Basınçlı borulama sistemi tasarlanırken, yetkili mühendis genellikle sistem borularının ASME B31 Basınçlı Borulama Kodunun bir veya daha fazla bölümüne uygun olması gerektiğini belirtir. Mühendisler borulama sistemlerini tasarlarken kod gerekliliklerine nasıl doğru şekilde uyarlar?
Öncelikle, mühendis hangi tasarım spesifikasyonunun seçilmesi gerektiğine karar vermelidir. Basınçlı boru sistemleri için bu, mutlaka ASME B31 ile sınırlı değildir. Proje yeri, uygulama vb. faktörlere bağlı olarak ASME, ANSI, NFPA veya diğer yetkili kuruluşlar tarafından yayınlanan diğer kodlar da geçerli olabilir. ASME B31'de şu anda yürürlükte olan yedi ayrı bölüm bulunmaktadır.
ASME B31.1 Elektrik Boru Tesisatı: Bu bölüm, enerji santrallerinde, endüstriyel ve kurumsal tesislerde, jeotermal ısıtma sistemlerinde ve merkezi ve bölgesel ısıtma ve soğutma sistemlerinde kullanılan boru tesisatını kapsar. Bu, ASME Bölüm I kazanlarının montajında ​​kullanılan kazan dışı ve kazan dışı olmayan boru tesisatını içerir. Bu bölüm, ASME Kazan ve Basınçlı Kaplar Kodunda belirtilen ekipmanlara, belirli düşük basınçlı ısıtma ve soğutma dağıtım boru tesisatlarına ve ASME B31.1'in 100.1.3 paragrafında açıklanan çeşitli diğer sistemlere uygulanmaz. ASME B31.1'in kökenleri 1920'lere kadar uzanır ve ilk resmi baskısı 1935'te yayınlanmıştır. İlk baskının, ekler dahil, 30 sayfadan az olduğunu ve mevcut baskının 300 sayfadan fazla olduğunu unutmayın.
ASME B31.3 Proses Boru Tesisatı: Bu bölüm, rafinerilerde; kimya, ilaç, tekstil, kağıt, yarı iletken ve kriyojenik tesislerde; ve bunlarla ilişkili işleme tesisleri ve terminallerde kullanılan boru tesisatını kapsar. Bu bölüm, özellikle düz boru için minimum duvar kalınlığının hesaplanmasında ASME B31.1'e çok benzer. Bu bölüm başlangıçta B31.1'in bir parçasıydı ve ilk olarak 1959'da ayrı olarak yayınlandı.
ASME B31.4 Sıvı ve Bulamaçlar için Boru Hattı Taşıma Sistemleri: Bu bölüm, öncelikle tesisler ve terminaller arasında ve terminaller içinde pompalama, şartlandırma ve ölçüm istasyonlarında sıvı ürünleri taşıyan boru hatlarını kapsar. Bu bölüm aslen B31.1'in bir parçasıydı ve ilk olarak 1959'da ayrı olarak yayınlandı.
ASME B31.5 Soğutma Boruları ve Isı Transfer Bileşenleri: Bu bölüm, soğutucu akışkanlar ve ikincil soğutucu akışkanlar için boruları kapsar. Bu bölüm aslen B31.1'in bir parçasıydı ve ilk olarak 1962'de ayrı olarak yayınlandı.
ASME B31.8 Gaz İletim ve Dağıtım Boru Sistemleri: Bu, öncelikle gaz halindeki ürünleri kaynaklar ve terminaller arasında taşımak için kullanılan boruları, kompresörleri, şartlandırma ve ölçüm istasyonlarını ve gaz toplama borularını içerir. Bu bölüm başlangıçta B31.1'in bir parçasıydı ve ilk olarak 1955'te ayrı olarak yayınlandı.
