Kapag nagdidisenyo ng isang sistema ng pressure piping, kadalasang tinutukoy ng nagtalagang inhinyero na ang mga tubo ng sistema ay dapat sumunod sa isa o higit pang bahagi ng ASME B31 Pressure Piping Code. Paano wastong sinusunod ng mga inhinyero ang mga kinakailangan ng code kapag nagdidisenyo ng mga sistema ng piping?
Una, dapat tukuyin ng inhinyero kung aling ispesipikasyon ng disenyo ang dapat piliin. Para sa mga sistema ng pressure piping, hindi ito kinakailangang limitado sa ASME B31. Ang iba pang mga kodigo na inisyu ng ASME, ANSI, NFPA, o iba pang mga namamahalang organisasyon ay maaaring pamamahalaan ng lokasyon ng proyekto, aplikasyon, atbp. Sa ASME B31, kasalukuyang may pitong magkakahiwalay na seksyon na may bisa.
ASME B31.1 Mga Pipa na De-kuryente: Saklaw ng seksyong ito ang mga tubo sa mga istasyon ng kuryente, mga planta ng industriyal at institusyon, mga sistema ng geothermal heating, at mga sistema ng central at district heating at cooling. Kabilang dito ang mga panlabas na tubo ng boiler at mga panlabas na tubo na hindi boiler na ginagamit sa pag-install ng mga boiler ng ASME Section I. Hindi nalalapat ang seksyong ito sa mga kagamitang sakop ng ASME Boiler and Pressure Vessel Code, ilang mga tubo para sa distribusyon ng low pressure heating at cooling, at iba't ibang sistema na inilarawan sa talata 100.1.3 ng ASME B31.1. Ang pinagmulan ng ASME B31.1 ay maaaring masubaybayan pabalik sa 1920s, kung saan ang unang opisyal na edisyon ay inilathala noong 1935. Tandaan na ang unang edisyon, kabilang ang mga apendiks, ay wala pang 30 pahina, at ang kasalukuyang edisyon ay mahigit 300 pahina ang haba.
ASME B31.3 Pagpipipa ng Proseso: Saklaw ng seksyong ito ang mga tubo sa mga refinery; mga planta ng kemikal, parmasyutiko, tela, papel, semiconductor, at cryogenic; at mga kaugnay na planta ng pagproseso at mga terminal. Ang seksyong ito ay halos kapareho ng ASME B31.1, lalo na kapag kinakalkula ang minimum na kapal ng pader para sa tuwid na tubo. Ang seksyong ito ay orihinal na bahagi ng B31.1 at unang inilabas nang hiwalay noong 1959.
ASME B31.4 Mga Sistema ng Transportasyon ng Pipeline para sa mga Likido at Slurry: Saklaw ng seksyong ito ang mga tubo na pangunahing naghahatid ng mga produktong likido sa pagitan ng mga planta at mga terminal, at sa loob ng mga terminal, mga istasyon ng pagbomba, pagkondisyon, at pagsukat. Ang seksyong ito ay orihinal na bahagi ng B31.1 at unang inilabas nang hiwalay noong 1959.
ASME B31.5 Mga Bahagi ng Refrigeration Piping at Paglilipat ng Init: Sinasaklaw ng seksyong ito ang mga tubo para sa mga refrigerant at pangalawang coolant. Ang bahaging ito ay orihinal na bahagi ng B31.1 at unang inilabas nang hiwalay noong 1962.
ASME B31.8 Mga Sistema ng Pipa para sa Paghahatid at Pamamahagi ng Gas: Kabilang dito ang mga tubo upang maghatid ng mga pangunahing produktong gas sa pagitan ng mga pinagmumulan at mga terminal, kabilang ang mga compressor, mga istasyon ng conditioning at pagsukat; at mga tubo para sa pagtitipon ng gas. Ang seksyong ito ay orihinal na bahagi ng B31.1 at unang inilabas nang hiwalay noong 1955.
ASME B31.9 Mga Serbisyo sa Pagtatayo ng Gusali: Saklaw ng seksyong ito ang mga tubo na karaniwang matatagpuan sa mga gusaling pang-industriya, institusyonal, komersyal, at pampublikong gusali; at mga tirahang may maraming yunit na hindi nangangailangan ng mga saklaw ng laki, presyon, at temperatura na sakop sa ASME B31.1. Ang seksyong ito ay katulad ng ASME B31.1 at B31.3, ngunit hindi gaanong konserbatibo (lalo na kapag kinakalkula ang minimum na kapal ng pader) at naglalaman ng mas kaunting detalye. Limitado ito sa mga aplikasyon na mababa ang presyon, mababa ang temperatura gaya ng ipinahiwatig sa ASME B31.9 talata 900.1.2. Ito ay unang inilathala noong 1982.
