ASME B31.3 TP316L Thép bằng thép không gỉ Tính toán độ dày tường | ASTM A312
ASME B31.3 Phản ứng tính toán độ dày thành ống
Hãy để giải quyết các câu hỏi của bạn một cách có hệ thống, tập trung vào Asme B31.3 cho bạn hệ thống đường ống nước áp suất cao Sử dụng liền mạch TPP316L bằng thép không gỉ (ASTM A312). Tôi sẽ cung cấp câu trả lời rõ ràng cho các câu hỏi của bạn về Áp lực thiết kế, Tính toán áp lực bùng nổ, và khi nào nên sử dụng Biểu đồ áp lực bùng nổ, trong khi làm rõ sự khác biệt giữa thiết kế Và áp lực bùng nổ.
1. Tôi nên sử dụng áp lực thiết kế nào? 250 thanh, 290 thanh, hoặc cao hơn?
Trả lời: Đối với ASME B31.3, các Áp lực thiết kế nên là Áp lực tối đa Hệ thống dự kiến sẽ trải qua trong điều kiện bình thường hoặc khó chịu, bao gồm mọi cài đặt van an toàn hoặc giảm áp, với sự cân nhắc cho các thực hành thiết kế bảo thủ.
- Chi tiết hệ thống của bạn:
- Van giảm áp suất bơm (Prv) hoạt động tại 250 thanh.
- Van an toàn được đặt tại 290 thanh.
- Bạn đã tính toán bằng cách sử dụng 300 thanh như áp lực thiết kế.
- Hướng dẫn:
- Mỗi ASME B31.3, Áp lực thiết kế phải tính đến áp suất cao nhất mà hệ thống có thể trải qua, bao gồm các điều kiện thoáng qua hoặc cài đặt van an toàn. các cài đặt van an toàn của 290 thanh biểu thị áp suất tối đa mà hệ thống được thiết kế để xử lý trước khi van an toàn kích hoạt.
- Nó thực hành phổ biến để thêm một lề đến cài đặt van an toàn để đảm bảo đường ống có thể chịu được áp lực cao hơn một chút so với điểm cứu trợ, Đặc biệt đối với các hệ thống động như nước áp suất cao với máy bơm pít tông, nơi có thể xảy ra tăng áp lực.
- Sự lựa chọn của bạn 300 thanh vì áp lực thiết kế là hợp lý và bảo thủ, vì nó cung cấp một biên độ nhỏ (khoảng 3.4%) trên thiết lập van an toàn của 290 thanh. Điều này chiếm các áp suất tiềm ẩn hoặc dung sai trong hoạt động của van an toàn.
- Sự giới thiệu:
- Sử dụng 300 thanh (4350 psi) như áp lực thiết kế, Như bạn đã làm, Để đảm bảo đường ống có thể xử lý áp suất hệ thống tối đa với biên độ an toàn. Nếu bạn muốn ít bảo thủ hơn, Bạn có thể sử dụng 290 thanh (4205 psi), Nhưng 300 Lựa chọn thanh an toàn hơn cho các hệ thống động với quá độ áp suất tiềm năng.
2. Xác minh tính toán của bạn về độ dày thành ống
Bạn đã tính toán rằng một 1-Lịch trình của Lịch trình những năm 80, đường ống TP316L liền mạch (Của = 1.315 inch) hoạt động cho một áp lực thiết kế của 300 thanh. Hãy để xác minh điều này bằng cách sử dụng ASME B31.3 Công thức 3A từ đoạn văn 304.1.2 Đối với ống thẳng dưới áp lực bên trong.