ASME B31.9 Bina Tesisat Boruları: Bu bölüm, endüstriyel, kurumsal, ticari ve kamu binalarında ve ASME B31.1'de belirtilen boyut, basınç ve sıcaklık aralıklarını gerektirmeyen çok üniteli konutlarda yaygın olarak bulunan boruları kapsar. Bu bölüm, ASME B31.1 ve B31.3'e benzer, ancak daha az muhafazakardır (özellikle minimum duvar kalınlığını hesaplarken) ve daha az ayrıntı içerir. ASME B31.9 paragraf 900.1.2'de belirtildiği gibi düşük basınç, düşük sıcaklık uygulamalarıyla sınırlıdır. İlk olarak 1982'de yayınlanmıştır.
ASME B31.12 Hidrojen Boru Tesisatı ve Borulama: Bu bölüm, gaz ve sıvı hidrojen hizmetinde kullanılan boru tesisatını ve gaz halindeki hidrojen hizmetinde kullanılan boru tesisatını kapsamaktadır. Bu bölüm ilk olarak 2008 yılında yayınlanmıştır.
Hangi tasarım kodunun kullanılacağına nihayetinde mal sahibi karar verir. ASME B31'in giriş bölümünde, "Önerilen boru tesisatına en yakın kod bölümünü seçmek mal sahibinin sorumluluğundadır" ifadesi yer almaktadır. Bazı durumlarda, "tesisatın farklı bölümlerine birden fazla kod bölümü uygulanabilir."
2012 ASME B31.1 baskısı, sonraki tartışmalar için temel referans olarak kullanılacaktır. Bu makalenin amacı, yetkili mühendise ASME B31 uyumlu bir basınçlı boru sistemi tasarlamanın ana adımlarından bazılarını göstermektir. ASME B31.1 yönergelerini takip etmek, genel sistem tasarımının iyi bir temsilini sağlar. ASME B31.3 veya B31.9 izlenirse benzer tasarım yöntemleri kullanılır. ASME B31'in geri kalanı, esas olarak belirli sistemler veya uygulamalar için daha dar uygulamalarda kullanılır ve daha fazla tartışılmayacaktır. Tasarım sürecindeki önemli adımlar burada vurgulanacak olsa da, bu tartışma kapsamlı değildir ve sistem tasarımı sırasında her zaman tam koda başvurulmalıdır. Aksi belirtilmedikçe, metne yapılan tüm referanslar ASME B31.1'e aittir.
Doğru kodu seçtikten sonra, sistem tasarımcısı ayrıca sisteme özgü tasarım gereksinimlerini de gözden geçirmelidir. 122. paragraf (Bölüm 6), buhar, besleme suyu, tahliye ve boşaltma, enstrümantasyon boruları ve basınç tahliye sistemleri gibi elektrik borulama uygulamalarında yaygın olarak bulunan sistemlerle ilgili tasarım gereksinimlerini sağlar. ASME B31.3, ASME B31.1'e benzer paragraflar içerir, ancak daha az ayrıntılıdır. 122. paragraftaki 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 belirlenen çeşitli yetki sınırlamalarını içerir. Şekil 2, tamburlu kazanın bu sınırlamalarını göstermektedir.
Sistem tasarımcısı, sistemin çalışacağı basınç ve sıcaklığı ve sistemin karşılaması gereken koşulları belirlemelidir.
101.2. paragrafa göre, iç tasarım basıncı, statik kafa etkisi de dahil olmak üzere, boru sistemi içindeki maksimum sürekli çalışma basıncından (MSOP) az olmamalıdır. Dış basınca maruz kalan boru hatları, işletme, kapatma veya test koşulları altında beklenen maksimum diferansiyel basınca göre tasarlanmalıdır. Ayrıca, çevresel etkiler de dikkate alınmalıdır. 101.4. paragrafa göre, sıvının soğutulması borudaki basıncı atmosfer basıncının altına düşürecekse, boru dış basınca dayanacak şekilde tasarlanmalı veya vakumu kırmak için önlemler alınmalıdır. Sıvı genleşmesinin basıncı artırabileceği durumlarda, boru sistemleri artan basınca dayanacak şekilde tasarlanmalı veya fazla basıncı gidermek için önlemler alınmalıdır.
