Bir basınçlı boru sistemi tasarlanırken, sorumlu mühendis genellikle sistem borularının ASME B31 Basınçlı Boru Kodu'nun bir veya daha fazla bölümüne uygun olması gerektiğini belirtir. Mühendisler boru sistemleri tasarlarken kod gerekliliklerini nasıl düzgün bir şekilde takip edebilirler?
Öncelikle, mühendis hangi tasarım spesifikasyonunun seçilmesi gerektiğini belirlemelidir. Basınçlı boru sistemleri için, bu yalnızca ASME B31 ile sınırlı değildir. ASME, ANSI, NFPA veya diğer yönetim kuruluşları tarafından yayınlanan diğer kodlar, proje yeri, uygulama vb. tarafından yönetilebilir. ASME B31'de, şu anda yürürlükte olan yedi ayrı bölüm bulunmaktadır.
ASME B31.1 Elektrik Borulaması: Bu bölüm, elektrik santrallerindeki, endüstriyel ve kurumsal tesislerdeki, jeotermal ısıtma sistemlerindeki ve merkezi ve bölgesel ısıtma ve soğutma sistemlerindeki borulamayı kapsar. Buna, ASME Bölüm I kazanlarını kurmak için kullanılan kazan dışı ve kazan dışı olmayan borulama dahildir. Bu bölüm, ASME Kazan ve Basınçlı Kaplar Kodu kapsamındaki ekipmanlar, belirli düşük basınçlı ısıtma ve soğutma dağıtım borulaması ve ASME B31.1'in 100.1.3 paragrafında açıklanan çeşitli diğer sistemler için geçerli değildir. ASME B31.1'in kökenleri 1920'lere kadar uzanır ve ilk resmi baskısı 1935'te yayınlanmıştır. Ekleri de içeren ilk baskının 30 sayfadan az, mevcut baskının ise 300 sayfadan uzun olduğunu unutmayın.
ASME B31.3 Proses Borulama: Bu bölüm rafinerilerdeki; kimyasal, ilaç, tekstil, kağıt, yarı iletken ve kriyojenik tesislerdeki; ve ilişkili işleme tesisleri ve terminallerindeki borulamaları kapsar. Bu bölüm, özellikle düz borular için minimum duvar kalınlığının hesaplanmasında ASME B31.1'e çok benzerdir. Bu bölüm başlangıçta B31.1'in bir parçasıydı ve ilk olarak 1959'da ayrı olarak yayınlandı.
ASME B31.4 Sıvılar ve Bulamaçlar İçin Boru Hattı Taşıma Sistemleri: Bu bölüm, tesisler ve terminaller arasında ve terminaller, pompalama, şartlandırma ve ölçüm istasyonları içinde öncelikli olarak sıvı ürünleri taşıyan boruları kapsar. Bu bölüm başlangıçta B31.1'in bir parçasıydı ve ilk olarak 1959'da ayrı olarak yayınlandı.
ASME B31.5 Soğutma Boruları ve Isı Transferi Bileşenleri: Bu bölüm soğutucular ve ikincil soğutucular için boruları kapsar. Bu bölüm başlangıçta B31.1'in bir parçasıydı ve ilk olarak 1962'de ayrı olarak yayınlandı.
ASME B31.8 Gaz İletim ve Dağıtım Boru Sistemleri: Bunlara, kompresörler, şartlandırma ve ölçüm istasyonları da dahil olmak üzere kaynaklar ve terminaller arasında öncelikli olarak gaz halindeki ürünleri taşıyan borular ve gaz toplama boruları dahildir. Bu bölüm başlangıçta B31.1'in bir parçasıydı ve ilk olarak 1955'te ayrı olarak yayınlandı.
ASME B31.9 Bina Hizmetleri Borulaması: Bu bölüm, endüstriyel, kurumsal, ticari ve kamu binalarında yaygın olarak bulunan borulamayı ve ASME B31.1'de ele alınan boyut, basınç ve sıcaklık aralıklarını gerektirmeyen çok üniteli konutları kapsar. Bu bölüm, ASME B31.1 ve B31.3'e benzer, ancak daha az muhafazakardır (özellikle minimum duvar kalınlığını hesaplamada) ve daha az ayrıntı içerir. ASME B31.9 paragraf 900.1.2'de belirtildiği gibi düşük basınç, düşük sıcaklık uygulamalarıyla sınırlıdır. Bu ilk olarak 1982'de yayınlanmıştır.
