie avută grijă să se utilizeze apă de testare hidrostatică de puritate corespunzătoare și, dacă este necesar, să se golească complet conductele după testarea hidrostatică.
Grosimea minimă a peretelui țevii sau programul necesar pentru calculele anterioare poate să nu fie constant pe diametrul țevii și poate necesita specificații pentru programe diferite pentru diametre diferite. Valorile adecvate ale programului și grosimii peretelui sunt definite în standardul ASME B36.10 Țevi de oțel forjate sudate și fără sudură.
La specificarea materialului țevii și la efectuarea calculelor discutate anterior, este important să vă asigurați că valorile maxime admisibile ale tensiunii utilizate în calcule corespund materialului specificat. De exemplu, dacă țeava din oțel inoxidabil A312 304L este desemnată incorect ca țeavă din oțel inoxidabil A312 304, grosimea peretelui furnizată poate fi insuficientă din cauza diferenței semnificative dintre valorile maxime admisibile ale tensiunii dintre cele două materiale. De asemenea, metoda de fabricație a țevii trebuie specificată în mod corespunzător. De exemplu, dacă pentru calcul se utilizează valoarea maximă admisibilă a tensiunii pentru țeava fără sudură, trebuie specificată țeava fără sudură. În caz contrar, producătorul/instalatorul poate oferi țeavă sudată prin cusătură, ceea ce poate duce la o grosime insuficientă a peretelui din cauza valorilor maxime admisibile ale tensiunii mai mici.
De exemplu, să presupunem că temperatura de proiectare a conductei este de 300 F și presiunea de proiectare este de 1.200 psig. Se va utiliza sârmă din oțel carbon (A53 Gradul B fără sudură). Se va determina planul de conducte adecvat pentru a se specifica pentru a îndeplini cerințele ASME B31.1 Ecuația 9. Mai întâi, se explică condițiile de proiectare:
Apoi, determinați valorile maxime admisibile ale tensiunii pentru A53 Gradul B la temperaturile de proiectare de mai sus din Tabelul A-1. Rețineți că valoarea pentru țeava fără sudură este utilizată deoarece țeava fără sudură este specificată:
De asemenea, trebuie adăugată o adaos de grosime. Pentru această aplicație, se presupune o adaos de coroziune de 1/16 inch. O toleranță separată de frezare va fi adăugată ulterior.
3 inci. Țeava va fi specificată prima. Presupunând o țeavă Schedule 40 și o toleranță de frezare de 12,5%, calculați presiunea maximă:
Țeava Schedule 40 este satisfăcătoare pentru un tub de 3 inci în condițiile de proiectare specificate mai sus. Apoi, verificați 2 inci. Conducta folosește aceleași ipoteze:
2 inci. În condițiile de proiectare specificate mai sus, conductele vor necesita o grosime a peretelui mai mare decât cea din Schema 40. Încercați 2 inci. Țevi din Schema 80:
Deși grosimea peretelui țevii este adesea factorul limitator în proiectarea sub presiune, este totuși important să se verifice dacă fitingurile, componentele și conexiunile utilizate sunt adecvate pentru condițiile de proiectare specificate.
Ca regulă generală, în conformitate cu paragrafele 104.2, 104.7.1, 106 și 107, toate robinetele, fitingurile și alte componente sub presiune fabricate conform standardelor enumerate în tabelul 126.1 vor fi considerate adecvate pentru utilizare în condiții normale de funcționare sau sub standardele de presiune-temperatură specificate în [numele produsului]. Utilizatorii trebuie să fie conștienți de faptul că, dacă anumite standarde sau producători pot impune limite mai stricte privind abaterile de la funcționarea normală decât cele specificate în ASME B31.1, se vor aplica limitele mai stricte.
La intersecțiile țevilor, se recomandă racorduri în T, transversale, cruci, îmbinări sudate pe ramificații etc., fabricate conform standardelor enumerate în tabelul 126.1. În unele cazuri, intersecțiile conductelor pot necesita racorduri de ramificare unice. Paragraful 104.3.1 prevede cerințe suplimentare pentru racordurile de ramificare pentru a se asigura că există suficient material pentru conducte care să reziste presiunii.