Bölüm 101.3.2'den başlayarak, boru tasarımı için metal sıcaklığı, beklenen maksimum sürekli koşulları temsil etmelidir. Basitlik açısından, metal sıcaklığının akışkan sıcaklığına eşit olduğu genellikle varsayılır. İstenirse, dış duvar sıcaklığı biliniyorsa ortalama metal sıcaklığı kullanılabilir. Ayrıca, en kötü sıcaklık koşullarının dikkate alınmasını sağlamak için ısı eşanjörlerinden veya yanma ekipmanından çekilen akışkanlara da özel dikkat gösterilmelidir.
Tasarımcılar genellikle maksimum çalışma basıncına ve/veya sıcaklığına bir güvenlik payı eklerler. Bu payın boyutu uygulamaya bağlıdır. Tasarım sıcaklığını belirlerken malzeme kısıtlamalarını da dikkate almak önemlidir. Yüksek tasarım sıcaklıkları (750 F'den yüksek) belirtmek, daha standart karbon çeliği yerine alaşımlı malzemelerin kullanılmasını gerektirebilir. Zorunlu Ek A'daki gerilim değerleri, her malzeme için yalnızca izin verilen sıcaklıklar için verilmiştir. Örneğin, karbon çeliği yalnızca 800 F'ye kadar gerilim değerleri sağlayabilir. Karbon çeliğinin 800 F'nin üzerindeki sıcaklıklara uzun süre maruz kalması, borunun karbonlaşmasına, daha kırılgan hale gelmesine ve arızaya daha yatkın olmasına neden olabilir. 800 F'nin üzerinde çalıştırılıyorsa, karbon çeliğiyle ilişkili hızlandırılmış sürünme hasarı da dikkate alınmalıdır. Malzeme sıcaklık limitlerinin tam bir açıklaması için 124. paragrafa bakınız.
Bazen mühendisler her sistem için test basınçlarını da belirtebilirler. 137. paragraf, gerilim testi konusunda rehberlik sağlamaktadır. Tipik olarak, hidrostatik test, tasarım basıncının 1,5 katı olarak belirtilecektir; ancak, basınç testi sırasında borudaki çevresel ve boyuna gerilimler, 102.3.3 (B) paragrafındaki malzemenin akma dayanımının %90'ını aşmamalıdır. Bazı kazan dışı boru sistemlerinde, sistemin parçalarının izole edilmesindeki zorluklar nedeniyle veya sistem konfigürasyonu ilk servis sırasında basit sızıntı testine izin verdiği için, hizmet içi sızıntı testi daha pratik bir yöntem olabilir. Kabul ediyorum, bu kabul edilebilir.
Tasarım koşulları belirlendikten sonra, boru tesisatı belirlenebilir. İlk karar verilecek şey, hangi malzemenin kullanılacağıdır. Daha önce de belirtildiği gibi, farklı malzemelerin farklı sıcaklık limitleri vardır. 105. paragraf, çeşitli boru malzemeleri üzerinde ek kısıtlamalar sağlamaktadır. Malzeme seçimi ayrıca sistem sıvısına da bağlıdır; örneğin, aşındırıcı kimyasal boru uygulamalarında nikel alaşımları, temiz enstrüman havası sağlamak için paslanmaz çelik veya akış hızlandırılmış korozyonu önlemek için yüksek krom içeriğine ( %0,1'den fazla) sahip karbon çelik. Akış Hızlandırılmış Korozyon (FAC), en kritik boru sistemlerinden bazılarında ciddi duvar incelmesine ve boru arızasına neden olduğu gösterilen bir erozyon/korozyon olayıdır. Boru bileşenlerinin incelmesinin doğru şekilde dikkate alınmaması, 2007 yılında KCP&L'nin IATAN enerji santralindeki bir aşırı ısıtma borusunun patlaması ve iki işçinin ölümüne, üçüncüsünün ise ciddi şekilde yaralanmasına yol açtığı gibi ciddi sonuçlara yol açabilir ve açmıştır.