ASME B31.12 Hidrojen Borulama ve Tesisatı: Bu bölüm, gaz ve sıvı hidrojen hizmetlerindeki borulama ile gaz hidrojen hizmetlerindeki borulama konularını kapsar. Bu bölüm ilk olarak 2008 yılında yayınlanmıştır.
Hangi tasarım kodunun kullanılacağı nihai olarak mal sahibine bağlıdır. ASME B31'in girişinde, "Önerilen boru tesisatına en yakın kod bölümünü seçmek mal sahibinin sorumluluğundadır." ifadesi yer almaktadır. Bazı durumlarda, "birden fazla kod bölümü tesisatın farklı bölümlerine uygulanabilir."
ASME B31.1'in 2012 baskısı, sonraki tartışmalar için birincil referans görevi görecektir. Bu makalenin amacı, atama yapan mühendisi ASME B31 uyumlu bir basınçlı boru sistemi tasarlamanın bazı ana adımlarında yönlendirmektir. ASME B31.1 yönergelerini izlemek, genel sistem tasarımının iyi bir temsilini sağlar. ASME B31.3 veya B31.9 izlenirse benzer tasarım yöntemleri kullanılır. ASME B31'in geri kalanı, öncelikle belirli sistemler veya uygulamalar için daha dar uygulamalarda kullanılır ve daha fazla tartışılmayacaktır. Tasarım sürecindeki temel adımlar burada vurgulanacak olsa da, bu tartışma kapsamlı değildir ve sistem tasarımı sırasında her zaman tam koda başvurulmalıdır. Aksi belirtilmediği sürece metne yapılan tüm başvurular ASME B31.1'e atıfta bulunur.
Doğru kodu seçtikten sonra, sistem tasarımcısı sisteme özgü tasarım gereksinimlerini de incelemelidir. Paragraf 122 (Bölüm 6), buhar, besleme suyu, üfleme ve üfleme, enstrümantasyon boruları ve basınç tahliye sistemleri gibi elektrik borulama uygulamalarında yaygın olarak bulunan sistemlerle ilgili tasarım gereksinimlerini sağlar. ASME B31.3, ASME B31.1 ile benzer paragraflar içerir, ancak daha az ayrıntıya sahiptir. Paragraf 122'deki hususlar, sisteme özgü basınç ve sıcaklık gereksinimlerinin yanı sıra kazan gövdesi, kazan dış boruları ve ASME Bölüm I kazan borularına bağlı kazan dışı dış borular arasında çizilen çeşitli yargı yetkisi sınırlamalarını içerir. tanım. Şekil 2, tambur kazanının bu sınırlamalarını göstermektedir.
Sistem tasarımcısı sistemin hangi basınç ve sıcaklıkta çalışacağını ve sistemin hangi şartlarda tasarlanacağını belirlemelidir.
101.2 paragrafına göre, iç tasarım basıncı, statik basıncın etkisi de dahil olmak üzere, boru sistemi içindeki maksimum sürekli çalışma basıncından (MSOP) daha az olmamalıdır. Harici basınca maruz kalan boru hatları, çalışma, durdurma veya test koşulları altında beklenen maksimum diferansiyel basınç için tasarlanmalıdır. Ayrıca, çevresel etkiler de dikkate alınmalıdır. 101.4 paragrafına göre, akışkanın soğutulmasının borudaki basıncı atmosfer basıncının altına düşürmesi muhtemelse, boru harici basınca dayanacak şekilde tasarlanmalı veya vakumu kırmak için önlemler alınmalıdır. Akışkan genleşmesinin basıncı artırabileceği durumlarda, boru sistemleri artan basınca dayanacak şekilde tasarlanmalı veya aşırı basıncı gidermek için önlemler alınmalıdır.