Pentru a simplifica proiectarea, proiectantul poate alege să stabilească condiții de proiectare mai ridicate pentru a îndeplini clasa de flanșă a unei anumite clase de presiune (de exemplu, ASME clasa 150, 300 etc.), așa cum este definită de clasa presiune-temperatură pentru materiale specifice specificate în ASME B16 .5 Flanșe pentru țevi și îmbinări cu flanșă sau standarde similare enumerate în Tabelul 126.1. Acest lucru este acceptabil atâta timp cât nu are ca rezultat o creștere inutilă a grosimii peretelui sau a altor componente de proiectare.
O parte importantă a proiectării conductelor este asigurarea menținerii integrității structurale a sistemului de conducte odată ce sunt aplicate efectele presiunii, temperaturii și forțelor externe. Integritatea structurală a sistemului este adesea trecută cu vederea în procesul de proiectare și, dacă nu este realizată corect, poate fi una dintre cele mai costisitoare părți ale proiectării. Integritatea structurală este discutată în principal în două locuri, Paragraful 104.8: Analiza componentelor conductei și Paragraful 119: Extindere și flexibilitate.
Paragraful 104.8 enumeră formulele de bază ale codului utilizate pentru a determina dacă un sistem de conducte depășește tensiunile admisibile din cod. Aceste ecuații ale codului sunt denumite în mod obișnuit sarcini continue, sarcini ocazionale și sarcini de deplasare. Sarcina susținută este efectul presiunii și greutății asupra unui sistem de conducte. Sarcinile incidentale sunt sarcini continue plus posibilele sarcini ale vântului, sarcini seismice, sarcini ale terenului și alte sarcini pe termen scurt. Se presupune că fiecare sarcină incidentală aplicată nu va acționa asupra altor sarcini incidentale în același timp, astfel încât fiecare sarcină incidentală va fi un caz de încărcare separat în momentul analizei. Sarcinile de deplasare sunt efectele creșterii termice, deplasării echipamentului în timpul funcționării sau oricărei alte sarcini de deplasare.
Punctul 119 discută modul de gestionare a dilatării și flexibilității țevilor în sistemele de conducte și modul de determinare a încărcărilor de reacție. Flexibilitatea sistemelor de conducte este adesea cea mai importantă în conexiunile echipamentelor, deoarece majoritatea conexiunilor echipamentelor pot rezista doar la cantitatea minimă de forță și moment aplicat în punctul de conectare. În majoritatea cazurilor, creșterea termică a sistemului de conducte are cel mai mare efect asupra sarcinii de reacție, așa că este important să se controleze creșterea termică din sistem în mod corespunzător.
Pentru a se asigura flexibilitatea sistemului de conducte și pentru a se asigura că sistemul este susținut corespunzător, este o practică bună să se susțină țevile de oțel în conformitate cu Tabelul 121.5. Dacă un proiectant se străduiește să respecte distanța standard între suporturi pentru acest tabel, acesta realizează trei lucruri: minimizează deformarea proprie, reduce încărcările susținute și crește tensiunea disponibilă pentru încărcările de deplasare. Dacă proiectantul plasează suportul în conformitate cu Tabelul 121.5, va rezulta de obicei o deformare proprie sau o încovoiere între suporturile tuburilor, mai mică de 1/8 inch. Minimizarea deformării proprie ajută la reducerea riscului de condens în țevile care transportă abur sau gaz. Respectarea recomandărilor de distanțare din Tabelul 121.5 permite, de asemenea, proiectantului să reducă tensiunea susținută din conducte la aproximativ 50% din valoarea continuă admisibilă a codului. Conform ecuației 1B, tensiunea admisibilă pentru încărcările de deplasare este invers proporțională cu încărcările susținute. Prin urmare, prin minimizarea încărcării susținute, toleranța la tensiunea de deplasare poate fi maximizată. Distanța recomandată pentru suporturile țevilor este prezentată în Figura 3.