Công thức 3a (Asme B31.3, 304.1.2)
Ở đâu:
- t = độ dày tường bắt buộc (TRONG)
- P = áp lực thiết kế (psi)
- D = đường kính bên ngoài đường ống (TRONG)
- S = ứng suất cho phép (psi) = 16,700 psi cho TP316L ở 20 trận30 ° C
- E = Yếu tố chất lượng (1.0 Đối với đường ống liền mạch trên mỗi ASME B31.3, Bảng A-1A)
- W = Hệ số giảm cường độ chung của mối hàn (1.0 cho đường ống liền mạch hoặc ở nhiệt độ thấp như 20 3030 ° C)
- Y = hệ số cho nhiệt độ (0.4 Đối với thép không gỉ austenitic như TP316L ở 20, mỗi bảng 304.1.1)
Được cho
- Áp lực thiết kế, P = 300 Bar = 300 × 14.5038 = 4351.14 psi
- Ống từ, D = 1.315 TRONG (1-inch ống danh nghĩa)
- Ứng suất cho phép, S = 16,700 psi
- E = 1.0 (ống liền mạch)
- W = 1.0 (ống liền mạch, nhiệt độ thấp)
- Y = 0.4 (Thép không gỉ Austenitic ở 20 3030 ° C)
Bước chân 1: Tính độ dày cần thiết
Bước chân 2: Thêm trợ cấp ăn mòn và dung sai máy nghiền
- Phụ cấp ăn mòn: Cho nước áp suất cao trong thép không gỉ TP316L ở 20, Ăn mòn là tối thiểu. Nếu không cần trợ cấp ăn mòn cụ thể, cho rằng 0 inch. Xác nhận với các yêu cầu hệ thống của bạn (ví dụ., Chất lượng nước, Tiềm năng xói mòn).
- Dung sai nhà máy: Cho đường ống ASTM A312 liền mạch, dung sai sản xuất thường là -12.5% độ dày tường danh nghĩa. Độ dày cần thiết phải được điều chỉnh để đảm bảo độ dày tối thiểu sau khi dung sai đáp ứng hoặc vượt quá 0.155 TRONG.
Bước chân 3: So sánh với Lịch trình 80
- Cho lịch trình 1 inch thập niên 80 (ASTM A312 TP316L):
- Độ dày tường danh nghĩa = 0.179 TRONG (Per Asme B36,19m cho ống thép không gỉ).
- Độ dày tối thiểu sau 12.5% dung sai nhà máy = 0.179 × 0.875 = 0.157 TRONG.
- Độ dày tối thiểu (0.157 TRONG) vượt quá độ dày cần thiết (0.155 TRONG), Vì thế 1-Lịch trình thập niên 80 là đủ vì 300 thanh (4351 psi) Áp lực thiết kế.
Phần kết luận: Lựa chọn của bạn về 1-Lịch trình thập niên 80 (Của = 1.315 TRONG, Độ dày tường danh nghĩa = 0.179 TRONG) là Chính xác cho một áp lực thiết kế của 300 thanh, Giả sử không cần trợ cấp ăn mòn đáng kể.
3. Áp lực bùng nổ trong biểu đồ ống bằng thép không gỉ ASTM A312 như thế nào được tính toán?
Trả lời: Áp lực bùng nổ cho đường ống, bao gồm các ống thép không gỉ ASTM A312, thường được tính toán bằng cách sử dụng Công thức Barlow hoặc một công thức lý thuyết tương tự cho các tàu áp suất vách mỏng. Những biểu đồ này cung cấp Áp lực lý thuyết mà đường ống sẽ thất bại (Burst) Dựa trên độ bền kéo cuối cùng của vật liệu (UTS) và các kích thước ống.
Công thức Barlow sườn cho áp lực bùng nổ
Ở đâu:
- P_B = áp lực bùng nổ (psi)
- S_u = Độ bền kéo cuối cùng của vật liệu (psi)
- t = độ dày tường danh nghĩa (TRONG)
- D = đường kính bên ngoài (TRONG)
Đối với ASTM A312 TP316L
- Độ bền kéo cuối cùng (S_U) là xấp xỉ 70,000 psi (Per ASTM A312, UTS tối thiểu cho TP316L là 70 ksi).
