طراحی پایپینگ (بخش اول)، اصول پایپینگ (قسمت ششم)

درجه بندی فشار فلنج

درجه بندی فشار فلنج ASME B16.5  به گروه های مواد طبقه بندی شده است. این گروه بندی ها بر اساس کامپوزیشن ماده و فرآیند تولید فلنج فرمول بندی شده اند.

طبقه بندی های فشار موجود تحت B16.5 عبارتند از : 150, 300, 400, 600, 900, 1500, 2500.

واژگان فنی صحیح برای این طراحی به صورت کلاس 150، کلاس 300 و غیره می باشد. عبارت 150 پوند، 300 پوند، و غیره یادگار طبقه بندی قدیمی ASA (موسسه استانداردهای آمریکا) می باشد. ASA پیش نیاز موسسه ملی استانداردهای آمریکا (ANSI) است.

یک قدم به عقب بر می داریم، ANSI به صورت یک کمیته تاسیس شد که مسئولیت آن هدایت توسعه و پیشرفت استانداردها بود، به صورتی که به عنوان پلیس ترافیک استانداردها برای سازمان های مختلفی که استانداردها را توسعه می دادند ایفای نقش می کرد. وظیفه ابتدایی آن توسعه استاندارد ها نیست، بلکه تامین نیازهای آن استاندارد ها است.

ANSI که در اصل به عنوان کمیته استانداردهای استاندارد آمریکا (AESC) در سال 1918 تاسیس شد، در ده سال اول خود بیشتر قابل ملاحظه ای داشت و در سال 1928 به انجمن استانداردهای آمریکا (ASA) تغییر نام داد. در 1966 ASA به ایالات متحده موسسه استانداردهای آمریکا (USASI) تغییر نام داد. در سال 1969ANSI نام حاضر خود را به دست آورد.

در حالی که استاندارد های B16 و B31 پیشوند ASA و ANSI را با عناوین استاندارد مختلف یدک می کشیدند ASME همیشه اسپانسر مدیریتی در توسعه آن استاندارد ها به حساب می آید. در سال 1970 پیشوند به ANSI/ASME و در نهایت به ASME تغییر پیدا نمود.

اشاره به ANSI B16 یا ANSI B31 دیگر صحیح نیست. درعوض اشاره به یک استاندارد به عنوان ANSI/ASME B16 صحیح می باشد، چرا که به هر دو استاندارد اشاره دارد. یا برای راحتی می توانید استاندارد را به عنوان ASME B16 یا ASME B16 بیان کنید.

توسعه و پیشرفت ASME B16.5 در سال 1920 آغاز گردید. در سال 1927 استاندارد آزمایشی آمریکا B16e تایید شد. این درنهایت تبدیل به ASME B16.5 که می شناسیم شد. تا سال 1960 طبقه بندی های فشار، همانطور که پیش تر مطرح گردید، به صورت 150 پوند، 300 پوند و غیره بیان می شدند. در این زمان بود که طبقه بندی فشار به شناسه کلاس تغییر پیدا کرد. این شناسه ها هیچ همبستگی مثبتی با فشار ندارند. بلکه، آنها ضریبی هستند که در محاسبات درجه بندی فشار درB16.5 یافت شده اند. در بخش II این مجموعه، بحث خواهیم کرد که چگونه این شناسه ها در طراحی فلنج وارد شده اند.

فلنج ها، تحت هر استانداردی، از ASME، API، MSS (جامعه استانداردسازی تولیدکنندگان)[1] گرفته تا AWWA ( انجمن کارهای آبی آمریکا)[2]، بر اساس درجه بندی فشار گروه بندی می شوند. در ASME این درجه بندی های فشار زیر-گروهی از گروه های مختلف ماده در B16.5 هستند.

شکل 8 یکی از جداول جدول 2 در ASME B16.5 می باشد. این مجموعه ای از جداول می باشد که فشارهای کاری فلنج ها را بر اساس گروه بندی ماده و دما لیست می کند.

34 جدول در سه طبقه بندی فولادهای آلیاژ پایین و کربن، فولادهای ضدزنگ، و آلیاژهای نیکل تقسیم بندی شده اند. این ها باز هم به زیر-گروه های بیشتری تقسیم شده اند. شکل 8 جدول 2-1,1 را نشان می دهد، که به صورت معکوس، زیر-طبقه 1 گروه مواد 1 (فولادهای آلیاژ پایین و کربن) را نشان می دهد.

اگر یک فلنج ASME B16.5, Class 150, ASTM A105 داشتید، به منظور تعیین حد فشار کاری فلنج از این جدول استفاده می نمودید. برای یافتن فشار کاری فلنج مذکور وارد ستون این جدول با شناسه 150 شوید سپس پایین آمده و دمای عملیاتی را بیابید. برای دماهای متوسط، می توان از درون یابی استفاده نمود.