Bölüm 101.3.2'den başlayarak, boru tasarımı için metal sıcaklığı beklenen maksimum sürekli koşulları temsil etmelidir. Basitlik açısından, genellikle metal sıcaklığının sıvı sıcaklığına eşit olduğu varsayılır. İstenirse, dış duvar sıcaklığı bilindiği sürece ortalama metal sıcaklığı kullanılabilir. En kötü sıcaklık koşullarının hesaba katılmasını sağlamak için ısı eşanjörleri veya yanma ekipmanından çekilen sıvılara da özel dikkat gösterilmelidir.
Tasarımcılar sıklıkla maksimum çalışma basıncına ve/veya sıcaklığına bir güvenlik payı eklerler. Payın büyüklüğü uygulamaya bağlıdır. Tasarım sıcaklığını belirlerken malzeme kısıtlamalarını da dikkate almak önemlidir. Yüksek tasarım sıcaklıklarının (750 F'den fazla) belirtilmesi, daha standart karbon çeliği yerine alaşımlı malzemelerin kullanılmasını gerektirebilir. Zorunlu Ek A'daki gerilim değerleri yalnızca her malzeme için izin verilen sıcaklıklar için sağlanır. Örneğin, karbon çeliği yalnızca 800 F'ye kadar gerilim değerleri sağlayabilir. Karbon çeliğinin 800 F'nin üzerindeki sıcaklıklara uzun süre maruz kalması, borunun karbonlaşmasına neden olarak daha kırılgan hale gelmesine ve arızaya eğilimli olmasına neden olabilir. 800 F'nin üzerinde çalışılıyorsa, karbon çeliğiyle ilişkili hızlandırılmış sürünme hasarı da dikkate alınmalıdır. Malzeme sıcaklık sınırlarının tam bir tartışması için paragraf 124'e bakın.
Bazen mühendisler her sistem için test basınçlarını da belirleyebilirler. Paragraf 137, gerilim testi hakkında rehberlik sağlar. Tipik olarak, hidrostatik test tasarım basıncının 1,5 katında belirtilir; ancak, basınç testi sırasında borulamadaki çember ve uzunlamasına gerilimler, paragraf 102.3.3 (B)'deki malzemenin akma dayanımının %90'ını geçmemelidir. Bazı kazan dışı harici borulama sistemleri için, sistemin parçalarını izole etmedeki zorluklar veya sistem yapılandırmasının ilk servis sırasında basit sızıntı testine izin vermesi nedeniyle, hizmet içi sızıntı testi sızıntıları kontrol etmenin daha pratik bir yöntemi olabilir. Kabul edilebilir.
Tasarım koşulları belirlendikten sonra, borulama belirtilebilir. Karar verilmesi gereken ilk şey, hangi malzemenin kullanılacağıdır. Daha önce belirtildiği gibi, farklı malzemelerin farklı sıcaklık sınırları vardır. Paragraf 105, çeşitli borulama malzemeleri için ek kısıtlamalar sağlar. Malzeme seçimi ayrıca sistem sıvısına da bağlıdır, örneğin aşındırıcı kimyasal borulama uygulamalarında nikel alaşımları, temiz enstrüman havası sağlamak için paslanmaz çelik veya akışla hızlandırılmış korozyonu önlemek için yüksek krom içeriğine sahip (%0,1'den fazla) karbon çeliği. Akışla Hızlandırılmış Korozyon (FAC), en kritik borulama sistemlerinden bazılarında ciddi duvar incelmesi ve boru arızasına neden olduğu gösterilen bir erozyon/korozyon olgusudur. Tesisat bileşenlerinin inceltilmesinin uygun şekilde dikkate alınmaması ciddi sonuçlara yol açabilir ve açmıştır, örneğin 2007'de KCP&L'nin IATAN enerji santralindeki bir aşırı ısıtma borusu patlamış, iki işçi ölmüş ve üçüncüsü ciddi şekilde yaralanmıştır.