- Đối với đường ống Lịch trình 1 inch của bạn:
- t = 0.179 TRONG
- D = 1.315 TRONG
Tính toán
Ghi chú về biểu đồ áp lực bùng nổ
- Biểu đồ có nguồn gốc từ các tính toán như vậy, thường được điều chỉnh cho:
- Độ dày tường tối thiểu (Kế toán cho sự khoan dung của nhà máy, ví dụ., 87.5% độ dày danh nghĩa).
- Tính chất vật chất (Sử dụng UT tối thiểu từ ASTM A312).
- Các yếu tố an toàn hoặc đơn giản hóa (Một số biểu đồ có thể sử dụng các giả định bảo thủ).
- Biểu đồ cũng có thể kết hợp dữ liệu thực nghiệm hoặc các công thức được sửa đổi để giải thích cho các yếu tố trong thế giới thực như khuyết tật vật liệu, hiệu ứng đường may (cho các đường ống hàn), hoặc giảm nhiệt độ cao.
- Cho đường ống TP316L liền mạch, Áp lực nổ dựa trên các đặc tính ống liền mạch, và các biểu đồ thường liệt kê các giá trị cho lịch trình tiêu chuẩn (ví dụ., 40S, 80S).
Khi nào sử dụng biểu đồ áp lực nổ
- Biểu đồ áp lực bùng nổ được sử dụng để ước tính áp lực thất bại cuối cùng của một đường ống, thường cho:
- Đánh giá an toàn: Để đảm bảo hệ thống áp suất vận hành của hệ thống thấp hơn nhiều so với áp lực bùng nổ (ví dụ., Áp dụng một yếu tố an toàn).
- Xác thực thiết kế: Để xác nhận rằng áp lực bùng nổ của đường ống cung cấp một biên độ đủ so với áp suất thiết kế.
- Ứng dụng không phải AMME: Trong các ngành công nghiệp không được điều chỉnh bởi ASME B31.3, nơi áp lực bùng nổ là một tiêu chí thiết kế chính (ví dụ., Một số hệ thống thủy lực).
- Đối với ASME B31.3: Áp lực bùng nổ là không được sử dụng trực tiếp Đối với tính toán độ dày thành ống. Thay vì, căng thẳng cho phép (S) Chính phủ, thường được đặt ở một phần của UTS (ví dụ., 1/3 ĐẾN 1/4 của UT cho thép không gỉ) Để đảm bảo biên độ an toàn lớn.
4. Sự khác biệt giữa áp lực thiết kế và áp lực bùng nổ?
Áp lực thiết kế:
- các Áp suất tối đa Hệ thống được thiết kế để hoạt động theo, bao gồm cả hoạt động bình thường, transitor, và cài đặt van an toàn.
- Được sử dụng trong tính toán ASME B31.3 để xác định độ dày thành ống cần thiết dựa trên ứng suất cho phép (S), kết hợp một yếu tố an toàn (ví dụ., 16,700 PSI cho TP316L, thấp hơn nhiều so với UTS).
- Đảm bảo đường ống hoạt động an toàn trong giới hạn đàn hồi, xa hơn so với thất bại.
- Cho hệ thống của bạn: 300 thanh (4351 psi), được lựa chọn một cách bảo thủ trên cài đặt van an toàn của 290 thanh.
Áp lực bùng nổ:
- các Áp lực lý thuyết mà đường ống sẽ thất bại (Burst) Do áp suất bên trong vượt quá độ bền kéo cuối cùng của vật liệu.
- Được tính toán bằng cách sử dụng vật liệu UTS (ví dụ., 70,000 PSI cho TP316L) và kích thước ống, không có các yếu tố an toàn.
- Đối với đường ống Lịch trình 1 inch của bạn: Khoảng 1314 thanh (19,057 psi), xa hơn áp lực thiết kế.