Pentru a asigura luarea în considerare corectă a încărcărilor de reacție ale sistemului de conducte și respectarea solicitărilor din cod, o metodă obișnuită este efectuarea unei analize asistate de calculator a tensiunii în conducte. Există mai multe pachete software diferite de analiză a tensiunii în conducte, cum ar fi Bentley AutoPIPE, Intergraph Caesar II, Piping Solutions Tri-Flex sau unul dintre celelalte pachete disponibile comercial. Avantajul utilizării analizei asistate de calculator a tensiunii în conducte este că permite proiectantului să creeze un model cu elemente finite al sistemului de conducte pentru o verificare ușoară și posibilitatea de a face modificările necesare configurației. Figura 4 prezintă un exemplu de modelare și analiză a unei secțiuni de conductă.
Atunci când proiectează un sistem nou, proiectanții de sisteme specifică de obicei că toate conductele și componentele trebuie fabricate, sudate, asamblate etc., conform cerințelor codului utilizat. Cu toate acestea, în unele modernizări sau alte aplicații, poate fi benefic ca un inginer desemnat să ofere îndrumări cu privire la anumite tehnici de fabricație, așa cum este descris în Capitolul V.
O problemă frecventă întâlnită în aplicațiile de modernizare este preîncălzirea sudurii (paragraful 131) și tratamentul termic post-sudură (paragraful 132). Printre alte beneficii, aceste tratamente termice sunt utilizate pentru a ameliora stresul, a preveni fisurarea și a crește rezistența sudurii. Elementele care afectează cerințele de tratament termic pre-sudură și post-sudură includ, dar nu se limitează la, următoarele: gruparea numerelor P, chimia materialului și grosimea materialului la îmbinarea care urmează să fie sudată. Fiecare material enumerat în Anexa A obligatorie are un număr P atribuit. Pentru preîncălzire, paragraful 131 prevede temperatura minimă la care metalul de bază trebuie încălzit înainte de a putea avea loc sudarea. Pentru PWHT, tabelul 132 prevede intervalul de temperatură de menținere și durata de timp pentru menținerea zonei de sudură. Ratele de încălzire și răcire, metodele de măsurare a temperaturii, tehnicile de încălzire și alte proceduri trebuie să respecte cu strictețe instrucțiunile stabilite în cod. Pot apărea efecte adverse neașteptate asupra zonei sudate din cauza neefectuării unui tratament termic corespunzător.
O altă zonă potențială de îngrijorare în sistemele de conducte sub presiune sunt curbele țevilor. Îndoirea țevilor poate cauza subțierea peretelui, rezultând o grosime insuficientă a acestuia. Conform paragrafului 102.4.5, codul permite curbe atâta timp cât grosimea minimă a peretelui satisface aceeași formulă utilizată pentru a calcula grosimea minimă a peretelui pentru țevile drepte. De obicei, se adaugă o adaos pentru a ține cont de grosimea peretelui. Tabelul 102.4.5 prezintă adaosurile recomandate pentru reducerea curbei pentru diferite raze de curbură. Curbele pot necesita, de asemenea, tratament termic pre-îndoire și/sau post-îndoire. Paragraful 129 oferă îndrumări privind fabricarea coturilor.
Pentru multe sisteme de conducte sub presiune, este necesară instalarea unei supape de siguranță sau a unei supape de suprapresiune pentru a preveni suprapresiunea în sistem. Pentru aceste aplicații, Anexa II opțională: Reguli de proiectare a instalării supapelor de siguranță este o resursă foarte valoroasă, dar uneori puțin cunoscută.
În conformitate cu paragraful II-1.2, supapele de siguranță se caracterizează printr-o acțiune de tip pop-up complet deschise pentru alimentarea cu gaz sau abur, în timp ce supapele de siguranță se deschid în funcție de presiunea statică din amonte și sunt utilizate în principal pentru alimentarea cu lichide.
Unitățile supapelor de siguranță se caracterizează prin faptul că sunt sisteme de evacuare deschise sau închise. Într-o evacuare deschisă, cotul de la ieșirea supapei de siguranță se va evacua de obicei în țeava de evacuare în atmosferă. De obicei, acest lucru va duce la o contrapresiune mai mică. Dacă se creează o contrapresiune suficientă în țeava de evacuare, o parte din gazele de evacuare pot fi expulzate sau rejectate din capătul de intrare al țevii de evacuare. Dimensiunea țevii de evacuare trebuie să fie suficient de mare pentru a preveni refluxul. În aplicațiile cu ventilație închisă, presiunea se acumulează la ieșirea supapei de siguranță datorită compresiei aerului în conducta de ventilație, putând provoca propagarea undelor de presiune. În paragraful II-2.2.2, se recomandă ca presiunea de proiectare a conductei de evacuare închise să fie de cel puțin două ori mai mare decât presiunea de lucru în stare staționară. Figurile 5 și 6 prezintă instalarea supapei de siguranță deschisă, respectiv închisă.