جدول فشار فلنج:

جدول 1-2 از ASME B16.5

در پاراگراف قبل متوجه شدید که من هنگام تعیین فشار کاری یک فلنج از " دمای عملیاتی " استفاده کردم. "عملیاتی" و "کاری" مترادف هستند. شناسه یک دما و فشار کاری سرویس سیال همانند اشاره به دما و فشار عملیاتی است.

موارد مبهمی در این حوزه وجود دارد. این ابهام و سردرگمی هنگامی که مهندس فشار و دمای طراحی را تعیین و به درجه فلنج اعمال می کند، پدید می آید. در ظاهر به نظر می رسد که اختلافی در درجه بندی یک فلنج برای شرایط طراحی وجود دارد چرا که جدول 2 تنها فشارهای کاری را نشان می دهد.

فشارها و دماهای طراحی و عملیاتی با جزئیات بیشتری در مقاله 2 توضیح داده خواهند شد. الان قصد دارم توضیح بدهم که هر سرویس می بایست یک فشار/دمای عملیاتی و یک فشر/دمای طراحی داشته باشد. شرط طراحی، فشار حداکثری و شرایط دمایی است که از سیستم انتظار می رود. این شرایطی خواهد بود که شما می بایست طراحی کنید و همینطور شرایطی که آزمایش نشتی بر اساس آن صورت می پذیرد و ارتباطی به شرایط عملیاتی ندارد.

همانطور که در جدول مشخص است، فشارهای عملیاتی یا کاری فلنج را در یک دمای مشخص شده برای یک کلاس خاص ارائه می نماید. آزمایش نشتی هیدرواستاتیک حداکثری برای یک فلنج کلاس 150 در جدول 2-1.1 ، 1.5 برابر فشار کاری تعیین شده در دمای 100 درجه فارنهایت می باشد، یا 285 x 1.5 = 427.5 گرد شده برابر با 25 psi یا 450psig .

شکل 9

ظاهر فلنج از ASME B16.5

ما می توانیم آن اطلاعات را درون یابی کنیم و به این نتیجه دست یابیم که چون فشار آزمایش نشتی بر اساس 1.5 برابر فشار طراحی است، حد فشار کاری داده شده در ماتریس جدول 2 به ظاهر حد فشار طراحی می شود. هنگام کار با سرویس های سیال طبقه D، ASME B31.3، یک آزمایش اولیه از نشتی سرویس اجرا می شود، حد فشار کاری تغییر نمی کند چرا که آزمایش در فشارهای کاری یا عملیاتی صورت پذیرفته است. هرچند، هشدارهایی وجود دارند که به این حقیقت اشاره دارند که تمامی سرویس های سیال طبقه D نباید از آزمایش نشتی هیدرواستاتیک برای یک آزمایش اولیه نشتی سرویس چشم پوشی کنند. این شرایط، مانند سرویس بخار، در مقاله بعدی مورد بحث و بررسی قرار خواهد گرفت.

سرویس های سیال طبقه D آن سرویس هایی هستند که غیر اشتعال پذیر و غیر رسمی نبوده و به انسان آسیبی نمی رسانند. سیال های این طبقه از 150 psig و 366 F تجاوز نمی کنند.

در آزمایش اولیه نشتی سرویس، سیال آزمایش سیال سرویس است. آزمایش نشتی در حین یا پیش از عملیات آغازین سیستم صورت می پذیرد. پس از وارد کردن سیال سرویس به سیستم پایپینگ و رساندن آن به فشار عملیاتی، در افزایش های فشار، تمامی مفاصل و اتصالات برای نشتی های ممکن و احتمالی چک می شوند. اگر هیچ نشتی مشاهده نشود خط لوله در سرویس باقی می ماند.

سایر سرویس های سیال ASME B31.3 شاید در مجموعه ای از شریط کار کنند، اما برای شرایط دیگری تنظیم شده باشند. برای آن سیستم ها، که ممکن است پاکسازی، استرلیزه و بهداشتی سازی را در برنامه خود داشته باشند، باید گزینش درجه بندی فلنج خود را بر اساس شرایط طراحی دوره ای و با شدت بیشتر انجام دهید. برای شفاف سازی هر چه بیشتر دوره ای بودن در این مفهوم، فرآیند بهداشتی سازی را در نظر بگیرید که میتواند هر هفته صورت پذیرد و به مدت یک الی یک نیم شیفت باقی بماند.

[1] Manufacturers Standarization Society

[2] American Water Works Association

ترجمه: پایپ کالا