تصنيف ضغط أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ: ASME B31.3 طريقة الضغط المسموح بها مع أمثلة

ما مقدار الضغط الداخلي الذي يمكن أن يتحمله أنبوب الفولاذ المقاوم للصدأ بأمان؟ الإجابة ليست رقمًا ثابتًا مختومًا على الأنبوب -، بل يعتمد على سمك الجدار، والقطر الخارجي، ودرجة السبيكة، ودرجة حرارة التصميم، وجودة اللحام. توفر أنابيب المعالجة ASME B31.3 الطريقة القياسية الصناعية - لحسابها: طريقة الضغط المسموح بها.

يشرح هذا الدليل معادلات ASME B31.3 الدقيقة، وكيفية اختيار الضغط المسموح به S لدرجات الفولاذ المقاوم للصدأ، وكيف تغير عوامل E وY وW النتيجة. ثم يتم عرض أربعة أمثلة عملية كاملة - من خط سلس بدرجة حرارة الغرفة -316 لتر إلى تحديد جدار ثقيل- عند درجة حرارة مرتفعة. يوضح كل قسم استنتاجه أولاً، ثم يشرح الأسباب، حتى يتمكن المهندسون والمشترون والطلاب من استخلاص الإجابة مباشرة.

ما هي طريقة الضغط المسموح بها ASME B31.3؟

تقوم طريقة الإجهاد المسموح بها بحساب سعة ضغط الأنبوب من قوة مادته، وليس من رقم فئة ثابت. يمكنك أخذ كود -الضغط المسموح به للسبيكة عند درجة حرارة التصميم، وضبطه وفقًا لجودة اللحام وهندسته، ثم حل مشكلة الضغط. إنه يعتمد على القوة-وليس الحجم-.

تعتمد أنظمة الأنابيب القديمة أحيانًا على افتراضات "الجدول الزمني" الاسمية أو جداول فئات الأنابيب. بدلاً من ذلك، يتعامل ASME B31.3 مع كل أنبوب باعتباره وعاء ضغط رقيقًا-ويطبق معادلة واحدة متسقة. وهذا مهم لأن نفس حجم الأنبوب الاسمي والجدول الزمني يعطي معدل ضغط مختلف تمامًا عندما تتغير السبيكة أو درجة الحرارة أو نوع اللحام. على سبيل المثال، أماسورة جدول 8 بوصة 40يحمل تصنيفًا عند درجة الحرارة المحيطة في دوبلكس 2205 ما يقرب من 15.9 ميجا باسكال، في حين أن نفس الأنبوب في 316L يحمل فقط حوالي 12.1 ميجا باسكال - بفارق 31% مدفوع تمامًا بقوة المادة.

المرجع: ASME B31.3 أنابيب المعالجة، تصميم الفصل الثاني، الفقرة 304.1.2 (الأنابيب المستقيمة تحت الضغط الداخلي)، إصدار 2022.

ما هي صيغة الضغط التصميمي ASME B31.3 لأنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ؟

يستخدم ASME B31.3 معادلة واحدة للأنابيب المستقيمة تحت الضغط الداخلي. للعثور على سمك الجدار المطلوب، حل من أجل t؛ للعثور على أقصى ضغط لأنبوب معروف، أعد ترتيب المعادلة نفسها وحل من أجل P.

يأتي كلا النموذجين مباشرة من الفقرة 304.1.2 من ASME B31.3. تفسر المعادلة حقيقة أن الأسطوانة المضغوطة تحمل إجهادًا أعلى على السطح الداخلي، وتقوم بتصحيح القطر الخارجي إلى القطر الداخلي عن طريق طرح ضعف سمك الجدار. يقوم معامل Y بتحسين هذا التصحيح لنوع المادة ودرجة الحرارة.

