ASME B31.3 การตอบสนองการคำนวณความหนาของผนังท่อ

มาตอบคำถามของคุณอย่างเป็นระบบ, การมุ่งเน้นไปที่ ASME B31.3 สำหรับคุณ ระบบท่อน้ำแรงดันสูง ใช้ไร้รอยต่อ ท่อสแตนเลส TP316L (มาตรฐาน ASTM A312). ฉันจะให้คำตอบที่ชัดเจนสำหรับคำถามของคุณเกี่ยวกับ การออกแบบแรงกดดัน, การคำนวณแรงดันระเบิด, และเมื่อใดควรใช้ แผนภูมิแรงดันระเบิด, ในขณะที่ชี้แจงความแตกต่างระหว่าง ออกแบบ และ แรงกดดัน.

1. ฉันควรใช้แรงกดดันจากการออกแบบอะไร? 250 บาร์, 290 บาร์, หรือสูงกว่า?

คำตอบ: สำหรับ ASME B31.3, ที่ การออกแบบแรงกดดัน ควรเป็น แรงดันสูงสุดที่ระบบคาดว่าจะได้รับภายใต้เงื่อนไขปกติหรืออารมณ์เสีย, รวมถึงการบรรเทาความดันหรือการตั้งค่าวาล์วนิรภัย, โดยคำนึงถึงแนวทางปฏิบัติด้านการออกแบบที่อนุรักษ์นิยม.

• รายละเอียดระบบของคุณ:
  • วาล์วบรรเทาแรงดันของปั๊ม (PRV) ทำงานที่ 250 บาร์.
  • วาล์วความปลอดภัยตั้งอยู่ที่ 290 บาร์.
  • คุณคำนวณโดยใช้ 300 บาร์ เป็นแรงกดดันในการออกแบบ.
• คำแนะนำ:
  • ต่อ ASME B31.3, แรงกดดันการออกแบบจะต้องคำนึงถึงแรงกดดันสูงสุดที่ระบบจะได้สัมผัส, รวมถึงเงื่อนไขชั่วคราวหรือการตั้งค่าวาล์วนิรภัย. ที่ การตั้งค่าวาล์วความปลอดภัยของ 290 บาร์ แสดงถึงแรงดันสูงสุดที่ระบบได้รับการออกแบบให้จัดการก่อนที่วาล์วนิรภัยจะเปิดใช้งาน.
  • เป็นเรื่องธรรมดาที่จะเพิ่มไฟล์ ระยะขอบ ไปยังการตั้งค่าวาล์วนิรภัยเพื่อให้แน่ใจว่าท่อสามารถทนต่อแรงกดดันเหนือจุดบรรเทาได้เล็กน้อย, โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับระบบไดนามิกเช่นน้ำแรงดันสูงพร้อมปั๊มลูกสูบ, ในกรณีที่แรงดันแหลมสามารถเกิดขึ้นได้.
  • ทางเลือกของคุณ 300 บาร์ เนื่องจากแรงกดดันด้านการออกแบบมีความสมเหตุสมผลและอนุรักษ์นิยม, เนื่องจากมีอัตรากำไรขั้นต้นเล็ก ๆ (ประมาณ 3.4%) เหนือการตั้งค่าวาล์วนิรภัยของ 290 บาร์. สิ่งนี้บัญชีสำหรับแรงดันที่อาจเกิดขึ้นหรือความคลาดเคลื่อนในการทำงานของวาล์วนิรภัย.
• คำแนะนำ:
  • ใช้ 300 บาร์ (4350 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว) เป็นแรงกดดันในการออกแบบ, อย่างที่คุณทำ, เพื่อให้แน่ใจว่าท่อสามารถจัดการกับความดันของระบบสูงสุดด้วยอัตรากำไรขั้นต้น. หากคุณต้องการอนุรักษ์น้อยลง, คุณสามารถใช้ 290 บาร์ (4205 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว), แต่ 300 ตัวเลือกแท่งปลอดภัยสำหรับระบบไดนามิกที่มีความดันที่มีศักยภาพ.