104.1.1 paragrafındaki Denklem 7 ve Denklem 9, iç basınca tabi düz borular için sırasıyla minimum gerekli duvar kalınlığını ve maksimum iç tasarım basıncını tanımlar. Bu denklemlerdeki değişkenler, izin verilen maksimum gerilimi (Zorunlu Ek A'dan), borunun dış çapını, malzeme faktörünü (Tablo 104.1.2 (A)'da gösterildiği gibi) ve herhangi bir ek kalınlık payını (aşağıda açıklandığı gibi) içerir. Bu kadar çok değişken söz konusu olduğunda, uygun boru malzemesini, nominal çapı ve duvar kalınlığını belirlemek, sıvı hızı, basınç düşüşü ve borulama ve pompalama maliyetlerini de içerebilen yinelemeli bir süreç olabilir. Uygulamadan bağımsız olarak, gereken minimum duvar kalınlığı doğrulanmalıdır.
FAC dahil olmak üzere çeşitli nedenleri telafi etmek için ek kalınlık payı eklenebilir. Mekanik bağlantıları yapmak için gereken dişlerin, yuvaların vb. malzemenin çıkarılması nedeniyle paylar gerekebilir. Paragraf 102.4.2'ye göre, asgari pay, diş derinliği artı işleme toleransına eşit olmalıdır. Ayrıca, üst üste binen yükler veya paragraf 102.4.4'te tartışılan diğer nedenlerden dolayı boru hasarını, çökmeyi, aşırı sarkmayı veya burkulmayı önlemek için ek mukavemet sağlamak için pay gerekebilir. Kaynaklı bağlantıları (paragraf 102.4.3) ve dirsekleri (paragraf 102.4.5) hesaba katmak için de paylar eklenebilir. Son olarak, korozyonu ve/veya erozyonu telafi etmek için toleranslar eklenebilir. Bu payın kalınlığı tasarımcının takdirindedir ve paragraf 102.4.1'e göre borunun beklenen ömrü ile tutarlı olmalıdır.
İsteğe bağlı Ek IV, korozyon kontrolü hakkında rehberlik sağlar. Koruyucu kaplamalar, katodik koruma ve elektriksel izolasyon (yalıtım flanşları gibi), gömülü veya su altındaki boru hatlarının dış korozyonunu önleme yöntemleridir. İç korozyonu önlemek için korozyon inhibitörleri veya astarlar kullanılabilir. Ayrıca, uygun saflıkta hidrostatik test suyu kullanılmasına ve gerekirse hidrostatik testten sonra boruların tamamen boşaltılmasına dikkat edilmelidir.
Önceki hesaplamalar için gerekli olan minimum boru et kalınlığı veya çizelgesi, boru çapı boyunca sabit olmayabilir ve farklı çaplar için farklı çizelgeler gerektirebilir. Uygun çizelge ve et kalınlığı değerleri ASME B36.10 Kaynaklı ve Dikişsiz Dövme Çelik Boru'da tanımlanmıştır.
Boru malzemesi belirlenirken ve daha önce ele alınan hesaplamalar yapılırken, hesaplamalarda kullanılan maksimum izin verilen gerilim değerlerinin belirtilen malzemeyle uyuşmasını sağlamak önemlidir. Örneğin, A312 304L paslanmaz çelik boru yanlışlıkla A312 304 paslanmaz çelik boru olarak belirtilirse, iki malzeme arasındaki maksimum izin verilen gerilim değerlerindeki önemli farktan dolayı sağlanan duvar kalınlığı yetersiz olabilir. Aynı şekilde, borunun üretim yöntemi de uygun şekilde belirtilmelidir. Örneğin, hesaplama için dikişsiz boru için maksimum izin verilen gerilim değeri kullanılıyorsa, dikişsiz boru belirtilmelidir. Aksi takdirde, üretici/montajcı dikiş kaynaklı boru sunabilir ve bu da daha düşük maksimum izin verilen gerilim değerleri nedeniyle yetersiz duvar kalınlığına neden olabilir.