النموذج 1 - سمك تصميم الضغط المطلوب:

• t = (P x D) / (2 x (S x E + P x Y))

النموذج 2 - الحد الأقصى لتصنيف الضغط لأنبوب معروف:

• P = (2 x S x E x t) / (D - 2 x Y x t)

النموذج 3 - الحد الأدنى للسمك بما في ذلك البدل:

• t_m = t + c

الصيغ لكل ASME B31.3-2022، الفقرة 304.1.2، المعادلتان (3أ) و(3ب). ملاحظة: يتم تطبيق W على S (أي S x W) عند تقييم المواد في نطاق الزحف. بالنسبة لدرجات الحرارة الأقل من نطاق الزحف، W=1.0.

كيف يتم تحديد الإجهاد المسموح به (S) للفولاذ المقاوم للصدأ؟

S هي أدنى قيمة تنتجها معايير الكود الخمسة المطبقة على الحد الأدنى لقوة المادة المحددة. بالنسبة للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، تسمح قاعدة خاصة بقيمة أعلى - تصل إلى 90% من الإنتاجية عند درجة الحرارة - ولهذا السبب يتم تصنيف 316L عند حوالي 20 كيلو بوصة مربعة (138 ميجا باسكال) عند درجة الحرارة المحيطة بدلاً من 16.7 كيلو بوصة مربعة التي ستعطيها قاعدة صارمة -ثلثي-من- الإنتاجية.

ASME B31.3 الفقرة 302.3.2 تستمد S من الخواص الميكانيكية للمواصفات. المعايير الخمسة الحاكمة هي: (1) ثلث-ثلث الحد الأدنى المحدد لقوة الشد عند درجة حرارة التصميم؛ (2) -ثلثي الحد الأدنى لمقاومة الخضوع المحددة عند درجة حرارة التصميم؛ (3) -ثلث قوة الشد عند درجة حرارة الغرفة؛ (4) ثلثي-قوة الخضوع في درجة حرارة الغرفة؛ و(5) بالنسبة للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي وسبائك النيكل، بما يصل إلى 90% من الناتج عند درجة الحرارة، مع مراعاة المزيد من الحدود. عند درجة الحرارة المرتفعة، تتولى الحدود الإضافية المستندة إلى معدل الزحف والتمزق بمقدار 100000 ساعة، وعادةً ما تحكم هذه الحدود القيمة المجدولة النهائية.

قيم الضغط التوضيحية المسموح بها (الإشارة - تستخدم دائمًا الإصدار الحالي من الجدول أ-1 للتصميم):

القيم المعروضة إرشادية ومقربة للتوضيح فقط. يجب أن يشير استخدام التصميم إلى ASME B31.3-2022 الجدول A-1 عند درجة حرارة التصميم المحددة. لا يُسمح بالدرجات المزدوجة التي تتجاوز حدود درجة حرارة الكود الخاصة بها.

ماذا تعني العوامل E وY وW؟

يكافئ E جودة اللحام، ويصحح Y معادلة ضغط الطوق- للمادة ودرجة الحرارة، ويعاقب W الخدمة في نطاق الزحف. في معظم خطوط الفولاذ المقاوم للصدأ التي تقل عن 480 درجة مئوية، يعد E وY هما العاملان الوحيدان اللذان يغيران النتيجة: E=1.00 للأنابيب غير الملحومة والمفحوصة بالكامل، وY=0.4 للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي.

E هو عامل جودة وصلة اللحام. الأنابيب غير الملحومة لا تحتوي على لحام، لذا فإن الأنابيب الملحومة E=1.00. يُنسب إليها الفضل في الفحص غير المدمر - المطبق على التماس، وهذا هو السبب في أن التصوير الشعاعي يزيد معدل الضغط بشكل مباشر. Y يفسر حقيقة أن معادلة إجهاد الطوق- ليست خطية تمامًا مع سمك الجدار؛ ترتفع مع درجة الحرارة بالنسبة للفولاذ الحديدي ولكنها تظل عند 0.4 بالنسبة للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي حتى حوالي 480 درجة مئوية. يتم تطبيق W فقط في نطاق الزحف، حيث يحل سلوك درجة الحرارة المرتفعة-المدى الطويل- محل قوة الشد قصيرة المدى-.