2. การตรวจสอบการคำนวณของคุณสำหรับความหนาของผนังท่อ

คุณคำนวณว่าก 1-ตารางนิ้ว 80s ที่ไร้รอยต่อท่อ TP316L (ของ = 1.315 นิ้ว) ใช้งานได้กับแรงกดดันในการออกแบบ 300 บาร์. มาตรวจสอบสิ่งนี้โดยใช้ ASME B31.3 สูตร 3A จากวรรค 304.1.2 สำหรับท่อตรงภายใต้ความดันภายใน.

สูตร 3A (ASME B31.3, 304.1.2)

ที่ไหน:

• t = ความหนาของผนังที่ต้องการ (ใน)
• p = ความดันออกแบบ (ปอนด์ต่อตารางนิ้ว)
• d = เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของท่อ (ใน)
• S = ความเครียดที่อนุญาต (ปอนด์ต่อตารางนิ้ว) - 16,700 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว สำหรับ TP316L ที่ 20–30 ° C
• e = ปัจจัยคุณภาพ (1.0 สำหรับท่อไร้รอยต่อต่อ ASME B31.3, ตาราง A-1A)
• w = ปัจจัยการลดความแข็งแรงร่วมของเชื่อม (1.0 สำหรับท่อไร้รอยต่อหรือที่อุณหภูมิต่ำเช่น 20–30 ° C)
• y = สัมประสิทธิ์สำหรับอุณหภูมิ (0.4 สำหรับสแตนเลสออสเทนนิติกเช่น TP316L ที่ 20–30 ° C, ต่อตาราง 304.1.1)

ที่ให้ไว้

• การออกแบบแรงกดดัน, p = 300 บาร์ = 300 × 14.5038 - 4351.14 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว
• ท่อจาก, d = 1.315 ใน (1-ท่อเล็กน้อย)
• ความเครียดที่อนุญาต, s = 16,700 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว
• e = 1.0 (ท่อไร้รอยต่อ)
• w = 1.0 (ท่อไร้รอยต่อ, อุณหภูมิต่ำ)
• y = 0.4 (สแตนเลสออสเทนนิติกที่อุณหภูมิ 20-30 ° C)

ขั้นตอน 1: คำนวณความหนาที่ต้องการ

ขั้นตอน 2: เพิ่มค่าเผื่อการกัดกร่อนและความอดทนของโรงสี

• ค่าเผื่อการกัดกร่อน: สำหรับน้ำแรงดันสูงในสแตนเลส TP316L ที่อุณหภูมิ 20–30 ° C, การกัดกร่อนน้อยที่สุด. หากไม่จำเป็นต้องมีค่าเผื่อการกัดกร่อนที่เฉพาะเจาะจง, สมมติ 0 นิ้ว. ยืนยันกับข้อกำหนดของระบบของคุณ (เช่น, คุณภาพน้ำ, ศักยภาพในการกัดเซาะ).
• ความอดทนของโรงสี: สำหรับท่อ ASTM A312 ที่ไร้รอยต่อ, โดยทั่วไปแล้วความอดทนของการผลิต -12.5% ของความหนาของผนังเล็กน้อย. ต้องปรับความหนาที่ต้องการเพื่อให้แน่ใจว่ามีความหนาต่ำสุดหลังจากความทนทานตรงตามหรือสูงกว่า 0.155 ใน.

ขั้นตอน 3: เปรียบเทียบกับตารางเวลา 80s

• สำหรับตารางเวลา 1 นิ้ว 80s (ASTM A312 TP316L):
  • ความหนาของผนังเล็กน้อย = 0.179 ใน (ต่อ ASME B36.19M สำหรับท่อสแตนเลส).
  • ความหนาขั้นต่ำหลังจาก 12.5% ความอดทนของโรงสี = 0.179 × 0.875 - 0.157 ใน.
• ความหนาขั้นต่ำ (0.157 ใน) เกิน ความหนาที่ต้องการ (0.155 ใน), ดังนั้น 1-ตารางนิ้ว 80s เพียงพอ สำหรับ 300 บาร์ (4351 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว) การออกแบบแรงกดดัน.