104.1.1 paragrafındaki Denklem 7 ve Denklem 9, sırasıyla, iç basınca maruz kalan düz borular için gerekli minimum 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 ek kalınlık paylarını (aşağıda açıklandığı gibi) içerir. Bu kadar çok değişken söz konusu olduğundan, uygun boru malzemesini, nominal çapı ve duvar kalınlığını belirlemek, akışkan hızı, basınç düşüşü ve borulama ve pompalama maliyetlerini de içerebilen yinelemeli bir süreç olabilir. Uygulamadan bağımsız olarak, gerekli minimum duvar kalınlığı doğrulanmalıdır.
FAC dahil olmak üzere çeşitli nedenlerle ek kalınlık payı eklenebilir. Mekanik bağlantılar yapmak için gerekli olan dişlerin, yuvaların vb. çıkarılması nedeniyle pay gerekebilir. 102.4.2 paragrafına göre, minimum pay, diş derinliği artı işleme toleransına eşit olmalıdır. Ayrıca, 102.4.4 paragrafında tartışılan üst üste binen yükler veya diğer nedenlerden kaynaklanan boru hasarını, çökmesini, aşırı sarkmasını veya burkulmasını önlemek için ek mukavemet sağlamak amacıyla da pay gerekebilir. Kaynaklı bağlantılar (102.4.3 paragrafı) ve dirsekler (102.4.5 paragrafı) için de pay eklenebilir. Son olarak, korozyon ve/veya erozyonu telafi etmek için toleranslar eklenebilir. Bu payın kalınlığı tasarımcının takdirindedir ve 102.4.1 paragrafına göre borunun beklenen ömrüyle tutarlı olmalıdır.
İsteğe bağlı Ek IV, korozyon kontrolü konusunda rehberlik sağlar. Koruyucu kaplamalar, katodik koruma ve elektriksel izolasyon (yalıtımlı flanşlar gibi) gömülü veya suya batırılmış boru hatlarının dış korozyonunu önlemenin yöntemleridir. İç korozyonu önlemek için korozyon inhibitörleri veya astarlar kullanılabilir. Ayrıca, uygun saflıkta hidrostatik test suyu kullanılmasına ve gerekirse hidrostatik testten sonra boru hattının tamamen boşaltılmasına dikkat edilmelidir.
Önceki hesaplamalar için gerekli olan minimum boru duvar kalınlığı veya standardı, boru çapı boyunca sabit olmayabilir ve farklı çaplar için farklı standartlar gerektirebilir. Uygun standart ve duvar kalınlığı değerleri ASME B36.10 Kaynaklı ve Dikişsiz Dövme Çelik Boru standardında tanımlanmıştır.
Boru malzemesini belirtirken ve daha önce bahsedilen hesaplamaları yaparken, hesaplamalarda kullanılan maksimum izin verilen gerilme değerlerinin belirtilen malzemeyle eşleştiğinden emin olmak önemlidir. Örneğin, A312 304L paslanmaz çelik boru yanlışlıkla A312 304 paslanmaz çelik boru olarak belirtilirse, iki malzeme arasındaki maksimum izin verilen gerilme değerlerindeki önemli fark nedeniyle sağlanan duvar kalınlığı yetersiz olabilir. Benzer şekilde, borunun üretim yöntemi de uygun şekilde belirtilmelidir. Örneğin, hesaplama için dikişsiz boru için maksimum izin verilen gerilme değeri kullanılıyorsa, dikişsiz boru belirtilmelidir. Aksi takdirde, üretici/montajcı kaynaklı boru sunabilir ve bu da daha düşük maksimum izin verilen gerilme değerleri nedeniyle yetersiz duvar kalınlığına yol açabilir.