- Đại diện cho Điểm thất bại cuối cùng, Không phải là điều kiện hoạt động an toàn.
Sự khác biệt chính
| Diện mạo | Áp lực thiết kế | Áp lực bùng nổ |
|---|---|---|
| Mục đích | Áp lực vận hành an toàn cho thiết kế | Áp lực thất bại lý thuyết |
| Cơ sở | Ứng suất cho phép (S), với các yếu tố an toàn | Độ bền kéo cuối cùng (S_U), Không có yếu tố an toàn |
| Giá trị (cho đường ống của bạn) | 300 thanh (4351 psi) | ~ 1314 Bar (19,057 psi) |
| Sử dụng trong ASME B31.3 | Chính cho tính toán độ dày tường | Không được sử dụng trực tiếp; Chỉ để tham khảo |
| Biên độ an toàn | Lớn (ví dụ., ~ 4,4 lần áp lực nổ) | Không có; đại diện cho thất bại |
Tại sao sự khác biệt quan trọng:
- ASME B31.3 đảm bảo đường ống hoạt động với Biên độ an toàn lớn (Áp lực thiết kế << áp lực bùng nổ) Để ngăn ngừa thất bại trong mọi điều kiện, bao gồm cả mệt mỏi, ăn mòn, hoặc tăng áp lực.
- Áp lực bùng nổ là một tham chiếu để hiểu được công suất cuối cùng của đường ống nhưng không được sử dụng cho thiết kế vì nó thiếu các yếu tố an toàn.
5. Những cân nhắc bổ sung cho hệ thống của bạn
- Áp lực quá độ: Máy bơm pít tông có thể gây ra áp lực tăng lên (Búa nước) Do hoạt động của van nhanh hoặc vòi phun. Đảm bảo 300 Thanh thiết kế áp lực cho các quá độ này. Nếu sự gia tăng có thể vượt quá 290 thanh đáng kể, Xem xét a Áp lực thiết kế cao hơn hoặc các thiết bị triệt tiêu tăng.
- Ăn mòn/xói mòn: Nước áp suất cao với vòi phun nguyên tử có thể gây ra xói mòn tại các khúc cua hoặc vòi phun. TP316L có khả năng chống ăn mòn, Nhưng xác nhận chất lượng nước (ví dụ., Không có clorua) và xem xét một khoản trợ cấp ăn mòn nhỏ (ví dụ., 0.01Cấm0,02 trong) Nếu xói mòn là một mối quan tâm.
- Lịch trình đường ống có sẵn: Xác minh rằng Lịch trình 1 inch có sẵn và tương thích với các phụ kiện và vòi phun. Nếu lịch trình cao hơn (ví dụ., Lịch trình 160 hoặc xxs) cần thiết cho các đường kính nhỏ hơn hoặc áp suất cao hơn, Tái tính.
- Phụ kiện và khớp: ASME B31.3 yêu cầu các phụ kiện (ví dụ., khuỷu tay, tees) và khớp (ví dụ., mối hàn, mặt bích) cũng đáp ứng áp lực thiết kế. Đảm bảo tất cả các thành phần được đánh giá cho 300 thanh.
- Kiểm tra: ASME B31.3 yêu cầu thử nghiệm thủy tĩnh tại 1.5X Áp lực thiết kế (1.5 × 300 Bar = 450 thanh hoặc 6527 psi). Xác nhận rằng đường ống và hệ thống có thể chịu được áp suất thử nghiệm này.
6. Bản tóm tắt
- Áp lực thiết kế: Sử dụng 300 thanh (4350 psi) như áp lực thiết kế, vì nó bảo thủ bao gồm các thiết lập van an toàn của 290 thanh và tăng áp lực tiềm năng. Tính toán của bạn cho 1-Lịch trình Lịch trình TP316L Lịch trình 80S là chính xác, với độ dày tường danh nghĩa của 0.179 TRONG, đáp ứng độ dày cần thiết của 0.177 TRONG (bao gồm dung sai nhà máy).