บทสรุป: การเลือกของคุณ 1-ตารางเวลา 80s (ของ = 1.315 ใน, ความหนาของผนังเล็กน้อย = 0.179 ใน) เป็น ถูกต้อง สำหรับแรงกดดันการออกแบบ 300 บาร์, สมมติว่าไม่จำเป็นต้องมีค่าเผื่อการกัดกร่อนอย่างมีนัยสำคัญ.

3. แรงดันระเบิดใน ASTM A312 แผนภูมิท่อสแตนเลสคำนวณอย่างไร?

คำตอบ: แรงดันระเบิดสำหรับท่อ, รวมถึง ASTM A312 ท่อสแตนเลส, โดยทั่วไปจะคำนวณโดยใช้ไฟล์ สูตรของบาร์โลว์ หรือสูตรทางทฤษฎีที่คล้ายกันสำหรับเรือแรงดันบาง ๆ. แผนภูมิเหล่านี้ให้ ความดันทางทฤษฎีที่ท่อจะล้มเหลว (ระเบิด) ขึ้นอยู่กับความต้านทานแรงดึงสูงสุดของวัสดุ (มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์) และมิติของท่อ.

สูตรของบาร์โลว์สำหรับการระเบิดแรงกดดัน

ที่ไหน:

• p_b = แรงดันระเบิด (ปอนด์ต่อตารางนิ้ว)
• S_U = ความต้านทานแรงดึงสูงสุดของวัสดุ (ปอนด์ต่อตารางนิ้ว)
• t = ความหนาของผนังเล็กน้อย (ใน)
• d = เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก (ใน)

สำหรับ ASTM A312 TP316L

• แรงดึงสูงสุด (s_u) ประมาณ 70,000 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว (ต่อ ASTM A312, ขั้นต่ำสำหรับ tp316l คือ 70 ksi).
• สำหรับท่อ 80s ตาราง 80s ของคุณ:
  • t = 0.179 ใน
  • d = 1.315 ใน

การคำนวณ

หมายเหตุเกี่ยวกับแผนภูมิแรงดันระเบิด

• แผนภูมิ มาจากการคำนวณดังกล่าว, มักจะปรับสำหรับ:
  • ความหนาของผนังขั้นต่ำ (การบัญชีสำหรับความอดทนของโรงสี, เช่น, 87.5% ของความหนาเล็กน้อย).
  • คุณสมบัติของวัสดุ (ใช้ UTs ขั้นต่ำจาก ASTM A312).
  • ปัจจัยด้านความปลอดภัย หรือความเรียบง่าย (แผนภูมิบางแห่งอาจใช้สมมติฐานอนุรักษ์นิยม).
• แผนภูมิอาจรวมข้อมูลเชิงประจักษ์หรือสูตรที่ปรับเปลี่ยนเพื่ออธิบายปัจจัยในโลกแห่งความจริงเช่นข้อบกพร่องของวัสดุ, เอฟเฟกต์ตะเข็บ (สำหรับท่อเชื่อม), หรือลดอุณหภูมิสูง.
• สำหรับท่อ tp316l ที่ไร้รอยต่อ, แรงดันระเบิดขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของท่อที่ไร้รอยต่อ, และแผนภูมิโดยทั่วไปจะแสดงค่าค่าสำหรับตารางเวลามาตรฐาน (เช่น, 40ส, 80ส).