Örneğin, boru hattının tasarım sıcaklığının 300 F ve tasarım basıncının 1.200 psig olduğunu varsayalım. 2″ ve 3″. Karbon çeliği (A53 Sınıf B dikişsiz) tel kullanılacaktır. ASME B31.1 Denklem 9 gereksinimlerini karşılamak için belirtilecek uygun boru planını belirleyin. İlk olarak, tasarım koşulları açıklanır:
Daha sonra, A53 Sınıf B için yukarıdaki tasarım sıcaklıklarında Tablo A-1'den izin verilen maksimum gerilme değerlerini belirleyin. Dikişsiz boru belirtildiği için dikişsiz boru değeri kullanıldığına dikkat edin:
Kalınlık payı da eklenmelidir. Bu uygulama için 1/16 inçlik bir tolerans varsayılır. Daha sonra ayrı bir frezeleme toleransı eklenecektir.
3 inç.Önce boru belirtilecektir.Scheduled 40 boru ve %12,5 frezeleme toleransı varsayılarak, maksimum basıncı hesaplayın:
Yukarıda belirtilen tasarım koşullarında 3 inçlik boru için Program 40 borusu yeterlidir. Sonra 2 inçlik boruyu kontrol edin. Boru hattı aynı varsayımları kullanır:
2 inç. Yukarıda belirtilen tasarım koşulları altında, borulama, Program 40'tan daha kalın bir duvar kalınlığı gerektirecektir. 2 inç deneyin. Program 80 Borular:
Boru duvar kalınlığı basınç tasarımında sıklıkla sınırlayıcı faktör olsa da, kullanılan bağlantı parçalarının, bileşenlerin ve bağlantıların belirtilen tasarım koşullarına uygun olduğunu doğrulamak yine de önemlidir.
Genel bir kural olarak, 104.2, 104.7.1, 106 ve 107 numaralı paragraflara uygun olarak, Tablo 126.1'de listelenen standartlara uygun olarak üretilen tüm vanalar, bağlantı parçaları ve diğer basınç içeren bileşenler, normal çalışma koşulları altında veya belirtilen standart basınç-sıcaklık değerlerinin altında kullanım için uygun kabul edilir. Kullanıcılar, belirli standartların veya üreticilerin normal çalışmadan sapmalara ASME B31.1'de belirtilenlerden daha sıkı sınırlamalar getirmesi durumunda, daha sıkı sınırlamaların uygulanacağını bilmelidir.
Boru kesişimlerinde, Tablo 126.1'de listelenen standartlara uygun olarak üretilen T'ler, transversler, çaprazlar, dal kaynaklı bağlantılar vb. önerilir. Bazı durumlarda, boru hattı kesişimleri benzersiz dal bağlantıları gerektirebilir. Paragraf 104.3.1, basınca dayanacak yeterli boru malzemesinin olduğundan emin olmak için dal bağlantıları için ek gereklilikler sağlar.
Tasarımı basitleştirmek için, tasarımcı, ASME B16.5 Boru flanşları ve flanş bağlantıları veya Tablo 126.1'de listelenen benzer standartlarda belirtilen belirli malzemeler için basınç-sıcaklık sınıfı tarafından tanımlanan belirli bir basınç sınıfının (örneğin ASME sınıfı 150, 300, vb.) flanş derecesini karşılamak için tasarım koşullarını daha yüksek ayarlamayı seçebilir. Bu, duvar kalınlığında veya diğer bileşen tasarımlarında gereksiz bir artışa neden olmadığı sürece kabul edilebilir.
Borulama tasarımının önemli bir kısmı, basınç, sıcaklık ve dış kuvvetlerin etkileri uygulandığında borulama sisteminin yapısal bütünlüğünün korunmasını sağlamaktır. Sistemin yapısal bütünlüğü, tasarım sürecinde sıklıkla göz ardı edilir ve iyi yapılmazsa tasarımın en pahalı kısımlarından biri olabilir. Yapısal bütünlük esas olarak iki yerde ele alınmaktadır: Paragraf 104.8: Boru Hattı Bileşen Analizi ve Paragraf 119: Genleşme ve Esneklik.