جدول 1 - عامل جودة وصلة اللحام E (القيم النموذجية لأنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ):

جدول 2 - معامل Y (ASME B31.3 جدول 304.1.1):

Important detail: when the wall is very thick relative to the diameter (t >= D/6)، يجب حساب معامل Y مباشرةً كـ Y=(d + 2c) / (D + d + 2c)، حيث d هو القطر الداخلي. تنطبق القيم المجدولة أعلاه على أنابيب الجدران الرفيعة العادية-فقط. W يساوي 1.0 لجميع خدمات الفولاذ المقاوم للصدأ تحت نطاق الزحف، والذي يغطي الغالبية العظمى من الأنابيب الصناعية.

المصدر: ASME B31.3-2022، الجدول أ-1أ، الجدول أ-1ب، الجدول 304.1.1، والفقرة 302.3.5(هـ). القيم المعروضة نموذجية؛ تأكد من الإصدار الحالي قبل استخدام التصميم.

ما الفرق بين ضغط التصميم وMAWP وضغط الاختبار؟

ضغط التصميم هو المدخل، MAWP هو السعة المحسوبة للأنبوب المثبت، وضغط الاختبار هو حمل التحقق. يجب أن يكون ضغط التصميم أقل من أو يساوي MAWP؛ يكون ضغط الاختبار الهيدروستاتيكي عادة 1.5 مرة من الضغط التصميمي لأنابيب معالجة الفولاذ المقاوم للصدأ.

الخلط بين هذه المصطلحات الثلاثة يسبب أخطاء حقيقية في المشروع. يتم اختيار الضغط التصميمي من قبل مهندس العملية ويتضمن هامش التشغيل. MAWP هو ما يمكن أن يتحمله الأنبوب المحدد - بسمك جداره الفعلي، عند درجة حرارة التصميم الفعلية - كما تم حسابه بواسطة معادلة B31.3. إذا كان MAWP المحسوب أقل من الضغط التصميمي، فإن الأنبوب غير مؤهل ويتطلب جدولًا أثقل أو سبيكة أقوى. يتم إجراء الاختبار الهيدروستاتيكي وفقًا لمعيار الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين B31.3 الفقرة 345.4.2 عند 1.5 مرة من الضغط التصميمي للأنابيب المعدنية، ويتم الاحتفاظ به لمدة 10 دقائق على الأقل، وهو عبارة عن فحص للتجميع المُصنع، وليس بديلاً عن حساب التصميم.

المصدر: ASME B31.3-2022، الفقرات 301.2 و302.2 و345.4.2 و345.5.2.

كيف تقلل درجة الحرارة من تصنيف الضغط لأنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ؟

يؤدي ارتفاع درجة الحرارة إلى تقليل الضغط المسموح به، وبالتالي فإن تصنيف الضغط للأنبوب الثابت ينخفض ​​بشكل مطرد مع زيادة درجة حرارة الخدمة. بالنسبة لأنبوب NPS 6 جدول 40S 316L، ينخفض ​​التصنيف المحيط بحوالي 12.1 ميجا باسكال إلى حوالي 9.0 ميجا باسكال عند 204 درجة مئوية وحوالي 7.6 ميجا باسكال عند 427 درجة مئوية - بانخفاض قدره 37% تقريبًا.

والسبب معدني وليس هندسي. لا يتغير جدار الأنبوب مع درجة الحرارة، لكن الإجهاد المسموح به S ينخفض ​​بسبب انخفاض الخضوع وقوة الشد مع تليين المعادن. ASME B31.3 الجدول A-1 يجدول S عند زيادات في درجة الحرارة، ويجب على مهندس التصميم الاستيفاء عند درجة حرارة التصميم الفعلية. يحتفظ الفولاذ المقاوم للصدأ بقوته بشكل أفضل من الفولاذ الكربوني حتى حوالي 500 درجة مئوية، وهذا أحد أسباب تخصيصه لخدمة درجات الحرارة المرتفعة- - ولكنه لا يزال ينخفض ​​بشكل كبير، كما أن درجات الحرارة المزدوجة لها أسقف صلبة لدرجة الحرارة يجب احترامها.