Örneğin, boru hattının tasarım sıcaklığının 300 F ve tasarım basıncının 1200 psig olduğunu varsayalım. 2" ve 3" çapında karbon çelik (A53 Grade B dikişsiz) tel kullanılacaktır. ASME B31.1 Denklem 9'un gereksinimlerini karşılamak için uygun borulama planını belirleyin. Öncelikle tasarım koşulları açıklanmaktadır:
Ardından, Tablo A-1'den yukarıdaki tasarım sıcaklıklarında A53 B Sınıfı için izin verilen maksimum gerilme değerlerini belirleyin. Dikişsiz boru belirtildiği için dikişsiz boru için olan değerin kullanıldığına dikkat edin:
Kalınlık payı da eklenmelidir. Bu uygulama için 1/16 inçlik bir korozyon payı varsayılmıştır. Ayrı bir frezeleme toleransı daha sonra eklenecektir.
3 inç. Boru önce belirtilecektir. Schedule 40 boru ve %12,5 frezeleme toleransı varsayarak, maksimum basıncı hesaplayın:
Yukarıda belirtilen tasarım koşullarında 3 inçlik boru için Schedule 40 boru uygundur. Ardından 2 inçlik boruyu kontrol edin. Boru hattı aynı varsayımları kullanır:
2 inç. Yukarıda belirtilen tasarım koşulları altında, boruların Schedule 40'tan daha kalın bir duvar kalınlığına ihtiyacı olacaktır. 2 inç deneyin. Schedule 80 Borular:
Basınçlı tasarımda boru duvar kalınlığı genellikle sınırlayıcı faktör olsa da, kullanılan bağlantı parçalarının, bileşenlerin ve bağlantıların belirtilen tasarım koşullarına uygun olduğunun doğrulanması yine de önemlidir.
Genel bir kural olarak, 104.2, 104.7.1, 106 ve 107 paragraflarına uygun olarak, Tablo 126.1'de listelenen standartlara göre üretilen tüm vanalar, bağlantı parçaları ve diğer basınç içeren bileşenler, normal çalışma koşullarında veya belirtilen standart basınç-sıcaklık değerlerinin altında kullanım için uygun kabul edilecektir. Kullanıcılar, belirli standartların veya üreticilerin normal çalışmadan sapmalara ilişkin olarak ASME B31.1'de belirtilenlerden daha katı sınırlar getirebileceğinin farkında olmalıdır; bu durumda daha katı sınırlar geçerli olacaktır.
Boru kesişimlerinde, Tablo 126.1'de listelenen standartlara göre üretilmiş T bağlantılar, enine bağlantılar, çapraz bağlantılar, kaynaklı branşman bağlantıları vb. önerilir. Bazı durumlarda, boru hattı kesişimleri benzersiz branşman bağlantıları gerektirebilir. 104.3.1 paragrafı, basınca dayanacak yeterli boru malzemesinin bulunmasını sağlamak için branşman bağlantıları için ek gereksinimler sunmaktadır.
Tasarımı basitleştirmek için, tasarımcı, ASME B16.5 Boru flanşları ve flanş bağlantıları standardında veya Tablo 126.1'de listelenen benzer standartlarda belirtilen belirli malzemeler için basınç-sıcaklık sınıfına göre tanımlanan belirli bir basınç sınıfının (örneğin ASME sınıf 150, 300, vb.) flanş derecelendirmesini karşılamak üzere tasarım koşullarını daha yüksek ayarlamayı seçebilir. Bu, duvar kalınlığında veya diğer bileşen tasarımlarında gereksiz bir artışa yol açmadığı sürece kabul edilebilir.
Boru tasarımının önemli bir parçası, basınç, sıcaklık ve dış kuvvetlerin etkileri uygulandıktan sonra boru sisteminin yapısal bütünlüğünün korunmasını sağlamaktır. Sistem yapısal bütünlüğü, tasarım sürecinde sıklıkla göz ardı edilir ve iyi yapılmadığı takdirde 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.