Paragraf 104.8, bir boru sisteminin kodda izin verilen gerilimleri aşıp aşmadığını belirlemek için kullanılan temel kod formüllerini listeler. Bu kod denklemlerine genellikle sürekli yükler, ara sıra oluşan yükler ve yer değiştirme yükleri denir. Sürekli yük, boru sistemi üzerindeki basınç ve ağırlığın etkisidir. Tesadüfi yükler, sürekli yüklere ek olarak olası rüzgar yükleri, sismik yükler, arazi yükleri ve diğer kısa vadeli yüklerdir. Uygulanan her bir tesadüfi yükün aynı anda diğer tesadüfi yükler üzerinde etki etmeyeceği varsayılır, bu nedenle her bir tesadüfi yük analiz sırasında ayrı bir yük durumu olacaktır. Yer değiştirme yükleri, termal büyümenin, çalışma sırasında ekipmanın yer değiştirmesinin veya diğer herhangi bir yer değiştirme yükünün etkileridir.
119. Paragrafta boru sistemlerinde boru genleşmesi ve esnekliğinin nasıl ele alınacağı ve tepki yüklerinin nasıl belirleneceği tartışılmaktadır. Boru sistemlerinin esnekliği genellikle ekipman bağlantılarında en önemli unsurdur, çünkü çoğu ekipman bağlantısı yalnızca bağlantı noktasına uygulanan minimum kuvvet ve moment miktarına dayanabilir. Çoğu durumda, boru sisteminin termal büyümesi tepki yükü üzerinde en büyük etkiye sahiptir, bu nedenle sistemdeki termal büyümeyi buna göre kontrol etmek önemlidir.
Borulama sisteminin esnekliğini karşılamak ve sistemin düzgün bir şekilde desteklenmesini sağlamak için, çelik boruları Tablo 121.5'e uygun şekilde desteklemek iyi bir uygulamadır. Bir tasarımcı bu tablo için standart destek aralığını karşılamaya çalışırsa, üç şeyi başarır: kendi ağırlığının sapmasını en aza indirir, sürekli yükleri azaltır ve yer değiştirme yükleri için mevcut gerilimi artırır. Tasarımcı desteği Tablo 121.5'e uygun şekilde yerleştirirse, genellikle boru destekleri arasında 1/8 inçten daha az kendi ağırlığının yer değiştirmesi veya sarkmasıyla sonuçlanır. Kendi ağırlığının sapmasını en aza indirmek, buhar veya gaz taşıyan borularda yoğuşma olasılığını azaltmaya yardımcı olur. Tablo 121.5'teki aralık önerilerini izlemek, tasarımcının borulardaki sürekli gerilimi kodun sürekli izin verilen değerinin yaklaşık %50'sine düşürmesine de olanak tanır. Denklem 1B'ye göre, yer değiştirme yükleri için izin verilen gerilim, sürekli yüklerle ters orantılıdır. Bu nedenle, sürekli yükü en aza indirerek, yer değiştirme gerilimi toleransı Maksimum düzeye çıkarılabilir. Boru destekleri için önerilen aralıklar Şekil 3'te gösterilmiştir.
Boru sistemi tepki yüklerinin uygun şekilde dikkate alınmasını ve kod gerilimlerinin karşılanmasını sağlamak için yaygın bir yöntem, sistemin bilgisayar destekli boru gerilim analizini gerçekleştirmektir. Bentley AutoPIPE, Intergraph Caesar II, Piping Solutions Tri-Flex veya piyasada bulunan diğer paketlerden biri gibi çeşitli boru hattı gerilim analizi yazılım paketleri mevcuttur. Bilgisayar destekli boru gerilim analizini kullanmanın avantajı, tasarımcının kolay doğrulama için boru sisteminin sonlu eleman modelini oluşturmasına ve yapılandırmada gerekli değişiklikleri yapma olanağına sahip olmasına olanak vermesidir. Şekil 4, bir boru hattı bölümünün modellenmesi ve analiz edilmesine ilişkin bir örneği göstermektedir.
Yeni bir sistem tasarlarken, sistem tasarımcıları genellikle tüm boruların ve bileşenlerin kullanılan koda göre üretilmesini, kaynaklanmasını, monte edilmesini vb. belirtirler. Ancak bazı iyileştirmelerde veya diğer uygulamalarda, Bölüm V'te açıklandığı gibi, belirli üretim teknikleri konusunda rehberlik sağlamak için belirlenmiş bir mühendisin bulunması yararlı olabilir.