เมื่อใดควรใช้แผนภูมิแรงดันระเบิด

• แผนภูมิแรงดันระเบิดถูกใช้เพื่อ ประเมินความดันล้มเหลวสูงสุด ของท่อ, โดยทั่วไปสำหรับ:
  • การประเมินความปลอดภัย: เพื่อให้แน่ใจว่าแรงดันในการทำงานของระบบต่ำกว่าแรงดันระเบิด (เช่น, ใช้ปัจจัยด้านความปลอดภัย).
  • การตรวจสอบการออกแบบ: เพื่อยืนยันว่าแรงดันระเบิดของท่อให้อัตรากำไรขั้นต้นที่เพียงพอเหนือแรงดันการออกแบบ.
  • แอปพลิเคชันที่ไม่ใช่ asme: ในอุตสาหกรรมที่ไม่ได้ควบคุมโดย ASME B31.3, ที่ความดันระเบิดเป็นเกณฑ์การออกแบบหลัก (เช่น, ระบบไฮดรอลิกบางระบบ).
• สำหรับ ASME B31.3: แรงกดดันระเบิดคือ ไม่ได้ใช้โดยตรง สำหรับการคำนวณความหนาของผนังท่อ. แทน, ความเครียดที่อนุญาต (ส) ควบคุม, ซึ่งโดยทั่วไปจะตั้งอยู่ที่เศษส่วนของ UTS (เช่น, 1/3 ถึง 1/4 ของ uts สำหรับสแตนเลส) เพื่อให้แน่ใจว่ามีความปลอดภัยขนาดใหญ่.

4. ความแตกต่างระหว่างความดันการออกแบบและแรงดันระเบิด?

การออกแบบแรงกดดัน:

• ที่ ความดันสูงสุดระบบได้รับการออกแบบให้ทำงานภายใต้, รวมถึงการทำงานปกติ, ชั่วคราว, และการตั้งค่าวาล์วนิรภัย.
• ใช้ในการคำนวณ ASME B31.3 เพื่อกำหนดความหนาของผนังท่อที่ต้องการตาม ความเครียดที่อนุญาต (ส), ซึ่งรวมเอาปัจจัยด้านความปลอดภัย (เช่น, 16,700 psi สำหรับ tp316l, ต่ำกว่า UTS มาก).
• ทำให้มั่นใจได้ว่าท่อทำงานได้อย่างปลอดภัยภายในขีด จำกัด ยืดหยุ่น, ต่ำกว่าความล้มเหลว.
• สำหรับระบบของคุณ: 300 บาร์ (4351 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว), เลือกอย่างอนุรักษ์นิยมเหนือการตั้งค่าวาล์วความปลอดภัยของ 290 บาร์.

แรงกดดัน:

• ที่ ความดันทางทฤษฎีที่ท่อจะล้มเหลว (ระเบิด) เนื่องจากแรงดันภายในเกินความต้านทานแรงดึงสูงสุดของวัสดุ.
• คำนวณโดยใช้วัสดุ มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ (เช่น, 70,000 psi สำหรับ tp316l) และขนาดท่อ, ไม่มีปัจจัยด้านความปลอดภัย.
• สำหรับท่อ 80s ตาราง 80s ของคุณ: ประมาณ 1314 บาร์ (19,057 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว), เหนือความกดดันการออกแบบ.
• หมายถึง จุดล้มเหลวสูงสุด, ไม่ใช่สภาพการใช้งานที่ปลอดภัย.

ความแตกต่างที่สำคัญ

ทำไมความแตกต่างจึงสำคัญ:

• ASME B31.3 ทำให้มั่นใจได้ว่าท่อทำงานด้วยก ขอบความปลอดภัยขนาดใหญ่ (การออกแบบแรงกดดัน << แรงกดดัน) เพื่อป้องกันความล้มเหลวภายใต้เงื่อนไขทั้งหมด, รวมถึงความเหนื่อยล้า, การกัดกร่อน, หรือแรงดันแหลม.
• แรงกดดันจากการระเบิดเป็นการอ้างอิงเพื่อทำความเข้าใจความสามารถสูงสุดของท่อ แต่ไม่ได้ใช้สำหรับการออกแบบเพราะไม่มีปัจจัยด้านความปลอดภัย.