تم حسابه باستخدام P=2SEt/(D - 2Yt) مع OD=168.3 مم، t=7.11 مم، E=1.00، Y=0.4، باستخدام قيم الجدول A-1 الإرشادية. يتطلب استخدام التصميم قيمًا من إصدار ASME B31.3 الحالي عند درجة حرارة التصميم المحددة.

المثال العملي 1: تصنيف الضغط للأنابيب غير الملحومة 316L عند درجة الحرارة المحيطة

يتم تصنيف الأنابيب غير الملحومة NPS 6 جدول 40S ASTM A312 TP316L (OD 168.3 مم، الجدار 7.11 مم) بحوالي 12.1 ميجا باسكال باستخدام الجدار الاسمي. إن خصم نسبة تفاوت المطحنة البالغة 12.5% ​​للحد الأدنى الفعلي للجدار يعطي تصنيفًا أكثر واقعية وتصحيحًا للكود-يبلغ حوالي 10.5 ميجا باسكال.

هذا هو الحساب الأكثر شيوعًا في عملية الأنابيب: أنبوب معروف ودرجة معروفة وسؤال حول السعة. استبدل القيم في النموذج 2 وحلها. التفاصيل المهنية المهمة هي أن حسابات الضغط يجب أن تستخدم السُمك المضمون وجوده بعد التصنيع، وليس رقم الكتالوج الاسمي، لأن الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين تسمح بأن يصل سمك جدار الأنابيب إلى 12.5% ​​تحت الاسمي.

منح:

الأنبوب: NPS 6 جدول 40S، OD D=168.3 مم، الجدار الاسمي t=7.11 مم

المواد: ASTM A312 TP316L سلس، S=138 ميجا باسكال عند 38 درجة مئوية

E=1.00 (سلس)، Y=0.4 (أوستنيتي، أقل من 482 درجة مئوية)

الخطوة 1 - استبدل في النموذج 2 باستخدام الجدار الاسمي:

P = (2 x 138 x 1.00 x 7.11) / (168.3 - 2 x 0.4 x 7.11)

ف=1961 / 162.6=12.1 ميجا باسكال

الخطوة 2 - خصم 12.5% ​​من نسبة تفاوت المطحنة للحصول على الحد الأدنى من الجدار:

t_min=7.11 × 0.875=6.22 ملم

P = (2 x 138 x 1.00 x 6.22) / (168.3 - 2 x 0.4 x 6.22)

ف=1715 / 163.3=10.5 ميجا باسكال

النتيجة: كود-تصنيف الضغط الصحيح لهذا الأنبوب هو حوالي 10.5 ميجا باسكال (حوالي 1520 رطل لكل بوصة مربعة)، وليس 12.1 ميجا باسكال. المهندسون الذين يقتبسون الرقم الجداري الاسمي-يبالغون بشكل روتيني في تقدير السعة بنسبة 13% تقريبًا.

الأبعاد حسب ASME B36.19M. تحمل المطحنة وفقًا لمعيار ASTM A999 / A530. الطريقة حسب ASME B31.3 الفقرة 304.1.2.

المثال العملي 2: تصنيف الضغط للأنابيب الملحومة 304 لتر عند 260 درجة مئوية

تبلغ معدلات الأنابيب الملحومة NPS 12 جدول 10S ASTM A358 TP304L حوالي 1.99 ميجا باسكال عند عدم إجراء تصوير شعاعي (E=0.80)، وحوالي 2.11 ميجا باسكال مع التصوير الشعاعي الموضعي (E=0.85)، وحوالي 2.49 ميجا باسكال مع تصوير شعاعي 100٪ (E=1.00). يؤدي اختيار طريقة الفحص وحدها إلى تغيير التصنيف بنسبة تصل إلى 25%.

تعمل قوتان على جدار رفيع-أنبوب ملحوم كبير-قطره عند درجة حرارة مرتفعة: الجدار رقيق (4.19 مم)، مما يقلل من السعة، وتخفض درجة الحرارة المرتفعة S لـ 304L إلى حوالي 95 ميجا باسكال. يعمل العامل E كمضاعف على الائتمان الممنوح للحام. يوضح هذا المثال السبب وراء أهمية تحديد التصوير الشعاعي بنسبة 100% في كثير من الأحيان: فهو يستعيد ربع سعة الضغط دون أي تكلفة مادية.

