ASME B31.3 استجابة سماكة جدار الأنابيب

دعونا نتناول أسئلتك بشكل منهجي, التركيز على ASME B31.3 لك نظام أنابيب المياه عالي الضغط باستخدام سلس TP316L أنبوب الفولاذ المقاوم للصدأ (أستم A312). سأقدم إجابات واضحة لأسئلتك حول ضغط التصميم, حسابات الضغط المفعمة بالحيوية, ومتى تستخدم انفجار المخططات الضغط, مع توضيح الاختلافات بين تصميم و ضغط الانفجار.

1. ما هو ضغط التصميم الذي يجب أن أستخدمه? 250 حاجِز, 290 حاجِز, أو أعلى?

إجابة: لـ ASME B31.3, ال ضغط التصميم يجب أن يكون الحد الأقصى للضغط من المتوقع أن يختبر النظام في ظل الظروف العادية أو المنزعجة, بما في ذلك أي إعدادات تخفيف الضغط أو صمام السلامة, مع مراعاة ممارسات التصميم المحافظة.

• تفاصيل نظامك:
  • صمام تخفيف ضغط المضخة (PRV) يعمل في 250 حاجِز.
  • تم تعيين صمام السلامة في 290 حاجِز.
  • لقد قمت بحساب باستخدام 300 حاجِز كضغط التصميم.
• إرشاد:
  • لكل ASME B31.3, يجب أن يفسر ضغط التصميم أعلى ضغط يمكن أن يختبره النظام, بما في ذلك ظروف عابرة أو إعدادات صمام السلامة. ال إعداد صمام السلامة من 290 حاجِز يمثل الحد الأقصى للضغط الذي تم تصميم النظام للتعامل معه قبل تنشيط صمام الأمان.
  • من الشائع إضافة أ هامِش إلى إعداد صمام الأمان لضمان قدرة الأنبوب على تحمل الضغوط أعلى بقليل من نقطة الإغاثة, خاصة بالنسبة للأنظمة الديناميكية مثل المياه عالية الضغط مع مضخات المكبس, حيث يمكن أن تحدث طفرات الضغط.
  • اختيارك 300 حاجِز نظرًا لأن ضغط التصميم معقول ومحافظ, لأنه يوفر هامشًا صغيرًا (تقريبًا 3.4%) فوق إعداد صمام السلامة من 290 حاجِز. هذا يفسر ارتفاع الضغط أو التحمل في عملية صمام السلامة.
• توصية:
  • يستخدم 300 حاجِز (4350 رطل لكل بوصة مربعة) كضغط التصميم, كما فعلت, لضمان أن الأنابيب يمكنها التعامل مع الحد الأقصى لضغط النظام بهامش أمان. إذا كنت تريد أن تكون أقل تحفظًا, يمكنك استخدام 290 حاجِز (4205 رطل لكل بوصة مربعة), لكن 300 يعد اختيار الشريط أكثر أمانًا للأنظمة الديناميكية مع عابرة الضغط المحتملة.

2. التحقق من حسابك لسمك جدار الأنابيب

لقد حسبت ذلك أ 1-الجدول الجدول 80s سلس TP316L أنبوب (من = 1.315 بوصة) يعمل لضغط تصميم 300 حاجِز. دعنا نتحقق من ذلك باستخدام ASME B31.3 Formula 3a من الفقرة 304.1.2 للأنابيب المستقيمة تحت الضغط الداخلي.

Formula 3a (ASME B31.3, 304.1.2)

أين:

• t = سمك الجدار المطلوب (في)
• P = ضغط التصميم (رطل لكل بوصة مربعة)
• د = قطر خارجي للأنابيب (في)
• s = الإجهاد المسموح به (رطل لكل بوصة مربعة) = 16,700 رطل لكل بوصة مربعة ل TP316L في 20-30 درجة مئوية
• ه = عامل الجودة (1.0 للأنبوب السلس لكل ASME B31.3, الجدول A-1A)
• W = عامل الحد من قوة مفصل اللحام (1.0 للأنابيب غير الملحومة أو في درجات حرارة منخفضة مثل 20-30 درجة مئوية)
• y = معامل درجة الحرارة (0.4 بالنسبة إلى الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي مثل TP316L في 20-30 درجة مئوية, لكل جدول 304.1.1)

منح

• ضغط التصميم, P = 300 شريط = 300 × 14.5038 = 4351.14 رطل لكل بوصة مربعة
• الأنابيب من, د = 1.315 في (1-الأنابيب الاسمية بوصة)
• الإجهاد المسموح به, S = 16,700 رطل لكل بوصة مربعة
• ه = 1.0 (أنبوب سلس)
• ث = 1.0 (أنبوب سلس, درجة حرارة منخفضة)
• y = 0.4 (الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستينيين عند 20-30 درجة مئوية)