5. ข้อควรพิจารณาเพิ่มเติมสำหรับระบบของคุณ

• กดดันชั่วคราว: ปั๊มลูกสูบอาจทำให้เกิด แรงดันไฟกระชาก (ค้อนน้ำ) เนื่องจากการทำงานของวาล์วอย่างรวดเร็วหรือการอุดตันของหัวฉีด. ตรวจสอบให้แน่ใจว่า 300 บัญชีแรงดันการออกแบบแถบสำหรับช่วงเวลาเหล่านี้. หากไฟกระชากเกิน 290 บาร์อย่างมีนัยสำคัญ, พิจารณา แรงดันการออกแบบที่สูงขึ้น หรืออุปกรณ์ปราบปรามไฟกระชาก.
• การกัดกร่อน/การกัดเซาะ: น้ำแรงดันสูงที่มีหัวฉีดอะตอมอาจทำให้เกิด การกัดเซาะ ที่โค้งหรือหัวฉีด. TP316L ทนต่อการกัดกร่อน, แต่ยืนยันคุณภาพน้ำ (เช่น, ไม่มีคลอไรด์) และพิจารณาค่าเผื่อการกัดกร่อนเล็กน้อย (เช่น, 0.01–0.02 ใน) หากการกัดเซาะเป็นข้อกังวล.
• ความพร้อมใช้งานของท่อ: ตรวจสอบว่าตาราง 80 นิ้ว 80s พร้อมใช้งานและเข้ากันได้กับอุปกรณ์และหัวฉีด. หากตารางเวลาสูงขึ้น (เช่น, กำหนดการ 160 หรือ xxs) จำเป็นสำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเล็กหรือแรงกดดันสูงกว่า, คำนวณใหม่.
• อุปกรณ์และข้อต่อ: ASME B31.3 ต้องการอุปกรณ์นั้น (เช่น, ข้อศอก, เสื้อยืด) และข้อต่อ (เช่น, รอยเชื่อม, หน้าแปลน) ยังตอบสนองความกดดันการออกแบบ. ตรวจสอบให้แน่ใจว่าส่วนประกอบทั้งหมดได้รับการจัดอันดับ 300 บาร์.
• การทดสอบ: ASME B31.3 ต้องการการทดสอบแบบ hydrostatic ที่ 1.5x การออกแบบแรงดัน (1.5 × 300 บาร์ = 450 บาร์หรือ 6527 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว). ยืนยันว่าท่อและระบบสามารถทนต่อแรงดันการทดสอบนี้ได้.

6. สรุป

1. การออกแบบแรงกดดัน: ใช้ 300 บาร์ (4350 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว) เป็นแรงกดดันในการออกแบบ, ในขณะที่มันครอบคลุมการตั้งค่าวาล์วนิรภัยของ 290 บาร์และแรงกดดันที่อาจเกิดขึ้น. การคำนวณของคุณสำหรับ 1-ตารางนิ้ว 80S TP316L ท่อ ถูกต้อง, มีความหนาของผนังเล็กน้อย 0.179 ใน, ซึ่งตรงกับความหนาที่ต้องการ 0.177 ใน (รวมถึงความอดทนของโรงสี).
2. การคำนวณแรงดันระเบิด: แรงกดดันระเบิดในแผนภูมิ ASTM A312 คำนวณโดยใช้สูตรของ Barlow (p_b = (2 s_u t) / ดี) ขึ้นอยู่กับความต้านทานแรงดึงสูงสุด (~ 70,000 psi สำหรับ tp316l). สำหรับท่อของคุณ, แรงดันระเบิดคือ ~ 1314 บาร์ (19,057 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว).
3. เมื่อใดควรใช้แผนภูมิแรงดันระเบิด: ใช้เพื่อการประเมินความปลอดภัยหรือการออกแบบที่ไม่ใช่ asme เพื่อให้แน่ใจว่าอัตรากำไรขั้นต้นใหญ่ระหว่างความดันในการทำงานและความล้มเหลว. ใน ASME B31.3, พวกเขากำลังอ้างอิงเท่านั้น, เนื่องจากความเครียดที่อนุญาตนั้นควบคุมการออกแบบ.
4. ออกแบบ vs. แรงกดดัน: การออกแบบแรงกดดัน (300 บาร์) เป็นขีด จำกัด การทำงานที่ปลอดภัยตามความเครียดที่อนุญาตพร้อมกับปัจจัยด้านความปลอดภัย. แรงกดดัน (~ 1314 บาร์) เป็นจุดล้มเหลวทางทฤษฎีที่ไม่มีปัจจัยด้านความปลอดภัย.