ASME B31.12 Hydrogen Piping at Piping: Saklaw ng seksyong ito ang mga tubo sa serbisyo ng gaseous at liquid hydrogen, at mga tubo sa serbisyo ng gaseous hydrogen. Ang seksyong ito ay unang inilathala noong 2008.
Ang pagpili kung aling design code ang dapat gamitin ay nasa may-ari na. Nakasaad sa introduksyon ng ASME B31, “Responsibilidad ng may-ari na piliin ang seksyon ng code na pinakakapareho ng iminumungkahing instalasyon ng tubo.” Sa ilang mga kaso, “maaaring may iba't ibang seksyon ng code na naaangkop sa iba't ibang seksyon ng instalasyon.”
Ang edisyon ng ASME B31.1 noong 2012 ang magsisilbing pangunahing sanggunian para sa mga susunod na talakayan. Ang layunin ng artikulong ito ay gabayan ang nagtatalagang inhinyero sa ilan sa mga pangunahing hakbang sa pagdidisenyo ng isang sistema ng pressure piping na sumusunod sa ASME B31. Ang pagsunod sa mga alituntunin ng ASME B31.1 ay nagbibigay ng mahusay na representasyon ng pangkalahatang disenyo ng sistema. Ginagamit ang mga katulad na pamamaraan ng disenyo kung susundin ang ASME B31.3 o B31.9. Ang natitirang bahagi ng ASME B31 ay ginagamit sa mas makitid na mga aplikasyon, pangunahin para sa mga partikular na sistema o aplikasyon, at hindi na tatalakayin pa. Bagama't itatampok dito ang mga pangunahing hakbang sa proseso ng disenyo, ang talakayang ito ay hindi kumpleto at ang kumpletong code ay dapat palaging isangguni sa panahon ng pagdidisenyo ng sistema. Ang lahat ng mga sanggunian sa teksto ay tumutukoy sa ASME B31.1 maliban kung iba ang nakasaad.
Matapos piliin ang tamang code, dapat ding suriin ng taga-disenyo ng sistema ang anumang mga kinakailangan sa disenyo na partikular sa sistema. Ang Talata 122 (Bahagi 6) ay nagbibigay ng mga kinakailangan sa disenyo na may kaugnayan sa mga sistemang karaniwang matatagpuan sa mga aplikasyon ng electrical piping, tulad ng steam, feedwater, blowdown at blowdown, instrumentation piping, at pressure relief system. Ang ASME B31.3 ay naglalaman ng mga katulad na talata sa ASME B31.1, ngunit may mas kaunting detalye. Kabilang sa mga konsiderasyon sa talata 122 ang mga kinakailangan sa presyon at temperatura na partikular sa sistema, pati na rin ang iba't ibang mga limitasyon sa hurisdiksyon na tinukoy sa pagitan ng katawan ng boiler, panlabas na tubo ng boiler, at panlabas na tubo na hindi boiler na konektado sa ASME Section I boiler piping. Ipinapakita ng Figure 2 ang mga limitasyong ito ng drum boiler.
Dapat tukuyin ng taga-disenyo ng sistema ang presyon at temperatura kung saan gagana ang sistema at ang mga kondisyon na dapat matugunan ng sistema.
Ayon sa talata 101.2, ang panloob na presyon ng disenyo ay hindi dapat mas mababa sa pinakamataas na patuloy na presyon ng pagtatrabaho (MSOP) sa loob ng sistema ng tubo, kabilang ang epekto ng static head. Ang mga tubo na sumailalim sa panlabas na presyon ay dapat idisenyo para sa pinakamataas na presyon ng pagkakaiba-iba na inaasahan sa ilalim ng mga kondisyon ng pagpapatakbo, pagsasara o pagsubok. Bilang karagdagan, kailangang isaalang-alang ang mga epekto sa kapaligiran. Ayon sa talata 101.4, kung ang paglamig ng likido ay malamang na magbabawas ng presyon sa tubo sa ibaba ng presyon ng atmospera, ang tubo ay dapat idisenyo upang mapaglabanan ang panlabas na presyon o dapat gawin ang mga hakbang upang masira ang vacuum. Sa mga sitwasyon kung saan ang paglawak ng likido ay maaaring magpataas ng presyon, ang mga sistema ng tubo ay dapat idisenyo upang mapaglabanan ang tumaas na presyon o dapat gawin ang mga hakbang upang mabawasan ang labis na presyon.