منح:

• الأنبوب: NPS 12 جدول 10S، OD D=323.9 مم، الجدار الاسمي t=4.19 مم
• المواد: ASTM A358 TP304L ملحومة، S=95 ميجا باسكال عند 260 درجة مئوية
• Y=0.4 (أوستنيتي، أقل من 482 درجة مئوية)

الحساب على ثلاثة مستويات الامتحان:

E=0.80: P=(2 × 95 × 0.80 × 4.19) / (323.9 - 3.35)=1.99 ميجا باسكال

E=0.85: P=(2 × 95 × 0.85 × 4.19) / (323.9 - 3.35)=2.11 ميجا باسكال

E=1.00: P=(2 × 95 × 1.00 × 4.19) / (323.9 - 3.35)=2.49 ميجا باسكال

قيم E لكل ASME B31.3 الجدول A-1B للأنابيب الملحومة الكهربائية ASTM A358. الأبعاد حسب ASME B36.19M.

المثال العملي 3: تقييم الضغط لأنبوب دوبلكس 2205 عند درجة الحرارة المحيطة

تم تصنيف الأنبوب المزدوج NPS 8 جدول 40 ASTM A790 UNS S31803 (OD 219.1 مم، الجدار 8.18 مم) بحوالي 15.9 ميجا باسكال عند درجة الحرارة المحيطة - أعلى بنسبة 31% تقريبًا من نفس الحجم في 316L. يأتي المكسب بالكامل من الضغط العالي المسموح به للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج.

يتميز دوبلكس 2205 بحد أدنى محدد لقوة الخضوع يبلغ 450 ميجا باسكال وقوة شد تبلغ 620 ميجا باسكال، لذا فإن كوده -الضغط المسموح به يبلغ حوالي 207 ميجا باسكال عند درجة الحرارة المحيطة مقابل حوالي 138 ميجا باسكال لـ 316 لتر. نظرًا لأن معدل الضغط يقيس مباشرة مع S، فإن الأنبوب المزدوج يحمل ضغطًا أكبر بنفس سمك الجدار. ولهذا السبب يتم تحديد خدمة الطباعة على الوجهين غالبًا في خدمة محامل-الضغط العالي والكلوريد-: فهي توفر قوة أعلى ومقاومة أفضل للتآكل، على الرغم من تكلفة المواد الأعلى وبسقف درجة حرارة يصل إلى 315 درجة مئوية تقريبًا.

منح:

الأنبوب: NPS 8 جدول 40، OD D=219.1 مم، الجدار الاسمي t=8.18 مم

المواد: ASTM A790 UNS S31803 (2205)، S=207 ميجاباسكال عند 38 درجة مئوية

E=1.00 (سلس)، Y=0.4

P = (2 x 207 x 1.00 x 8.18) / (219.1 - 2 x 0.4 x 8.18)

ف=3383 / 212.6=15.9 ميجا باسكال

قيم الإجهاد المسموح بها إرشادية، من ASME B31.3 الجدول A-1 عند 38 درجة مئوية. الأبعاد لكل ASME B36.19M / B36.10M.

المثال العملي 4: سماكة الجدار المطلوبة لضغط تصميمي محدد

بالنسبة لضغط تصميمي قدره 10 ميجا باسكال في أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ NPS 4 عند 200 درجة مئوية، يكون الجدار المطلوب 5.32 مم؛ إن إضافة بدل تآكل قدره 1.0 مم والسماح بتسامح المطحنة بنسبة 12.5٪ يعطي سمكًا اسميًا مطلوبًا يبلغ 7.22 مم. وبالتالي فإن الجدول 40S (6.02 ملم) غير مناسب، ويجب تحديد الجدول 80S (8.56 ملم).