Instalațiile de supape de siguranță pot fi supuse la diverse forțe, așa cum sunt rezumate în paragraful II-2. Aceste forțe includ efectele de dilatare termică, interacțiunea mai multor supape de siguranță care aerisesc simultan, efectele seismice și/sau vibrațiile și efectele presiunii în timpul evenimentelor de depresurizare. Deși presiunea de proiectare până la ieșirea supapei de siguranță ar trebui să corespundă presiunii de proiectare a conductei de evacuare, presiunea de proiectare din sistemul de refulare depinde de configurația sistemului de refulare și de caracteristicile supapei de siguranță. În paragraful II-2.2 sunt furnizate ecuații pentru determinarea presiunii și vitezei la cotul de refulare, intrarea în conducta de refulare și ieșirea în conducta de refulare pentru sistemele de refulare deschise și închise. Folosind aceste informații, se pot calcula și lua în considerare forțele de reacție în diferite puncte ale sistemului de evacuare.
Un exemplu de problemă pentru o aplicație cu descărcare deschisă este prezentat în paragraful II-7. Există și alte metode pentru calcularea caracteristicilor de curgere în sistemele de descărcare a supapelor de siguranță, iar cititorul este avertizat să verifice dacă metoda utilizată este suficient de conservatoare. O astfel de metodă este descrisă de GS Liao în „Power Plant Safety and Pressure Relief Valve Exhaust Group Analysis”, publicată de ASME în Journal of Electrical Engineering, octombrie 1975.
Supapa de siguranță trebuie amplasată la o distanță minimă de conductă dreaptă față de orice coturi. Această distanță minimă depinde de serviciul și geometria sistemului, așa cum sunt definite în paragraful II-5.2.1. Pentru instalațiile cu mai multe supape de siguranță, distanța recomandată pentru conexiunile ramificației supapelor depinde de razele ramificației și ale conductei de serviciu, așa cum se arată în Nota (10)(c) din Tabelul D-1. În conformitate cu paragraful II-5.7.1, poate fi necesar să se conecteze suporturile de conducte situate la deversarea supapelor de siguranță la conductele de funcționare, mai degrabă decât la structurile adiacente, pentru a minimiza efectele dilatării termice și ale interacțiunilor seismice. Un rezumat al acestor considerații și al altora de proiectare în proiectarea ansamblurilor de supape de siguranță poate fi găsit în paragraful II-5.
Evident, nu este posibil să acoperim toate cerințele de proiectare ale ASME B31 în cadrul acestui articol. Însă orice inginer desemnat implicat în proiectarea unui sistem de conducte sub presiune ar trebui să fie cel puțin familiarizat cu acest cod de proiectare. Sperăm că, având în vedere informațiile de mai sus, cititorii vor găsi ASME B31 o resursă mai valoroasă și mai accesibilă.
Monte K. Engelkemier este liderul de proiect la Stanley Consultants. Engelkemier este membru al Societății de Inginerie din Iowa, NSPE și ASME și face parte din Comitetul și Subcomitetul Codului de Conducte Electrice B31.1. Are peste 12 ani de experiență practică în proiectarea, proiectarea, evaluarea contravântuirii și analiza solicitărilor sistemelor de conducte. Matt Wilkey este inginer mecanic la Stanley Consultants. Are peste 6 ani de experiență profesională în proiectarea sistemelor de conducte pentru o varietate de clienți din domeniul utilităților, municipalităților, instituțiilor și industriei și este membru al ASME și al Societății de Inginerie din Iowa.
Ai experiență și expertiză în subiectele abordate în acest conținut? Ar trebui să iei în considerare contribuția la echipa noastră editorială CFE Media și să obții recunoașterea pe care tu și compania ta o meritați. Apasă aici pentru a începe procesul.