Simula sa Seksyon 101.3.2, ang temperatura ng metal para sa disenyo ng tubo ay dapat na kumakatawan sa inaasahang pinakamataas na kondisyon ng pagpapanatili. Para sa pagiging simple, karaniwang ipinapalagay na ang temperatura ng metal ay katumbas ng temperatura ng pluido. Kung ninanais, maaaring gamitin ang karaniwang temperatura ng metal hangga't alam ang temperatura ng panlabas na dingding. Dapat ding bigyan ng partikular na atensyon ang mga likidong hinihigop sa pamamagitan ng mga heat exchanger o mula sa mga kagamitan sa pagkasunog upang matiyak na ang pinakamasamang kondisyon ng temperatura ay isinasaalang-alang.
Kadalasan, nagdaragdag ang mga taga-disenyo ng safety margin sa pinakamataas na working pressure at/o temperatura. Ang laki ng margin ay depende sa aplikasyon. Mahalaga ring isaalang-alang ang mga limitasyon sa materyal kapag tinutukoy ang temperatura ng disenyo. Ang pagtukoy ng mataas na temperatura ng disenyo (mas mataas sa 750 F) ay maaaring mangailangan ng paggamit ng mga materyales na haluang metal sa halip na ang mas karaniwang carbon steel. Ang mga halaga ng stress sa Mandatory Appendix A ay ibinibigay lamang para sa mga pinapayagang temperatura para sa bawat materyal. Halimbawa, ang carbon steel ay maaari lamang magbigay ng mga halaga ng stress hanggang 800 F. Ang matagalang pagkakalantad ng carbon steel sa mga temperaturang higit sa 800 F ay maaaring maging sanhi ng pag-carbonize ng tubo, na ginagawa itong mas malutong at madaling masira. Kung gumagana sa higit sa 800 F, dapat ding isaalang-alang ang pinabilis na pinsala sa creep na nauugnay sa carbon steel. Tingnan ang talata 124 para sa isang buong talakayan tungkol sa mga limitasyon sa temperatura ng materyal.
Minsan, maaari ring tukuyin ng mga inhinyero ang mga pressure sa pagsubok para sa bawat sistema. Ang Talata 137 ay nagbibigay ng gabay sa stress testing. Karaniwan, ang hydrostatic testing ay tutukuyin sa 1.5 beses ng design pressure; gayunpaman, ang hoop at longitudinal stresses sa piping ay hindi dapat lumagpas sa 90% ng yield strength ng materyal sa talata 102.3.3 (B) sa panahon ng pressure test. Para sa ilang non-boiler external piping system, ang in-service leak testing ay maaaring isang mas praktikal na paraan ng pagsuri ng mga tagas dahil sa mga kahirapan sa paghihiwalay ng mga bahagi ng sistema, o dahil lamang sa pinapayagan ng configuration ng sistema ang simpleng leak testing sa panahon ng unang serbisyo. Sumasang-ayon, ito ay katanggap-tanggap.
Kapag naitatag na ang mga kondisyon ng disenyo, maaaring tukuyin ang mga tubo. Ang unang bagay na dapat pagdesisyunan ay kung anong materyal ang gagamitin. Gaya ng nabanggit kanina, ang iba't ibang materyales ay may iba't ibang limitasyon sa temperatura. Ang Talata 105 ay nagbibigay ng mga karagdagang paghihigpit sa iba't ibang materyales sa tubo. Ang pagpili ng materyal ay nakasalalay din sa fluid ng sistema, tulad ng mga nickel alloy sa mga aplikasyon ng corrosive chemical piping, hindi kinakalawang na asero upang maghatid ng malinis na hangin sa instrumento, o carbon steel na may mataas na nilalaman ng chromium (mas malaki sa 0.1%) upang maiwasan ang pinabilis na kalawang ng daloy. Ang Pinabilis na Kaagnasan ng Daloy (Flow Accelerated Corrosion o FAC) ay isang penomeno ng erosyon/kaagnasan na ipinakita na nagdudulot ng matinding pagnipis ng dingding at pagkasira ng tubo sa ilan sa mga pinakakritikal na sistema ng tubo. Ang hindi wastong pagsasaalang-alang sa pagnipis ng mga bahagi ng tubo ay maaari at nagkaroon ng malubhang kahihinatnan, tulad noong 2007 nang sumabog ang isang desuperheating pipe sa IATAN power station ng KCP&L, na ikinamatay ng dalawang manggagawa at malubhang ikinasugat ng isang pangatlo.