هذه هي الحسابات التي يقوم بها المهندسون فعليًا أثناء تصميم الأنابيب، لأن ضغط التصميم هو أحد المدخلات وسمك الجدار هو المخرج. يكون التسلسل دائمًا: احسب t من النموذج 1، وأضف بدل التآكل للحصول على t_m، ثم اقسم على عامل تحمل المطحنة (0.875) للعثور على السُمك الاسمي الذي يجب شراؤه، وأخيرًا تقريبه إلى الجدول التالي المتاح. يعد تخطي الخطوتين الأخيرتين أحد الأخطاء الأكثر شيوعًا والأكثر خطورة في مواصفات الأنابيب.

منح:

ضغط التصميم P=10 ميجا باسكال؛ NPS 4، OD D=114.3 ملم

المواد: ASTM A312 TP316L سلس، S=103 ميجا باسكال عند 200 درجة مئوية

E=1.00، Y=0.4، بدل التآكل ج=1.0 ملم

الخطوة 1 - سمك تصميم الضغط (النموذج 1):

t = (10 x 114.3) / (2 x (103 + 10 x 0.4))

ر=1143 / 214.8=5.32 ملم

الخطوة 2 - إضافة بدل التآكل:

t_m=5.32 + 1.0=6.32 ملم

الخطوة 3 - إجمالي تحمل المطحنة:

t_required=6.32 / 0.875=7.22 ملم

الخطوة 4 - حدد الجدول:

الأبعاد حسب ASME B36.19M. تحمل المطحنة وفقًا لمعيار ASTM A999 (12.5% ​​للسلاسة). الطريقة حسب ASME B31.3 الفقرة 304.1.2.

كيف تتوافق تقييمات ضغط الأنابيب مع فئات شفة ASME B16.5؟

يجب أن يكون تصنيف الأنبوب على الأقل بنفس ارتفاع الحافة التي يتصل بها. من الناحية العملية، يحتاج الأنبوب الموجود داخل نظام ذو حواف من الفئة 300 إلى تصنيف لا يقل عن 5.0 ميجا باسكال، ويحتاج الأنبوب الموجود داخل نظام ذو حواف من الفئة 600 إلى 9.9 ميجا باسكال على الأقل. يعد أنبوب NPS 6 جدول 40S 316L عند 10.5 ميجا باسكال مناسبًا لخدمة الفئة 600 ولكن ليس للفئة 900.

تأتي تقييمات درجة حرارة ضغط الفلنجة- من معيار مختلف تمامًا - ASME B16.5 - وتعتمد على أرقام الفئات بدلاً من حسابات الضغط. ويجب التوفيق بين النظامين في كل مشروع. جدول تصنيف الفلنجة أدناه مخصص لمواد المجموعة 2.2 (316 الفولاذ المقاوم للصدأ) عند 38 درجة مئوية. لاحظ أن كلاً من تصنيف الفلنجة وتصنيف الأنابيب ينخفضان مع ارتفاع درجة الحرارة، ولكن بمعدلات مختلفة، لذلك يجب إجراء المقارنة عند درجة حرارة التصميم الفعلية، وليس عند درجة الحرارة المحيطة.

تم العمل على: معدلات أنبوب NPS 6 جدول 40S TP316L من المثال 1 عند 10.5 ميجا باسكال. وبالتالي، تتم مطابقة شفة الفئة 600 (9.9 ميجا باسكال) بشكل صحيح، في حين أن شفة الفئة 900 (14.9 ميجا باسكال) ستتجاوز-تقييم الأنبوب - مما يعني أن الأنبوب، وليس الحافة، يصبح المكون المحدد. في هذه الحالة يجب على المصمم الترقية إلى جدول أثقل (على سبيل المثال جدول 80S) أو سبيكة أقوى مثل دوبلكس 2205.

التقييمات وفقًا لـ ASME B16.5-2020، الجدول 2 (مواد المجموعة 2.2). تحقق في درجة حرارة التصميم الفعلية.

ما هي الأخطاء الأكثر شيوعًا في حسابات تصنيف ضغط الأنابيب؟

الأخطاء الخمسة الأكثر شيوعًا هي: استخدام سمك الجدار الاسمي، وتجاهل خفض درجة الحرارة لـ S، والمطالبة بـ E=1.00 دون إجراء الفحص المطلوب، ونسيان بدل التآكل، وتطبيق B31.3 على أنابيب الطاقة التي يجب أن تتبع B31.1. يمكن لكل من هذه المبالغة في تقدير السعة بنسبة 13٪ أو أكثر.