خطوة 1: حساب سمك مطلوب

خطوة 2: أضف بدل التآكل والتسامح مع المطاحن

• بدل التآكل: للمياه ذات الضغط العالي في TP316L من الفولاذ المقاوم للصدأ عند 20-30 درجة مئوية, التآكل هو الحد الأدنى. إذا لم يكن هناك حاجة إلى بدل تآكل محدد, يفترض 0 بوصة. تأكد من متطلبات النظام الخاصة بك (على سبيل المثال, جودة المياه, إمكانية التآكل).
• تحمل مطحنة: لأنبوب ASTM A312 سلس, عادة ما يكون التسامح التصنيع -12.5% من سمك الجدار الاسمي. يجب تعديل السماكة المطلوبة لضمان الحد الأدنى للسماكة بعد أن يجتمع التسامح أو يتجاوز 0.155 في.

خطوة 3: قارن مع الجدول الثمانينات

• لجدول 1 بوصة 80s (ASTM A312 TP316L):
  • سمك الجدار الاسمي = 0.179 في (لكل ASME B36.19M لأنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ).
  • الحد الأدنى سمك بعد 12.5% تحمل مطحنة = 0.179 × 0.875 = 0.157 في.
• الحد الأدنى سمك (0.157 في) يتجاوز سمك مطلوب (0.155 في), لذا 1-الجدول بين 80s بوصة كافية ل 300 حاجِز (4351 رطل لكل بوصة مربعة) ضغط التصميم.

خاتمة: اختيارك من 1-الجدول الجدول 80s بوصة (من = 1.315 في, سمك الجدار الاسمي = 0.179 في) يكون صحيح لضغط تصميم 300 حاجِز, على افتراض عدم الحاجة إلى بدل تآكل كبير.

3. كيف يتم حساب ضغوط الانفجار في مخططات أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ ASTM A312?

إجابة: ضغط الانفجار للأنابيب, بما في ذلك أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ ASTM A312, عادة ما يتم حسابها باستخدام صيغة بارلو أو صيغة نظرية مماثلة لأوعية الضغط الرقيقة الجدران. توفر هذه المخططات الضغط النظري الذي سيفشل فيه الأنبوب (ينفجر) بناءً على قوة الشد النهائية للمادة (UTS) وأبعاد الأنبوب.

صيغة بارلو لتفجير الضغط

أين:

• p_b = ضغط الانفجار (رطل لكل بوصة مربعة)
• S_U = قوة الشد النهائية للمادة (رطل لكل بوصة مربعة)
• t = سمك الجدار الاسمي (في)
• D = القطر الخارجي (في)

لـ ASTM A312 TP316L

• قوة الشد في نهاية المطاف (S_U) تقريبا 70,000 رطل لكل بوصة مربعة (لكل ASTM A312, الحد الأدنى من UTS لـ TP316L 70 ksi).
• لأنبوب جدول الثمانينات 1 بوصة الخاص بك:
  • t = 0.179 في
  • د = 1.315 في

حساب

ملاحظات على مخططات الضغط المتفجرة

• الرسوم البيانية مشتقة من هذه الحسابات, في كثير من الأحيان تعديل ل:
  • الحد الأدنى لسماكة الجدار (حساب التسامح مع المطاحن, على سبيل المثال, 87.5% من السماكة الاسمية).
  • خصائص المواد (باستخدام الحد الأدنى من UTS من ASTM A312).
  • عوامل السلامة أو التبسيط (قد تستخدم بعض المخططات افتراضات محافظة).
• قد تتضمن المخططات أيضًا بيانات تجريبية أو صيغ معدلة لحساب عوامل العالم الحقيقي مثل عيوب المواد, آثار التماس (للأنابيب الملحومة), أو تخفيضات درجات الحرارة العالية.
• لأنابيب TP316L سلسة, يعتمد ضغط الانفجار على خصائص الأنابيب غير الملحومة, وتسرد المخططات عادة القيم للجداول القياسية (على سبيل المثال, 40س, 80س).

متى تستخدم مخططات ضغط الانفجار

• تستخدم مخططات الضغط المفعمة بالحيوية تقدير ضغط الفشل النهائي من أنبوب, عادة ل:
  • تقييمات السلامة: لضمان أن يكون ضغط تشغيل النظام أقل بكثير من ضغط الانفجار (على سبيل المثال, تطبيق عامل السلامة).
  • التحقق من صحة التصميم: للتأكيد على أن ضغط انفجار الأنبوب يوفر هامشًا كافيًا فوق ضغط التصميم.
  • التطبيقات غير التميزية: في الصناعات التي لا تحكمها ASME B31.3, حيث يعد ضغط الانفجار معيارًا رئيسيًا للتصميم (على سبيل المثال, بعض الأنظمة الهيدروليكية).
• لـ ASME B31.3: ضغط الانفجار لا تستخدم مباشرة لحسابات سماكة جدار الأنابيب. بدلاً من, الإجهاد المسموح به (س) يحكم, الذي يتم تعيينه عادة على جزء صغير من UTS (على سبيل المثال, 1/3 ل 1/4 من UTS للفولاذ المقاوم للصدأ) لضمان هامش أمان كبير.