104.8 numaralı paragraf, bir boru sisteminin kodda izin verilen gerilmeleri aşıp aşmadığını belirlemek için kullanılan temel kod formüllerini listeler. Bu kod denklemleri genellikle sürekli yükler, ara sıra oluşan yükler ve yer değiştirme yükleri olarak adlandırılır. Sürekli yük, bir boru sistemine uygulanan basınç ve ağırlığın etkisidir. Ara sıra oluşan yükler, sürekli yüklere ek olarak olası rüzgar yükleri, deprem yükleri, arazi yükleri ve diğer kısa süreli yüklerdir. Uygulanan her bir ara sıra oluşan yükün aynı anda diğer ara sıra oluşan yüklere etki etmeyeceği varsayılır, bu nedenle her bir ara sıra oluşan yük, analiz sırasında ayrı bir yük durumu olacaktır. Yer değiştirme yükleri, termal genleşme, çalışma sırasında ekipman yer değiştirmesi veya diğer herhangi bir yer değiştirme yükünün etkileridir.
119. paragraf, boru sistemlerinde boru genleşmesi ve esnekliğinin nasıl ele alınacağını ve reaksiyon yüklerinin nasıl belirleneceğini tartışmaktadır. Boru sistemlerinin esnekliği genellikle ekipman bağlantılarında en önemlidir, çünkü çoğu ekipman bağlantısı yalnızca bağlantı noktasında uygulanan minimum kuvvet ve moment miktarına dayanabilir. Çoğu durumda, boru sisteminin termal genleşmesi reaksiyon yükü üzerinde en büyük etkiye sahiptir, bu nedenle sistemdeki termal genleşmeyi buna göre kontrol etmek önemlidir.
Boru sisteminin esnekliğini karşılamak ve sistemin düzgün bir şekilde desteklenmesini sağlamak için, çelik boruları Tablo 121.5'e uygun olarak desteklemek iyi bir uygulamadır. Bir tasarımcı bu tablodaki standart destek aralığını karşılamaya çalışırsa, üç şey başarır: kendi ağırlığıyla oluşan sapmayı en aza indirir, sürekli yükleri azaltır ve yer değiştirme yükleri için mevcut gerilimi artırır. Tasarımcı desteği Tablo 121.5'e uygun olarak yerleştirirse, boru destekleri arasında genellikle 1/8 inçten daha az kendi ağırlığıyla oluşan yer değiştirme veya sarkma meydana gelir. Kendi ağırlığıyla oluşan sapmayı en aza indirmek, buhar veya gaz taşıyan borularda yoğuşma olasılığını azaltmaya yardımcı olur. Tablo 121.5'teki aralık önerilerini takip etmek, tasarımcının borudaki sürekli gerilimi, yönetmeliğin 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 azaltılabilir. Maksimum verimlilik sağlanmıştır. Boru destekleri için önerilen aralık Şekil 3'te gösterilmiştir.
Borulama sistemi reaksiyon yüklerinin doğru bir şekilde dikkate alınmasını ve kodda belirtilen gerilme değerlerinin karşılanmasını sağlamak için yaygın bir yöntem, sistemin bilgisayar destekli borulama gerilme analizini gerçekleştirmektir. Bentley AutoPIPE, Intergraph Caesar II, Piping Solutions Tri-Flex veya diğer ticari olarak temin edilebilen paketler gibi çeşitli borulama sistemi gerilme analizi yazılım paketleri mevcuttur. Bilgisayar destekli borulama gerilme analizinin avantajı, tasarımcının kolay doğrulama için borulama sisteminin sonlu eleman modelini oluşturmasına ve konfigürasyonda gerekli değişiklikleri yapabilmesine olanak sağlamasıdır. Şekil 4, bir borulama bölümü modelleme ve analizine bir örnek göstermektedir.
Yeni bir sistem tasarlanırken, sistem tasarımcıları genellikle tüm boru ve bileşenlerin kullanılan yönetmeliğe uygun olarak imal edilmesi, kaynaklanması, monte edilmesi vb. işlemlerini belirtirler. Bununla birlikte, bazı tadilat veya diğer uygulamalarda, V. Bölümde açıklandığı gibi, belirli imalat teknikleri konusunda yetkili bir mühendisin rehberlik sağlaması faydalı olabilir.