تعتبر تقييمات الضغط متحفظة حسب التصميم، ولكن فقط عندما يتم تطبيق طريقة التعليمات البرمجية بالكامل. لقد تسبب كل خطأ من الأخطاء المذكورة أدناه في حدوث أعطال حقيقية في الحقل أو إعادة صياغة مكلفة، لأن التصنيف المحسوب تجاوز ما يمكن أن يحمله الأنبوب المثبت فعليًا. تستغرق مراجعة العملية الحسابية مقابل هذه القائمة بضع دقائق فقط وتمنع غالبية أخطاء التصنيف.

أساس الممارسة: ASME B31.3 الفقرات 302.3.2 و304.1.2 و323.4.1؛ أسم B36.19M؛ أستم A999.

قائمة مرجعية سريعة لحسابات تصنيف الضغط

اعمل من خلال هذه الخطوات العشر بالترتيب. تجمع الخطوات من 1 إلى 4 المدخلات، وتقوم الخطوات من 5 إلى 8 بإجراء الحساب، وتتحقق الخطوتان 9 و10 من النتيجة. إن استكمال كل خطوة هو ما يجعل التقييم قابلاً للدفاع عنه أثناء التدقيق.

يتوافق كل عنصر مع متطلبات محددة في ASME B31.3 أو مصدر خطأ شائع تم تحديده أعلاه.

1. تأكد من تطبيق الكود الصحيح: ASME B31.3 لأنابيب المعالجة، B31.1 لأنابيب الطاقة، B31.8 لنقل الغاز.

2. قم بتسجيل ضغط التصميم P بما في ذلك هامش الارتفاع والنبض ودرجة حرارة التصميم.

3. احصل على الأنبوب OD D وسمك الجدار الاسمي من ASME B36.19M أو B36.10M.

4. حدد الإجهاد المسموح به S من ASME B31.3 الجدول A-1 عند درجة حرارة التصميم المحددة.

5. التحقق من أن الدرجة مسموح بها عند درجة الحرارة تلك (الأسقف المزدوجة، حدود الزحف للدرجات الأوستنيتي).

6. اختر E من الجدول أ-1أ أو أ-1ب حسب المواصفات ومستوى الفحص.

7. Select Y from Table 304.1.1, or calculate Y = (d + 2c)/(D + d + 2c) if t >= D/6.

8. قم بتطبيق W=1.0 أسفل نطاق الزحف؛ استخدم قيمة W المخفضة في خدمة الزحف.

9. أضف بدل التآكل والتعرية للمشروع c للحصول على t_m.

10. اقسم t_m على 0.875 لإيجاد السمك الاسمي المطلوب، ثم حدد الجدول التالي المتاح.

الأسئلة المتداولة

Q1: ما هو الضغط الذي يمكن أن يتحمله أنبوب الفولاذ المقاوم للصدأ 316L؟

لا توجد إجابة واحدة، لأن التصنيف يعتمد على حجم الأنبوب وسمك الجدار ودرجة الحرارة ونوع اللحام. كمرجع عملي، يتم تصنيف الأنابيب غير الملحومة NPS 6 جدول 40S TP316L بحوالي 12.1 ميجا باسكال باستخدام الجدار الاسمي، أو حوالي 10.5 ميجا باسكال باستخدام الحد الأدنى من الجدار بعد تحمل المطحنة، عند درجة الحرارة المحيطة. عند 260 درجة مئوية نفس معدلات الأنابيب عند حوالي 8.7 ميجا باسكال، وعند 427 درجة مئوية عند حوالي 7.6 ميجا باسكال. يمكن أن تتجاوز الأقطار الأصغر ذات الجداول الزمنية الأثقل 30 ميجا باسكال، في حين أن خطوط الجدران الرفيعة-الكبيرة قد تقل عن 2 ميجا باسكال.