Yenileme uygulamalarında karşılaşılan yaygın bir sorun, kaynak ön ısıtması (paragraf 131) ve kaynak sonrası ısıl işlemdir (paragraf 132). Diğer faydalarının yanı sıra, bu ısıl işlemler stresi azaltmak, çatlamayı önlemek ve kaynak mukavemetini artırmak için kullanılır. Kaynak öncesi ve kaynak sonrası ısıl işlem gereksinimlerini etkileyen öğeler şunları içerir, ancak bunlarla sınırlı değildir: P numarası gruplaması, malzeme kimyası ve kaynak yapılacak eklemdeki malzemenin kalınlığı. Zorunlu Ek A'da listelenen her malzemeye atanmış bir P numarası vardır. Ön ısıtma için, paragraf 131, kaynak yapılmadan önce temel metalin ısıtılması gereken minimum sıcaklığı sağlar. PWHT için, Tablo 132, tutma sıcaklığı aralığını ve kaynak bölgesini tutmak için gereken süreyi sağlar. Isıtma ve soğutma oranları, sıcaklık ölçüm yöntemleri, ısıtma teknikleri ve diğer prosedürler, kodda belirtilen yönergeleri kesinlikle takip etmelidir. Uygun şekilde ısıl işlem yapılmaması nedeniyle kaynaklı alanda beklenmeyen olumsuz etkiler meydana gelebilir.
Basınçlı boru sistemlerinde bir diğer potansiyel endişe alanı boru dirsekleridir. Boruların bükülmesi duvar incelmesine neden olarak yetersiz duvar kalınlığına yol açabilir. 102.4.5 paragrafına göre, kod, minimum duvar kalınlığı düz borular için minimum duvar kalınlığını hesaplamak için kullanılan aynı formülü karşıladığı sürece dirseklere izin verir. Tipik olarak, duvar kalınlığını hesaba katmak için bir pay eklenir. Tablo 102.4.5, farklı dirsek yarıçapları için önerilen dirsek azaltma paylarını sağlar. Bükülmeler ayrıca ön bükme ve/veya bükme sonrası ısıl işlem gerektirebilir. 129. paragraf dirseklerin üretimi hakkında rehberlik sağlar.
Birçok basınçlı boru sistemi için, sistemde aşırı basıncı önlemek amacıyla bir emniyet vanası veya tahliye vanası takılması gerekir. Bu uygulamalar için, isteğe bağlı Ek II: Emniyet Vanası Kurulum Tasarım Kuralları çok değerli ancak bazen az bilinen bir kaynaktır.
II-1.2 paragrafına göre, emniyet vanaları gaz veya buhar servisleri için tamamen açık bir pop-up hareketiyle karakterize edilirken, emniyet vanaları akış yukarısındaki statik basınca göre açılır ve öncelikli olarak sıvı servisleri için kullanılır.
Emniyet valfi üniteleri, açık veya kapalı deşarj sistemleri olmalarına göre karakterize edilir. Açık bir egzozda, emniyet valfinin çıkışındaki dirsek genellikle egzoz borusuna atmosfere boşalır. Tipik olarak, bu daha az geri basınçla sonuçlanır. Egzoz borusunda yeterli geri basınç oluşturulursa, egzoz gazının bir kısmı egzoz borusunun giriş ucundan dışarı atılabilir veya geri yıkanabilir. Egzoz borusunun boyutu, geri tepmeyi önleyecek kadar büyük olmalıdır. Kapalı havalandırma uygulamalarında, havalandırma hattındaki hava sıkışması nedeniyle tahliye valfi çıkışında basınç oluşur ve bu da potansiyel olarak basınç dalgalarının yayılmasına neden olur. Paragraf II-2.2.2'de, kapalı deşarj hattının tasarım basıncının sabit durum çalışma basıncından en az iki kat daha büyük olması önerilir. Şekil 5 ve 6, emniyet valfi kurulumunu sırasıyla açık ve kapalı olarak göstermektedir.