Tinutukoy ng Equation 7 at Equation 9 sa talata 104.1.1 ang minimum na kinakailangang kapal ng pader at maximum na internal design pressure, ayon sa pagkakabanggit, para sa tuwid na tubo na napapailalim sa internal pressure. Kabilang sa mga baryabol sa mga equation na ito ang maximum na pinapayagang stress (mula sa Mandatory Appendix A), ang panlabas na diyametro ng tubo, ang material factor (tulad ng ipinapakita sa Table 104.1.2 (A)), at anumang karagdagang allowance ng kapal (tulad ng inilarawan sa ibaba). Dahil sa napakaraming baryabol na kasangkot, ang pagtukoy sa naaangkop na materyal ng tubo, nominal na diyametro, at kapal ng pader ay maaaring maging isang paulit-ulit na proseso na maaari ring kabilang ang bilis ng likido, pagbaba ng presyon, at mga gastos sa tubo at pagbomba. Anuman ang aplikasyon, dapat i-verify ang minimum na kinakailangang kapal ng pader.
Maaaring idagdag ang karagdagang allowance sa kapal upang mabawi ang iba't ibang dahilan kabilang ang FAC. Maaaring kailanganin ang mga allowance dahil sa pag-aalis ng mga sinulid, puwang, atbp. na materyal na kinakailangan upang gumawa ng mga mekanikal na dugtungan. Ayon sa talata 102.4.2, ang minimum na allowance ay dapat katumbas ng lalim ng sinulid kasama ang machining tolerance. Maaari ring kailanganin ang allowance upang magbigay ng karagdagang lakas upang maiwasan ang pinsala sa tubo, pagguho, labis na paglubog, o pagbaluktot dahil sa mga nakapatong na karga o iba pang mga sanhi na tinalakay sa talata 102.4.4. Maaari ring idagdag ang mga allowance upang isaalang-alang ang mga welded joint (talata 102.4.3) at mga siko (talata 102.4.5). Panghuli, maaaring idagdag ang mga tolerance upang mabawi ang kalawang at/o erosyon. Ang kapal ng allowance na ito ay nasa pagpapasya ng taga-disenyo at dapat na naaayon sa inaasahang buhay ng tubo alinsunod sa talata 102.4.1.
Ang opsyonal na Annex IV ay nagbibigay ng gabay sa pagkontrol ng kalawang. Ang mga proteksiyon na patong, cathodic protection, at electrical isolation (tulad ng mga insulating flanges) ay pawang mga paraan ng pagpigil sa panlabas na kalawang ng mga nakabaong o nakalubog na tubo. Maaaring gamitin ang mga corrosion inhibitor o liner upang maiwasan ang panloob na kalawang. Dapat ding mag-ingat sa paggamit ng hydrostatic test water na may naaangkop na kadalisayan at, kung kinakailangan, upang tuluyang maubos ang tubo pagkatapos ng hydrostatic testing.
Ang minimum na kapal o iskedyul ng dingding ng tubo na kinakailangan para sa mga nakaraang kalkulasyon ay maaaring hindi pare-pareho sa diyametro ng tubo at maaaring mangailangan ng mga detalye para sa iba't ibang iskedyul para sa iba't ibang diyametro. Ang naaangkop na iskedyul at mga halaga ng kapal ng dingding ay tinukoy sa ASME B36.10 Welded and Seamless Forged Steel Pipe.
Kapag tinutukoy ang materyal ng tubo at isinasagawa ang mga kalkulasyon na tinalakay kanina, mahalagang tiyakin na ang pinakamataas na pinapayagang halaga ng stress na ginamit sa mga kalkulasyon ay tumutugma sa tinukoy na materyal. Halimbawa, kung ang A312 304L na tubo na hindi kinakalawang na asero ay hindi wastong itinalaga bilang A312 304 na tubo na hindi kinakalawang na asero, ang kapal ng dingding na ibinigay ay maaaring hindi sapat dahil sa malaking pagkakaiba sa pinakamataas na pinapayagang halaga ng stress sa pagitan ng dalawang materyales. Gayundin, ang paraan ng paggawa ng tubo ay dapat na angkop na tukuyin. Halimbawa, kung ang pinakamataas na pinapayagang halaga ng stress para sa seamless pipe ang ginamit para sa kalkulasyon, dapat tukuyin ang seamless pipe. Kung hindi, maaaring mag-alok ang tagagawa/installer ng seam welded pipe, na maaaring magresulta sa hindi sapat na kapal ng dingding dahil sa mas mababang pinakamataas na pinapayagang halaga ng stress.