4. الفرق بين ضغط التصميم وضغط الانفجار?

ضغط التصميم:

• ال الحد الأقصى للضغط الذي تم تصميم النظام للعمل تحت, بما في ذلك التشغيل العادي, العابرة, وإعدادات صمام السلامة.
• تستخدم في حسابات ASME B31.3 لتحديد سمك جدار الأنابيب المطلوب بناءً على الإجهاد المسموح به (س), الذي يتضمن عامل أمان (على سبيل المثال, 16,700 PSI لـ TP316L, أقل بكثير من UTS).
• يضمن أن الأنبوب يعمل بأمان ضمن حدود مرنة, أقل بكثير من الفشل.
• لنظامك: 300 حاجِز (4351 رطل لكل بوصة مربعة), تم اختياره بشكل متحفظ فوق إعداد صمام الأمان لـ 290 حاجِز.

ضغط الانفجار:

• ال الضغط النظري الذي سيفشل فيه الأنبوب (ينفجر) بسبب الضغط الداخلي الذي يتجاوز قوة الشد النهائية للمادة.
• محسوبة باستخدام المواد UTS (على سبيل المثال, 70,000 PSI لـ TP316L) وأبعاد الأنابيب, بدون عوامل السلامة.
• لأنبوب جدول الثمانينات 1 بوصة الخاص بك: تقريبًا 1314 حاجِز (19,057 رطل لكل بوصة مربعة), فوق ضغط التصميم.
• يمثل نقطة الفشل النهائية, ليست حالة تشغيل آمنة.

الاختلافات الرئيسية

لماذا الفرق مهم:

• ASME B31.3 يضمن أن الأنبوب يعمل مع أ هامش أمان كبير (ضغط التصميم << ضغط الانفجار) لمنع الفشل في جميع الظروف, بما في ذلك التعب, تآكل, أو ارتفاع الضغط.
• يعد ضغط الانفجار إشارة إلى فهم القدرة النهائية للأنبوب ولكنه لا يستخدم للتصميم لأنه يفتقر إلى عوامل السلامة.

5. اعتبارات إضافية لنظامك

• عابرة الضغط: يمكن أن تسبب مضخات المكبس زيادة الضغط (مطرقة الماء) بسبب تشغيل الصمام السريع أو انسداد الفوهة. ضمان 300 حسابات ضغط التصميم الشريطي لهؤلاء العابرين. إذا كانت الزيادات قد تتجاوز 290 بار بشكل كبير, النظر في ارتفاع ضغط التصميم أو أجهزة قمع الزيادة.
• التآكل/التآكل: قد تسبب المياه ذات الضغط العالي مع الفوهات الذرات تآكل في الانحناءات أو الفتحات. TP316L مقاوم للتآكل, لكن تأكيد جودة المياه (على سبيل المثال, لا الكلوريد) والنظر في بدل تآكل صغير (على سبيل المثال, 0.01-0.02 في) إذا كان التآكل مصدر قلق.
• توافر جدول الأنابيب: تحقق من أن 80 بوصة من 80s متاح بسهولة ومتوافق مع التركيبات والفوهات. إذا كانت جداول أعلى (على سبيل المثال, جدول 160 أو xxs) هناك حاجة لأقطار أصغر أو ضغوط أعلى, إعادة حساب.
• التركيبات والمفاصل: يتطلب ASME B31.3 هذه التركيبات (على سبيل المثال, المرفقين, المحملات) والمفاصل (على سبيل المثال, اللحامات, الشفاه) تلبي أيضًا ضغط التصميم. تأكد من تصنيف جميع المكونات 300 حاجِز.
• اختبار: يتطلب ASME B31.3 اختبار هيدروستاتيكي في 1.5x ضغط التصميم (1.5 × 300 شريط = 450 شريط أو 6527 رطل لكل بوصة مربعة). تأكد من أن الأنبوب والنظام يمكنه تحمل ضغط الاختبار هذا.

