کد ASME B31.3

استاد : دکتر قندچی

دانشجو: محمد عنادی

 

301. شرایط طراحی

پاراگراف 301 مهارتها و تخصص های طراح،همچنین دماها، فشارها و نیروهای قابل استفاده در طراحی Piping را بیان می نماید. مضافا این پاراگراف مواردی را که بایستی برای عوامل مختلف وبار گذاریهای متعاقب آنها لحاظ گردد را توضیح می دهد.

301.1. مهارتها و تخصص های طراح

طراح شخصی است که مسئول طراحی یک سیستم Piping بوده و بایستی در استفاده از این کد تجربه کافی داشته باشد. همچنین تخصص ومیزان تجربه طراح  به عواملی مانند پیچیدگی و بحرانی بودن سیستم بستگی دارد. اگر یکی از موارد زیر در مورد طراح برقرار نباشد نیاز به اخذ مجوز از کارفرماست:

الف) دارا بودن یک مدرک مهندسی دریافت شده با حداقل 4 سال تحصیل تمام وقت به علاوه حداقل 5 سال تجربه کاری مرتبط با طراحی سیستم های لوله کشی تحت  فشار.

ب) دارا بودن گواهینامه مهندسی حرفه ای که توسط مراجع قانونی تائید شده باشد بعلاوه تجربه کاری مرتبط با طراحی سیستم های لوله کشی تحت  فشار.

ج) دارا بودن یک مدرک وابسته مهندسی دریافت شده با حداقل 2 سال تحصیل تمام وقت به علاوه حداقل 10 سال تجربه کاری مرتبط با طراحی سیستم های لوله کشی تحت  فشار

د) 15 سال تجربه کاری مرتبط با طراحی سیستم های لوله کشی تحت  فشار. تجربه در این زمینه شامل کارعملی و کسب تجربه در زمینه محاسبات طراحی برای فشار، بارهای دائمی و موقت و انعطاف پذیری Piping می باشد.

 

301.2. فشار طراحی

301.2.1. کلیات

الف) فشار طراحی هر جزء در یک سیستم Piping نباید از فشار ایجاد شده ای که سیستم Piping در بد ترین وضعیت که تحت تاثیر فشارهای داخلی و یا خارجی به طور همزمان قرار داشته و یا  تحت تاثیر درجه حرارتهای حداقل و حداکثر کار می کند کمتر باشد.

ب) سخت گیرانه ترین شرایط زمانیست که بزرگترین ضخامت یک جزء از لوله کشی تحمل می کند و یا به مثابه بالاترین Rating یک جزء از سیستم لوله کشی می باشد.

ج) هنگامیکه بیش از یک سری دما-فشار برای یک سیستم Piping وجود دارد شرایط حکم کننده Rating اجزاء که از استانداردهای لیست شده به دست می آید ممکن است با شرایط حکم کننده Rating اجزاء که بر اساس پاراگراف 304 طراحی شده است متفاوت باشد.

د) وقتی که یک لوله به محفظه های فشاری جداگانه تفکیک می شود (مانند لوله های روکش دار و لوله های عایق شده)، دیواره جداکننده باید به گونه ای طراحی شود که بدترین وضعیت تحت درجه حرارتهای حداقل و حداکثر و اختلاف فشار بین محفظه های مجاور در طول مدت کارکرد در نظر گرفته شود به غیر از مواردی که درپاراگراف 302.2.4مطرح شده است.

 

301.2.2. تثبیت یا تخلیه فشار لازم

الف) لازم است تمهیداتی در نظر گرفته شود تا فشار سیستم لوله کشی در میزان لازم باقی بماند ویا با درجه اطمینان بالائی تخلیه شود (پاراگراف 322.6.3 را ببینید).سیستم های Piping که مجهز به تجهیزات تخلیه فشار نباشد و یا توسط ادوات تخلیه فشار مجزا نگردند، بایستی حداقل برای بالاترین فشار بهره برداری طراحی گردد.

ب) عوامل موثر در فشار سیال عبارتند از : شرایط محیطی، نوسانات فشار، پدیده Surge ، عملکرد نامناسب، تجزیه سیال ناپایدار، هد استاتیک و خرابی ادوات کنترل.

ج) موارد مجاز پاراگراف (f)302.2.4 مشروط بر اینکه موارد مندرج در مابقی بندهای پاراگراف 302.2.4  محقق شده باشند، قابل استفاده می باشد.