Halimbawa, ipagpalagay na ang temperatura ng disenyo ng pipeline ay 300 F at ang presyon ng disenyo ay 1,200 psig. 2″ at 3″. Gagamitin ang alambreng carbon steel (A53 Grade B seamless). Tukuyin ang naaangkop na plano ng tubo na tutukuyin upang matugunan ang mga kinakailangan ng ASME B31.1 Equation 9. Una, ipinaliwanag ang mga kondisyon ng disenyo:
Susunod, tukuyin ang pinakamataas na pinapayagang mga halaga ng stress para sa A53 Grade B sa mga temperatura ng disenyo sa itaas mula sa Table A-1. Tandaan na ang halaga para sa seamless pipe ay ginagamit dahil tinukoy ang seamless pipe:
Dapat ding idagdag ang allowance ng kapal. Para sa aplikasyon na ito, isang 1/16 pulgada. Ipinapalagay ang allowance ng kalawang. Isang hiwalay na milling tolerance ang idadagdag mamaya.
3 pulgada. Ang tubo ang unang tutukuyin. Sa pag-aakalang ang tubo ay nasa Schedule 40 at may 12.5% ​​​​milling tolerance, kalkulahin ang pinakamataas na presyon:
Ang tubo na Schedule 40 ay kasiya-siya para sa tubo na 3 pulgada sa mga kondisyon ng disenyo na tinukoy sa itaas. Susunod, suriin ang 2 pulgada. Ang pipeline ay gumagamit ng parehong mga pagpapalagay:
2 pulgada. Sa ilalim ng mga kondisyon ng disenyo na tinukoy sa itaas, ang mga tubo ay mangangailangan ng mas makapal na kapal ng pader kaysa sa Iskedyul 40. Subukan ang 2 pulgada. Mag-iskedyul ng 80 Tubo:
Bagama't ang kapal ng dingding ng tubo ay kadalasang siyang naglilimita sa disenyo ng presyon, mahalaga pa ring tiyakin na ang mga kagamitan, bahagi, at koneksyon na ginamit ay angkop para sa tinukoy na mga kondisyon ng disenyo.
Bilang pangkalahatang tuntunin, alinsunod sa mga talata 104.2, 104.7.1, 106 at 107, lahat ng mga balbula, fitting at iba pang mga bahaging naglalaman ng presyon na ginawa ayon sa mga pamantayang nakalista sa Talahanayan 126.1 ay ituturing na angkop para sa paggamit sa ilalim ng normal na mga kondisyon ng pagpapatakbo o mas mababa sa mga pamantayang rating ng presyon-temperatura na tinukoy sa .Dapat malaman ng mga gumagamit na kung ang ilang mga pamantayan o tagagawa ay maaaring magpataw ng mas mahigpit na mga limitasyon sa mga paglihis mula sa normal na operasyon kaysa sa mga tinukoy sa ASME B31.1, ang mas mahigpit na mga limitasyon ang ilalapat.
Sa mga interseksyon ng tubo, inirerekomenda ang mga tee, transverse, cross, branch welded joint, atbp., na ginawa ayon sa mga pamantayang nakalista sa Table 126.1. Sa ilang mga kaso, ang mga interseksyon ng pipeline ay maaaring mangailangan ng mga natatanging koneksyon ng sanga. Ang Talata 104.3.1 ay nagbibigay ng mga karagdagang kinakailangan para sa mga koneksyon ng sanga upang matiyak na mayroong sapat na materyal sa tubo upang mapaglabanan ang presyon.
Upang gawing simple ang disenyo, maaaring piliin ng taga-disenyo na itakda ang mga kondisyon ng disenyo nang mas mataas upang matugunan ang rating ng flange ng isang partikular na klase ng pressure (hal. ASME class 150, 300, atbp.) gaya ng tinukoy ng klase ng pressure-temperature para sa mga partikular na materyales na tinukoy sa ASME B16 .5 Mga pipe flanges at flange joints, o mga katulad na pamantayan na nakalista sa Table 126.1. Ito ay katanggap-tanggap hangga't hindi ito nagreresulta sa hindi kinakailangang pagtaas sa kapal ng pader o iba pang disenyo ng bahagi.
Isang mahalagang bahagi ng disenyo ng tubo ang pagtiyak na ang integridad ng istruktura ng sistema ng tubo ay mapapanatili kapag nailapat na ang mga epekto ng presyon, temperatura, at mga panlabas na puwersa. Ang integridad ng istruktura ng sistema ay kadalasang nakaliligtaan sa proseso ng disenyo at, kung hindi maayos na nagawa, ay maaaring isa sa mga mas magastos na bahagi ng disenyo. Ang integridad ng istruktura ay pangunahing tinatalakay sa dalawang lugar, Talata 104.8: Pagsusuri ng Bahagi ng Pipeline at Talata 119: Pagpapalawak at Kakayahang umangkop.