س 2: لماذا يقلل اللحام من تصنيف الضغط لأنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ؟

اللحام نفسه لا يقلل بطبيعته من التصنيف - يعتمد التصنيف على مدى دقة فحص وصلة اللحام. يقوم عامل جودة وصلة اللحام E بتحويل جودة الفحص إلى مضاعف الإجهاد. يتم تعيين أنبوب A358 ملحوم بدون تصوير شعاعي E=0.80، مع تصوير شعاعي موضعي E=0.85، ومع تصوير شعاعي بنسبة 100% E=1.00. الأنبوب غير الملحوم لا يحتوي على درز ويستقبل دائمًا E=1.00. وبالتالي فإن الأنبوب الملحوم المرسوم إشعاعيًا بالكامل يتطابق مع الأنبوب غير الملحوم لأغراض تصنيف الضغط.

س 3: كيف يمكنك حساب الحد الأقصى لضغط العمل المسموح به (MAWP) للأنبوب؟

استخدم معادلة ASME B31.3 المعاد ترتيبها: MAWP=(2 x S x E xt) / (D - 2 x Y xt). استخدم S عند درجة حرارة التصميم، والحد الأدنى لسمك الجدار بعد تحمل المطحنة (عادة 87.5% من الاسمي)، والعوامل E وY الصحيحة. ويجب أن يكون الضغط الأقصى المسموح به الناتج مساوياً أو يتجاوز الضغط التصميمي حتى يكون الأنبوب مقبولاً.

س 4: هل يعطي الأنبوب السميك دائمًا معدل ضغط أعلى؟

Yes, pressure rating increases with wall thickness, but not in direct proportion. The relationship is P = 2SEt/(D - 2Yt), so the rating rises faster than linearly as thickness increases. There is also a practical limit: at t >= D/6 لم يعد الأنبوب رقيقًا-ويجب إعادة حساب المعامل Y، وبعد هذه النقطة يصبح افتراض الجدار الرقيق-للشفرة متحفظًا. كما أن الجدران السميكة جدًا تزيد من التكلفة والوزن وصعوبة اللحام، لذا فإن السبائك القوية غالبًا ما تكون أكثر اقتصادا من الجدول الزمني الأثقل.

س 5: هل يمكن استخدام الأنابيب الفولاذية المقاومة للصدأ المزدوجة في درجة حرارة عالية؟

لا يُسمح باستخدام الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج للخدمة المستمرة فوق حوالي 315 درجة مئوية، ومعظم المواصفات تحدده بـ 250 درجة مئوية للبناء الملحوم. السبب هو معدني: فوق هذا النطاق، يمكن أن يشكل الفولاذ المزدوج مرحلة سيجما ورواسب هشة أخرى تقلل بشكل كبير من المتانة. بالنسبة للخدمة ذات درجة الحرارة العالية-التي تزيد عن 315 درجة مئوية، فإن الدرجات الأوستنيتي مثل 304H، أو 316H، أو 321، أو 347، أو سبائك Incoloy هي الاختيار الصحيح، وسيوضح جدول ASME B31.3 A-1 الضغط المخفض المناسب المسموح به.

س 6: ما هو الفرق بين ASME B31.3 وASME B31.1 بالنسبة لتقييم الضغط؟

يستخدم كلا الرمزين نفس طريقة الضغط المسموح بها، لكنهما يغطيان أنظمة مختلفة ويختلفان في التفاصيل. يحكم ASME B31.3 عملية الأنابيب في المصانع الكيميائية والبترولية والمصانع المماثلة، وهو المرجع لمعظم الأنابيب الصناعية المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ. يحكم ASME B31.1 أنابيب الطاقة، بما في ذلك الأنابيب الخارجية للغلاية، وينطبق على خدمة البخار ودرجات الحرارة المرتفعة-في محطات الطاقة. الصيغ متطابقة من الناحية الهيكلية، ولكن تختلف جداول الضغط المسموح بها وعوامل الجودة وقواعد الفحص، لذلك يجب تأكيد الكود الصحيح قبل بدء أي عملية حسابية.