Emniyet vanası tesisatları, II-2 paragrafında özetlendiği gibi çeşitli kuvvetlere maruz kalabilir. Bu kuvvetler, ısıl genleşme etkileri, aynı anda havalandırılan birden fazla emniyet vanasının etkileşimi, sismik ve/veya titreşim etkileri ve basınç tahliye olayları sırasında basınç etkilerini içerir. Emniyet vanasının çıkışına kadar olan tasarım basıncı, iniş borusunun tasarım basıncına uyması gerekse de, tahliye sistemindeki tasarım basıncı, tahliye sisteminin konfigürasyonuna ve emniyet vanasının özelliklerine bağlıdır. Açık ve kapalı tahliye sistemleri için tahliye dirseğinde, tahliye borusu girişinde ve tahliye borusu çıkışında basınç ve hızı belirlemek için II-2.2 paragrafında denklemler sağlanmıştır. Bu bilgiler kullanılarak, egzoz sisteminin çeşitli noktalarındaki tepki kuvvetleri hesaplanabilir ve hesaba katılabilir.
Açık deşarj uygulaması için bir örnek problem II-7 paragrafında verilmiştir. Emniyet valfi deşarj sistemlerinde akış özelliklerini hesaplamak için başka yöntemler de mevcuttur ve okuyucunun kullanılan yöntemin yeterince muhafazakar olduğundan emin olması konusunda uyarılmaktadır. Bu yöntemlerden biri GS Liao tarafından ASME tarafından Ekim 1975'te Journal of Electrical Engineering'de yayımlanan "Power Plant Safety and Pressure Relief Valve Exhaust Group Analysis" adlı makalede açıklanmıştır.
Emniyet vanası, herhangi bir kıvrımdan en az düz boru mesafesinde bulunmalıdır. Bu asgari mesafe, II-5.2.1 paragrafında tanımlandığı gibi sistemin servisine ve geometrisine bağlıdır. Birden fazla emniyet vanası bulunan tesisatlarda, vana branşman bağlantıları için önerilen aralık, Tablo D-1'in Not (10)(c)'sinde gösterildiği gibi branşman ve servis borularının yarıçaplarına bağlıdır. II-5.7.1 paragrafına uygun olarak, termal genleşme ve sismik etkileşimlerin etkilerini en aza indirmek için emniyet vanası tahliyelerinde bulunan boru desteklerinin bitişik yapılar yerine çalışan borulara bağlanması gerekebilir. Emniyet vanası tertibatlarının tasarımında bu ve diğer tasarım hususlarının bir özeti II-5 paragrafında bulunabilir.
Elbette, bu makalenin kapsamı içerisinde ASME B31'in tüm tasarım gereksinimlerini ele almak mümkün değildir. Ancak, basınçlı borulama sisteminin tasarımında görev alan herhangi bir yetkili mühendis en azından bu tasarım koduna aşina olmalıdır. Umuyoruz ki, yukarıdaki bilgilerle okuyucular ASME B31'i daha değerli ve erişilebilir bir kaynak olarak göreceklerdir.
Monte K. Engelkemier, Stanley Consultants'ta proje lideridir. Engelkemier, Iowa Mühendislik Topluluğu, NSPE ve ASME üyesidir ve B31.1 Elektrik Borulama Kodu Komitesi ve Alt Komitesinde görev yapmaktadır. Borulama sistemi düzeni, tasarımı, destekleme değerlendirmesi ve gerilim analizi konusunda 12 yılı aşkın uygulamalı deneyime sahiptir. Matt Wilkey, Stanley Consultants'ta Makine Mühendisidir. Çeşitli kamu hizmetleri, belediye, kurumsal ve endüstriyel müşteriler için borulama sistemleri tasarlama konusunda 6 yılı aşkın profesyonel deneyime sahiptir ve ASME ve Iowa Mühendislik Topluluğu üyesidir.
Bu içerikte ele alınan konular hakkında deneyiminiz ve uzmanlığınız var mı? CFE Media editör ekibimize katkıda bulunmayı düşünmelisiniz ve siz ve şirketinizin hak ettiği takdiri elde edin. Süreci başlatmak için buraya tıklayın.