Inililista ng Talata 104.8 ang mga pangunahing pormula ng code na ginagamit upang matukoy kung ang isang sistema ng tubo ay lumalagpas sa pinahihintulutang mga stress ng code. Ang mga equation ng code na ito ay karaniwang tinutukoy bilang mga tuloy-tuloy na karga, paminsan-minsang karga, at mga karga ng displacement. Ang sustained load ay ang epekto ng presyon at bigat sa isang sistema ng tubo. Ang mga incidental load ay mga tuloy-tuloy na karga kasama ang mga posibleng karga ng hangin, mga karga ng seismic, mga karga ng terrain at iba pang mga panandaliang karga. Ipinapalagay na ang bawat incidental load na inilapat ay hindi kikilos sa iba pang mga incidental load nang sabay-sabay, kaya ang bawat incidental load ay magiging isang hiwalay na kaso ng karga sa oras ng pagsusuri. Ang mga karga ng displacement ay ang mga epekto ng thermal growth, displacement ng kagamitan habang ginagamit, o anumang iba pang karga ng displacement.
Tinatalakay sa Talata 119 kung paano pangasiwaan ang paglawak at kakayahang umangkop ng tubo sa mga sistema ng tubo at kung paano matukoy ang mga reaction load. Ang kakayahang umangkop ng mga sistema ng tubo ay kadalasang pinakamahalaga sa mga koneksyon ng kagamitan, dahil karamihan sa mga koneksyon ng kagamitan ay maaari lamang makatiis sa pinakamababang dami ng puwersa at sandali na inilapat sa punto ng koneksyon. Sa karamihan ng mga kaso, ang thermal growth ng sistema ng tubo ang may pinakamalaking epekto sa reaction load, kaya mahalagang kontrolin ang thermal growth sa sistema nang naaayon.
Upang mapaunlakan ang kakayahang umangkop ng sistema ng tubo at upang matiyak na ang sistema ay maayos na sinusuportahan, mainam na kasanayan na suportahan ang mga tubo na bakal alinsunod sa Talahanayan 121.5. Kung ang isang taga-disenyo ay nagsusumikap na matugunan ang karaniwang espasyo ng suporta para sa talahanayan na ito, nagagawa nito ang tatlong bagay: binabawasan ang self-weight deflection, binabawasan ang mga sustained load, at pinapataas ang magagamit na stress para sa mga displacement load. Kung ilalagay ng taga-disenyo ang suporta alinsunod sa Talahanayan 121.5, karaniwang magreresulta ito sa mas mababa sa 1/8 pulgada ng self-weight displacement o sag sa pagitan ng mga suporta ng tubo. Ang pag-minimize ng self-weight deflection ay nakakatulong na mabawasan ang posibilidad ng condensation sa mga tubo na nagdadala ng singaw o gas. Ang pagsunod sa mga rekomendasyon sa espasyo sa Talahanayan 121.5 ay nagbibigay-daan din sa taga-disenyo na bawasan ang sustained stress sa tubo sa humigit-kumulang 50% ng patuloy na pinapayagang halaga ng code. Ayon sa Equation 1B, ang pinapayagang stress para sa mga displacement load ay kabaligtaran na nauugnay sa mga sustained load. Samakatuwid, sa pamamagitan ng pag-minimize ng sustained load, maaaring ma-maximize ang displacement stress tolerance. Ang inirerekomendang espasyo para sa mga suporta ng tubo ay ipinapakita sa Figure 3.
Upang makatulong na matiyak na ang mga reaction load ng sistema ng tubo ay maayos na isinasaalang-alang at natutugunan ang mga stress ng code, isang karaniwang pamamaraan ay ang pagsasagawa ng computer-aided piping stress analysis ng sistema. Mayroong ilang iba't ibang mga pakete ng software sa pagsusuri ng stress ng pipeline na magagamit, tulad ng Bentley AutoPIPE, Intergraph Caesar II, Piping Solutions Tri-Flex, o isa sa iba pang mga komersyal na magagamit na pakete. Ang bentahe ng paggamit ng computer-aided piping stress analysis ay pinapayagan nito ang taga-disenyo na lumikha ng isang finite element model ng sistema ng tubo para sa madaling pag-verify at ang kakayahang gumawa ng mga kinakailangang pagbabago sa configuration. Ipinapakita ng Figure 4 ang isang halimbawa ng pagmomodelo at pagsusuri ng isang seksyon ng pipeline.