- Tính toán áp lực bùng nổ: Áp lực bùng nổ trong biểu đồ ASTM A312 được tính toán bằng cách sử dụng công thức Barlow (P_B = (2 S_u t) / D) Dựa trên độ bền kéo cuối cùng (~ 70.000 psi cho TP316L). Cho đường ống của bạn, Áp lực bùng nổ là ~ 1314 bar (19,057 psi).
- Khi nào sử dụng biểu đồ áp lực nổ: Sử dụng chúng để đánh giá an toàn hoặc thiết kế không có AMME để đảm bảo tỷ lệ lớn giữa áp suất hoạt động và thất bại. Trong ASME B31.3, Họ chỉ tham khảo, Như căng thẳng cho phép chi phối thiết kế.
- Thiết kế so với. Áp lực bùng nổ: Áp lực thiết kế (300 thanh) là giới hạn hoạt động an toàn dựa trên sự căng thẳng cho phép với các yếu tố an toàn. Áp lực bùng nổ (~ 1314 Bar) là điểm thất bại lý thuyết mà không có các yếu tố an toàn.
Ống MÌN ĐEN. Điện trở hàn (Acre) Ống được sản xuất từ cuộn cán nóng / Khe. Tất cả các cuộn dây đến đều được xác minh dựa trên chứng chỉ kiểm tra nhận được từ nhà máy thép về các đặc tính cơ học và hóa học của chúng. Ống ERW được tạo hình nguội thành dạng hình trụ, không được tạo hình nóng.
Ống liền mạch được sản xuất bằng cách ép đùn kim loại đến chiều dài mong muốn; do đó ống ERW có mối hàn ở mặt cắt ngang của nó, trong khi ống liền mạch không có bất kỳ mối nối nào trong mặt cắt ngang của nó trong suốt chiều dài của nó. Trong ống liền mạch, không có mối hàn hoặc mối nối và được sản xuất từ phôi tròn rắn.
các 3 các yếu tố kích thước ống Kích thước Tiêu chuẩn của ống carbon và thép không gỉ (ASME B36.10M & B36.19M) Lịch trình kích thước ống (Lịch trình 40 & 80 phương tiện ống thép) Phương tiện kích thước ống danh nghĩa (NPS) và đường kính danh nghĩa (DN) Biểu đồ kích thước ống thép (biểu đồ kích thước) Bảng phân loại trọng lượng ống (WGT)
Ống liền mạch được sản xuất bằng quy trình xuyên thấu, nơi phôi rắn được nung nóng và xuyên qua để tạo thành một ống rỗng. Ống hàn, mặt khác, được hình thành bằng cách nối hai cạnh của tấm thép hoặc cuộn dây bằng các kỹ thuật hàn khác nhau.
Ống thép carbon có khả năng chống sốc và rung cao nên rất lý tưởng để vận chuyển nước, dầu & khí và chất lỏng khác dưới đường. Kích thước Kích thước: 1/8"đến 48" / Độ dày DN6 đến DN1200: Sch 20, bệnh lây truyền qua đường tình dục, 40, XS, 80, 120, 160, Loại XXS: Bề mặt ống liền mạch hoặc hàn: Sơn lót, Dầu chống gỉ, FBE, 2Thể dục, 3Vật liệu tráng LPE: ASTM A106B, A53, API 5L B, X42, X46, X52, X56, X60, X65, Dịch vụ X70: Cắt, vát mép, Luồng, Rãnh, Lớp phủ, mạ kẽm
Loại A- Được sử dụng ở nơi có không gian rộng rãi. Độ cao cụ thể là mong muốn. Loại B- Được sử dụng khi khoảng không bị hạn chế. Phần gắn đầu là một vấu đơn. Loại C- Được sử dụng khi khoảng không bị hạn chế. Phần gắn đầu là các vấu cạnh nhau