โพสต์ที่เกี่ยวข้อง

มัลติฟังก์ชั่น ms erw ท่อกลมสีดำ

ท่อ ERW สีดำ. ความต้านทานไฟฟ้าเชื่อม (ERW) ท่อผลิตจากเหล็กแผ่นรีดร้อน / กรีด. คอยล์ที่เข้ามาทั้งหมดได้รับการตรวจสอบตามใบรับรองการทดสอบที่ได้รับจากโรงงานถลุงเหล็กในด้านคุณสมบัติทางเคมีและทางกล. ท่อ ERW ขึ้นรูปเย็นเป็นรูปทรงกระบอก, ไม่เกิดความร้อน.

ERW ท่อเหล็กกลมสีดำ

ท่อไร้รอยต่อผลิตขึ้นโดยการอัดขึ้นรูปโลหะตามความยาวที่ต้องการ; ดังนั้นท่อ ERW จึงมีรอยเชื่อมในหน้าตัด, ในขณะที่ท่อไร้ตะเข็บไม่มีรอยต่อในหน้าตัดตลอดความยาว. ในท่อไร้รอยต่อ, ไม่มีการเชื่อมหรือข้อต่อ และผลิตจากเหล็กแท่งกลมตัน.

ขนาดและน้ำหนักของท่อไร้รอยต่อตามมาตรฐาน

ที่ 3 องค์ประกอบของมิติท่อ ขนาด มาตรฐานของท่อคาร์บอนและท่อสแตนเลส (ASME B36.10M & B36.19ม) ตารางขนาดท่อ (กำหนดการ 40 & 80 ท่อเหล็กหมายถึง) หมายถึงขนาดท่อที่กำหนด (กรมอุทยานฯ) และเส้นผ่านศูนย์กลางที่กำหนด (ดีเอ็น) แผนภูมิขนาดท่อเหล็ก (ตารางขนาด) ตารางคลาสน้ำหนักท่อ (WGT)

ท่อเหล็กและกระบวนการผลิต

ท่อไร้ตะเข็บผลิตขึ้นโดยใช้กระบวนการเจาะ, โดยที่เหล็กแท่งแข็งถูกให้ความร้อนและเจาะจนกลายเป็นท่อกลวง. ท่อเชื่อม, ในทางกลับกัน, เกิดจากการต่อแผ่นเหล็กหรือขดสองขอบเข้าด้วยกันโดยใช้เทคนิคการเชื่อมแบบต่างๆ.

ท่อเหล็กรายการ UL

ท่อเหล็กคาร์บอนมีความทนทานต่อการกระแทกและการสั่นสะเทือนสูง จึงเหมาะสำหรับการลำเลียงน้ำ, น้ำมัน & ก๊าซและของเหลวอื่น ๆ ใต้ถนน. ขนาด: 1/8″ ถึง 48″ / ความหนา DN6 ถึง DN1200: ช 20, โรคติดต่อทางเพศสัมพันธ์, 40, เอ็กซ์เอส, 80, 120, 160, ประเภท XXS: พื้นผิวท่อไร้รอยต่อหรือรอย: ไพรเมอร์, น้ำมันป้องกันสนิม, เอฟบีอี, 2วิชาพลศึกษา, 3วัสดุเคลือบ LPE: มาตรฐาน ASTM A106B, A53, API 5L B, X42, X46, X52, X56, X60, X65, บริการ X70: การตัด, บาก, การทำเกลียว, งานเซาะร่อง, การเคลือบผิว, การชุบสังกะสี

ไม้แขวนสปริงและส่วนรองรับ

ประเภท ก- ใช้ในบริเวณที่มีพื้นที่ส่วนหัวเพียงพอ. ระดับความสูงที่เฉพาะเจาะจงเป็นที่พึงปรารถนา. ประเภทบี- ใช้เมื่อเฮดรูมมีจำกัด. สิ่งที่แนบมากับหัวเป็นแบบดึงเดียว. ประเภทซี- ใช้เมื่อเฮดรูมมีจำกัด. สิ่งที่แนบมากับหัวคือการเชื่อมต่อแบบเคียงข้างกัน