Kapag nagdidisenyo ng isang bagong sistema, karaniwang tinutukoy ng mga taga-disenyo ng sistema na ang lahat ng mga tubo at bahagi ay dapat gawin, i-weld, i-assemble, atbp. ayon sa kinakailangan ng anumang code na ginagamit. Gayunpaman, sa ilang mga retrofit o iba pang mga aplikasyon, maaaring kapaki-pakinabang para sa isang itinalagang inhinyero na magbigay ng gabay sa ilang mga pamamaraan sa pagmamanupaktura, tulad ng inilarawan sa Kabanata V.
Isang karaniwang problemang kinakaharap sa mga aplikasyon ng retrofit ay ang weld preheat (talata 131) at post-weld heat treatment (talata 132). Kabilang sa iba pang mga benepisyo, ang mga heat treatment na ito ay ginagamit upang mapawi ang stress, maiwasan ang pagbitak, at mapataas ang lakas ng weld. Kabilang sa mga bagay na nakakaapekto sa mga kinakailangan sa pre-weld at post-weld heat treatment, ngunit hindi limitado sa, ang mga sumusunod: P number grouping, kemistri ng materyal, at kapal ng materyal sa joint na iwewelding. Ang bawat materyal na nakalista sa Mandatory Appendix A ay may nakatalagang P number. Para sa preheating, ang talata 131 ay nagbibigay ng minimum na temperatura kung saan dapat painitin ang base metal bago mangyari ang welding. Para sa PWHT, ang Table 132 ay nagbibigay ng hold temperature range at haba ng oras upang hawakan ang weld zone. Ang mga heating at cooling rates, mga paraan ng pagsukat ng temperatura, mga diskarte sa pag-init, at iba pang mga pamamaraan ay dapat mahigpit na sumunod sa mga alituntuning nakasaad sa code. Ang mga hindi inaasahang masamang epekto sa welded area ay maaaring mangyari dahil sa hindi wastong pag-heat treat.
Ang isa pang potensyal na lugar ng pag-aalala sa mga sistema ng pressurized piping ay ang mga pagbaluktot ng tubo. Ang pagbaluktot ng mga tubo ay maaaring magdulot ng pagnipis ng dingding, na nagreresulta sa hindi sapat na kapal ng dingding. Ayon sa talata 102.4.5, pinapayagan ng kodigo ang mga pagbaluktot hangga't ang minimum na kapal ng dingding ay nakakatugon sa parehong pormulang ginamit upang kalkulahin ang minimum na kapal ng dingding para sa tuwid na tubo. Kadalasan, may idinaragdag na allowance upang isaalang-alang ang kapal ng dingding. Ang Talahanayan 102.4.5 ay nagbibigay ng mga inirerekomendang allowance sa pagbabawas ng liko para sa iba't ibang radius ng liko. Ang mga liko ay maaari ring mangailangan ng pre-bending at/o post-bending heat treatment. Ang Talata 129 ay nagbibigay ng gabay sa paggawa ng mga siko.
Para sa maraming sistema ng pressure piping, kinakailangang mag-install ng safety valve o relief valve upang maiwasan ang overpressure sa sistema. Para sa mga aplikasyong ito, ang opsyonal na Appendix II: Safety Valve Installation Design Rules ay isang napakahalaga ngunit kung minsan ay hindi gaanong kilalang mapagkukunan.
Alinsunod sa talata II-1.2, ang mga balbulang pangkaligtasan ay nailalarawan sa pamamagitan ng ganap na bukas na pop-up na aksyon para sa serbisyo ng gas o singaw, habang ang mga balbulang pangkaligtasan ay nagbubukas kaugnay ng upstream static pressure at pangunahing ginagamit para sa serbisyo ng likido.
Ang mga safety valve unit ay nailalarawan sa pamamagitan ng kung ang mga ito ay bukas o saradong mga sistema ng paglabas. Sa isang bukas na tambutso, ang siko sa labasan ng safety valve ay karaniwang lumalabas sa tubo ng tambutso patungo sa atmospera. Kadalasan, magreresulta ito sa mas kaunting back pressure. Kung sapat na back pressure ang malilikha sa tubo ng tambutso, ang isang bahagi ng gas ng tambutso ay maaaring mailabas o maibalik mula sa dulo ng pasukan ng tubo ng tambutso. Ang laki ng tubo ng tambutso ay dapat sapat na malaki upang maiwasan ang blowback. Sa mga aplikasyon ng saradong bentilasyon, nabubuo ang presyon sa labasan ng relief valve dahil sa compression ng hangin sa linya ng bentilasyon, na posibleng magdulot ng paglaganap ng mga pressure wave. Sa talata II-2.2.2, inirerekomenda na ang design pressure ng saradong linya ng paglabas ay hindi bababa sa dalawang beses na mas malaki kaysa sa steady state working pressure. Ipinapakita ng mga Figure 5 at 6 ang bukas at saradong pag-install ng safety valve, ayon sa pagkakabanggit.