6. ملخص

1. ضغط التصميم: يستخدم 300 حاجِز (4350 رطل لكل بوصة مربعة) كضغط التصميم, لأنه يغطي بشكل متحفظ إعداد صمام السلامة من 290 بار ومسامير الضغط المحتملة. حسابك ل 1-الجدول الجدول 80s TP316L أنبوب صحيح, بسمك جدار اسمي 0.179 في, الذي يلبي سمك المطلوب من 0.177 في (بما في ذلك التسامح مطحنة).
2. انفجار ضغط الضغط: يتم حساب ضغوط الانفجار في مخططات ASTM A312 باستخدام صيغة Barlow (p_b = (2 S_U T.) / د) بناءً على قوة الشد النهائية (~ 70،000 PSI لـ TP316L). لأنبوبك, ضغط الانفجار هو ~ 1314 بار (19,057 رطل لكل بوصة مربعة).
3. متى تستخدم مخططات ضغط الانفجار: استخدمها لتقييم السلامة أو التصميمات غير المسببة لضمان هامش كبير بين ضغط التشغيل والفشل. في ASME B31.3, هم للرجوع فقط, كما يحكم الإجهاد المسموح به التصميم.
4. التصميم مقابل. ضغط الانفجار: ضغط التصميم (300 حاجِز) هو حد التشغيل الآمن بناءً على الإجهاد المسموح به مع عوامل السلامة. ضغط الانفجار (~ 1314 بار) هي نقطة الفشل النظرية بدون عوامل أمان.

المشاركات ذات الصلة

متعددة الوظائف MS ERW أنبوب دائري أسود

المتفجرات من مخلفات الحرب الأنابيب السوداء. المقاومة الكهربائية ملحومة (فدان) يتم تصنيع الأنابيب من لفائف المدرفلة على الساخن / الشقوق. يتم التحقق من جميع الملفات الواردة بناءً على شهادة الاختبار الواردة من مصنع الصلب فيما يتعلق بخصائصها الكيميائية والميكانيكية. يتم تشكيل أنبوب ERW على البارد إلى شكل أسطواني, ليست ساخنة.

المتفجرات من مخلفات الحرب أنابيب الصلب المستديرة السوداء

يتم تصنيع الأنابيب غير الملحومة عن طريق بثق المعدن إلى الطول المطلوب; لذلك تحتوي أنابيب المتفجرات من مخلفات الحرب على وصلة ملحومة في مقطعها العرضي, في حين أن الأنابيب غير الملحومة لا تحتوي على أي وصلة في مقطعها العرضي طوال طولها. في الأنابيب غير الملحومة, لا يوجد بها أي لحام أو وصلات ويتم تصنيعها من قضبان مستديرة صلبة.

أبعاد وأوزان الأنابيب غير الملحومة حسب المعايير

ال 3 عناصر أبعاد الأنبوب معايير أبعاد الأنابيب الكربونية والفولاذ المقاوم للصدأ (أسم B36.10M & B36.19M) جدول حجم الأنابيب (جدول 40 & 80 يعني أنابيب الصلب) وسائل حجم الأنابيب الاسمية (مصادر القدرة النووية) والقطر الاسمي (الاسم المميز) مخطط أبعاد أنابيب الصلب (مخطط الحجم) جدول فئات وزن الأنابيب (WGT)

الأنابيب الفولاذية وعمليات التصنيع

يتم تصنيع الأنابيب غير الملحومة باستخدام عملية ثقب, حيث يتم تسخين قطعة من المعدن الصلب وثقبها لتكوين أنبوب مجوف. الأنابيب الملحومة, على الجانب الآخر, يتم تشكيلها من خلال ربط حافتين من الصفائح أو الملفات الفولاذية باستخدام تقنيات اللحام المختلفة.

قائمة UL لأنابيب الصلب

تتميز الأنابيب المصنوعة من الفولاذ الكربوني بمقاومة عالية للصدمات والاهتزازات مما يجعلها مثالية لنقل المياه, زيت & الغاز والسوائل الأخرى تحت الطرق. حجم الأبعاد: 1/8"إلى 48" / سمك DN6 إلى DN1200: ش 20, الأمراض المنقولة جنسيا, 40, XS, 80, 120, 160, نوع XXS: سطح الأنابيب الملحومة أو غير الملحومة: التمهيدي, زيت مضاد للصدأ, إف بي إي, 2بي, 3مادة LPE المغلفة: أستم A106B, A53, API 5L ب, X42, X46, X52, X56, X60, X65, خدمة اكس 70: قطع, الميلا, خيوط, الحز, طلاء, الجلفنة

شماعات الربيع والدعم

النوع أ- تستخدم حيث تتوفر مساحة واسعة للرأس. الارتفاع المحدد أمر مرغوب فيه. النوع ب- تستخدم عندما يكون الإرتفاع محدودًا. مرفق الرأس عبارة عن عروة واحدة. النوع ج- تستخدم عندما يكون الإرتفاع محدودًا. مرفق الرأس هو العروات جنبًا إلى جنب