Yenileme uygulamalarında sıkça karşılaşılan bir sorun, kaynak ön ısıtması (131. paragraf) ve kaynak sonrası ısıl işlemdir (132. paragraf). Bu ısıl işlemler, diğer faydalarının yanı sıra, gerilimi azaltmak, çatlamayı önlemek ve kaynak mukavemetini artırmak için kullanılır. Kaynak öncesi ve kaynak sonrası ısıl işlem gereksinimlerini etkileyen unsurlar şunlardır (bunlarla sınırlı olmamak üzere): P numarası gruplaması, malzeme kimyası ve kaynak yapılacak bağlantıdaki malzeme kalınlığı. Zorunlu Ek A'da listelenen her malzemenin atanmış bir P numarası vardır. Ön ısıtma için, 131. paragraf, kaynak yapılmadan önce ana metalin ısıtılması gereken minimum sıcaklığı belirtir. Kaynak sonrası ısıl işlem için, Tablo 132, kaynak bölgesinin tutulma sıcaklığı aralığını ve tutulma süresini belirtir. Isıtma ve soğutma hızları, sıcaklık ölçüm yöntemleri, ısıtma teknikleri ve diğer prosedürler, kodda belirtilen yönergelere kesinlikle uymalıdır. Uygun şekilde ısıl işlem yapılmaması nedeniyle kaynaklı bölgede beklenmedik olumsuz etkiler meydana gelebilir.
Basınçlı boru sistemlerinde potansiyel bir endişe alanı da boru dirsekleridir. Boruların bükülmesi, duvar incelmesine ve yetersiz duvar kalınlığına neden olabilir. 102.4.5 paragrafına göre, kod, minimum duvar kalınlığının düz boru için minimum duvar kalınlığını hesaplamak için kullanılan aynı formülü karşılaması koşuluyla dirseklere izin verir. Genellikle, duvar kalınlığını hesaba katmak için bir pay eklenir. Tablo 102.4.5, farklı dirsek yarıçapları için önerilen dirsek azaltma paylarını sağlar. Dirsekler ayrıca ön bükme ve/veya son bükme ısıl işlemine de ihtiyaç duyabilir. 129. paragraf, dirseklerin imalatı hakkında rehberlik sağlar.
Birçok basınçlı boru sisteminde, sistemde aşırı basıncı önlemek için bir emniyet vanası veya tahliye vanası takılması gereklidir. Bu uygulamalar için, isteğe bağlı Ek II: Emniyet Vanası Montaj Tasarım Kuralları çok değerli ancak bazen az bilinen bir kaynaktır.
II-1.2 paragrafına göre, emniyet vanaları gaz veya buhar servisinde tamamen açık bir şekilde yukarı doğru hareket etme özelliğine sahipken, sıvı servisinde ise emniyet vanaları yukarı akış statik basıncına göre açılır ve esas olarak kullanılır.
Emniyet valfi üniteleri, açık veya kapalı tahliye sistemleri olup olmadıklarına göre sınıflandırılır. Açık egzozda, emniyet valfinin çıkışındaki dirsek genellikle egzoz borusuna ve atmosfere tahliye yapar. Tipik olarak, bu daha az geri basınçla sonuçlanır. Egzoz borusunda yeterli geri basınç oluşursa, egzoz gazının bir kısmı egzoz borusunun giriş ucundan dışarı atılabilir veya geri yıkanabilir. Egzoz borusunun boyutu, geri tepmeyi önleyecek kadar büyük olmalıdır. Kapalı tahliye uygulamalarında, tahliye hattındaki hava sıkıştırması nedeniyle tahliye valfi çıkışında basınç birikir ve potansiyel olarak basınç dalgalarının yayılmasına neden olur. II-2.2.2 paragrafında, kapalı tahliye hattının tasarım basıncının, kararlı durum çalışma basıncının en az iki katı olması önerilir. Şekil 5 ve 6, emniyet valfi kurulumunun sırasıyla açık ve kapalı durumunu göstermektedir.