Ang mga instalasyon ng safety valve ay maaaring sumailalim sa iba't ibang puwersa gaya ng nakabuod sa talata II-2. Kabilang sa mga puwersang ito ang mga epekto ng thermal expansion, ang interaksyon ng maraming relief valve na sabay-sabay na naglalabas ng hangin, mga epekto ng seismic at/o vibration, at mga epekto ng presyon habang nagaganap ang pressure relief. Bagama't ang design pressure hanggang sa outlet ng safety valve ay dapat tumugma sa design pressure ng down pipe, ang design pressure sa discharge system ay nakadepende sa configuration ng discharge system at sa mga katangian ng safety valve. Ang mga equation ay ibinibigay sa talata II-2.2 para sa pagtukoy ng pressure at velocity sa discharge elbow, discharge pipe inlet, at discharge pipe outlet para sa mga bukas at saradong discharge system. Gamit ang impormasyong ito, ang mga reaction force sa iba't ibang punto sa exhaust system ay maaaring kalkulahin at isaalang-alang.
Isang halimbawa ng problema para sa isang aplikasyon ng open discharge ang ibinigay sa talata II-7. May iba pang mga pamamaraan para sa pagkalkula ng mga katangian ng daloy sa mga sistema ng relief valve discharge, at binabalaan ang mambabasa na beripikahin na ang pamamaraang ginamit ay sapat na konserbatibo. Isa sa mga ganitong pamamaraan ay inilarawan ni GS Liao sa "Power Plant Safety and Pressure Relief Valve Exhaust Group Analysis" na inilathala ng ASME sa Journal of Electrical Engineering, Oktubre 1975.
Ang relief valve ay dapat na matatagpuan sa pinakamababang distansya ng tuwid na tubo na malayo sa anumang mga kurba. Ang pinakamababang distansyang ito ay nakadepende sa serbisyo at heometriya ng sistema gaya ng tinukoy sa talata II-5.2.1. Para sa mga instalasyon na may maraming relief valve, ang inirerekomendang espasyo para sa mga koneksyon ng sanga ng balbula ay nakadepende sa radii ng sanga at serbisyong tubo, gaya ng ipinapakita sa Tala (10)(c) ng Talahanayan D-1. Alinsunod sa talata II-5.7.1, maaaring kailanganing ikonekta ang mga suporta sa tubo na matatagpuan sa mga discharge ng relief valve sa mga operating piping sa halip na sa mga katabing istruktura upang mabawasan ang mga epekto ng thermal expansion at mga seismic interaction. Ang buod ng mga ito at iba pang mga konsiderasyon sa disenyo sa disenyo ng mga safety valve assembly ay matatagpuan sa talata II-5.
Malinaw na hindi posibleng masakop ang lahat ng mga kinakailangan sa disenyo ng ASME B31 sa loob ng saklaw ng artikulong ito. Ngunit ang sinumang itinalagang inhinyero na kasangkot sa disenyo ng isang sistema ng pressure piping ay dapat na kahit papaano ay pamilyar sa code ng disenyo na ito. Sana, sa pamamagitan ng impormasyon sa itaas, mas magiging mahalaga at mas madaling makuhang mapagkukunan ang ASME B31 para sa mga mambabasa.
Si Monte K. Engelkemier ang pinuno ng proyekto sa Stanley Consultants. Si Engelkemier ay miyembro ng Iowa Engineering Society, NSPE, at ASME, at nagsisilbi sa B31.1 Electrical Piping Code Committee at Subcommittee. Siya ay may mahigit 12 taong karanasan sa paglalatag, disenyo, pagsusuri ng bracing system, at pagsusuri ng stress. Si Matt Wilkey ay isang Mechanical Engineer sa Stanley Consultants. Siya ay may mahigit 6 na taong propesyonal na karanasan sa pagdidisenyo ng mga sistema ng tubo para sa iba't ibang kliyente ng utility, munisipalidad, institusyonal, at industriyal, at miyembro ng ASME at ng Iowa Engineering Society.
Mayroon ka bang karanasan at kadalubhasaan sa mga paksang sakop ng nilalamang ito? Dapat mong isaalang-alang ang pag-ambag sa aming pangkat ng editoryal ng CFE Media at makuha ang pagkilalang nararapat sa iyo at sa iyong kumpanya. Mag-click dito upang simulan ang proseso.