Emniyet valfi tesisatları, II-2 paragrafında özetlendiği gibi çeşitli kuvvetlere maruz kalabilir. Bu kuvvetler arasında termal genleşme etkileri, aynı anda çalışan birden fazla tahliye vanasının etkileşimi, sismik ve/veya titreşim etkileri ve basınç tahliye olayları sırasında oluşan basınç etkileri yer almaktadır. Emniyet valfinin çıkışına kadar olan tasarım basıncı, tahliye borusunun tasarım basıncıyla eşleşmelidir; ancak tahliye sistemindeki tasarım basıncı, tahliye sisteminin konfigürasyonuna ve emniyet valfinin özelliklerine bağlıdır. II-2.2 paragrafında, açık ve kapalı tahliye sistemleri için tahliye dirseğinde, tahliye borusu girişinde ve tahliye borusu çıkışında basınç ve hızı belirlemek için denklemler verilmiştir. Bu bilgiler kullanılarak, egzoz sistemindeki çeşitli noktalardaki reaksiyon kuvvetleri hesaplanabilir ve dikkate alınabilir.
Açık tahliye uygulaması için örnek bir problem II-7. paragrafta verilmiştir. Emniyet valfi tahliye sistemlerinde akış özelliklerini hesaplamak için başka yöntemler de mevcuttur ve okuyucunun kullanılan yöntemin yeterince muhafazakar olup olmadığını doğrulaması önerilir. Bu yöntemlerden biri, GS Liao tarafından ASME tarafından Elektrik Mühendisliği Dergisi'nde Ekim 1975'te yayınlanan "Enerji Santrali Güvenliği ve Basınç Tahliye Valfi Egzoz Grubu Analizi"nde açıklanmıştır.
Emniyet vanası, herhangi bir kıvrımdan minimum düz boru mesafesinde yerleştirilmelidir. Bu minimum mesafe, II-5.2.1 paragrafında tanımlandığı gibi sistemin servis ve geometrisine bağlıdır. Birden fazla emniyet vanası bulunan tesisatlarda, vana branş bağlantıları için önerilen aralık, Tablo D-1'in Not (10)(c)'sinde gösterildiği gibi branş ve servis borularının yarıçaplarına bağlıdır. II-5.7.1 paragrafına göre, termal genleşme ve sismik etkileşimlerin etkilerini en aza indirmek için emniyet vanası çıkışlarında bulunan boru desteklerinin bitişik yapılar yerine işletme borularına bağlanması gerekebilir. Emniyet vanası tertibatlarının tasarımında bu ve diğer tasarım hususlarının bir özeti II-5 paragrafında bulunabilir.
Elbette, bu makalenin kapsamı dahilinde ASME B31'in tüm tasarım gereksinimlerini ele almak mümkün değildir. Ancak, basınçlı boru sistemi tasarımında yer alan her yetkili mühendisin en azından bu tasarım koduna aşina olması gerekir. Umarım, yukarıdaki bilgilerle okuyucular ASME B31'i daha değerli ve erişilebilir bir kaynak olarak bulacaklardır.
Monte K. Engelkemier, Stanley Consultants'ta proje lideridir. Engelkemier, Iowa Mühendislik Derneği, NSPE ve ASME üyesidir ve B31.1 Elektrik Borulama Kodu Komitesi ve Alt Komitesi'nde görev yapmaktadır. Borulama sistemi yerleşimi, tasarımı, destekleme değerlendirmesi ve gerilim analizi konularında 12 yılı aşkın uygulamalı deneyime sahiptir. Matt Wilkey, Stanley Consultants'ta Makine Mühendisi olarak çalışmaktadır. Çeşitli kamu hizmeti, belediye, kurumsal ve endüstriyel müşteriler için borulama sistemleri tasarlama konusunda 6 yılı aşkın profesyonel deneyime sahiptir ve ASME ve Iowa Mühendislik Derneği üyesidir.
Bu içerikte ele alınan konular hakkında deneyim ve uzmanlığınız var mı? CFE Media editör ekibine katkıda bulunmayı ve sizin ve şirketinizin hak ettiği tanınırlığı elde etmeyi düşünmelisiniz. Süreci başlatmak için buraya tıklayın.