 301.3. دمای طراحی

دمای طراحی هر جزء دریک سیستم Piping دمایی است که در آن دما سیستم تحت فشار همزمان نیز قرار دارد و در این شرایط بیشترین ضخامت یا بالاترین Rating آن جزء بایستی مطابق با پاراگراف 301.2 تامین گردد (مطابق با مندرجات پاراگراف 301.2 اجزائ مختلف در همان سیستم Piping ممکن است دماهای طراحی متفاوتی داشته باشند).

در تعیین دماهای طراحی بایستی به این موارد توجه شود: دمای سیال، دمای محیط، تابش اشعه آفتاب، دماهای سرمایشی و گرمایشی محیط و موارد قابل کاربرد در پاراگرافهای 301.3.2، 301.3.3، 301.3.4.

301.3.1. دمای حداقل طراحی

دمای حداقل طراحی کمترین دمای یک Component است که در بهره برداری سیستم انتظار می رود. این دما نیازمند ملاحظات خاص در طراحی و مواد با مشخصه های خاص است.

301.3.2. اجزاء (Component) عایقکاری نشده

الف) برای سیال با دماهای زیر 65 درجه سانتیگراد (150درجه فارنهایت) دمای Component بایستی همان دمای سیال در نظر گرفته شود مگر اینکه تابش نور خورشید یا عوامل دیگری باعث افزایش دما شوند.

ب) برای سیال با دمای 65 درجه سانتیگراد (150 درجه فارنهایت) و یا بالاتر دما برای Component های عایق بندی نشده نبایستی کمتراز مقادیر زیر باشد مگر اینکه دمای میانگین دیواره لوله کمتری از طریق تست یا محاسبات هیدرولیک بدست آمده باشد:

1) شیرها، لوله، اتصالات جوشی و سایر Component هائی که ضخامت دیواره قابل مقایسه ای با لوله دارند: 95 درصد دمای سیال

2) فلنج ها ی روی شیرها و اتصالات به جز اتصالات لب به لب (lap joint) : 90درصد دمای سیال

3) فلنج های اتصال لب به لب : 85 درصد دمای سیال

4) اتصالات پیچی : 80 درصد دمای سیال

301.3.3.سیستم های Piping با عایقکاری خارجی

دمای طراحی یک Component بایستی دمای سیال باشد مگر اینکه محاسبات، تستها یا تجارب بهره برداری بر اساس اندازه گیریها، استفاده از دمای دیگری را تائید کند. در جائیکه برای گرم یا سرد نگه داشتن سیستم Piping از خط ترسیمی (Tracing) یا روکش گذاری (Jacketing) لوله ها استفاده می شود بایستی این مساله در ملاحظات دمای طراحی Component در نظر گرفته شود.

301.3.4 سیستم های Piping با عایقکاری داخلی

دمای طراحی این Componentها بایستی بر اساس محاسبات انتقال حرارت یا تستها در نظر گرفته شود.

301.4. عوامل محیطی

ضمیمه F پاراگراف 301.4F را ببینید.

301.4.1.سرمایش و اثرات آن بر روی فشار

سرمایش گاز یا بخار در یک سیستم Piping باعث کاهش فشار می گردد که این امر منجر به ایجاد یک خلاء داخلی می شود. در چنین حالتی سیستم Piping بایستی قابلیت تحمل فشار خارجی را در دماهای کمتر داشته باشد و یا اینکه تمهیداتی برای از بین بردن خلاء پیش بینی شود.

301.4.2. اثرات انبساط سیال

تمهیداتی در طراحی باید انجام گیرد تا در برابر افزایش فشاردر یک بخش از سیستم Piping که ناشی از گرم شدن و انبساط سیال ساکن است مقاومت نموده ویا آنرا تخلیه (آزاد) نماید پاراگراف 322.6.3(b)(2) را ببینید.

301.4.3. انجماد اتمسفریک

در جائیکه حداقل دمای طراحی یک سیستم Piping زیر دمای صفر درجه سانتیگراد (32 درجه فارنهایت) می باشد امکان میعان رطوبت و پیدایش یخ بایستی درنظر گرفته شود. همچنین تمهیداتی در طراحی باید انجام گیرد که منتج به عملکرد نادرست سیستم نگردد. این نقطه نظر بایستی در طراحی سطوح متحرک شیرهای قطع و وصل (shutoff)، شیرهای کنترل، ادوات تخلیه فشار و سایر Component ها در نظر گرفته شود.

301.4.4.محیطهای دما پائین

بایستی در شرایطی که دمای محیط پائین است برای Displacement های آنالیز تنش ملاحظاتی در نظر گرفته شود.

301.5. اثرات دینامیکی

ضمیمه F پاراگراف 301.5 Fرا ببینید.

301.5.1. ضربه

نیروهای ضربه ای حاصل از عوامل خارجی و یا داخلی (شامل تغییرات دبی جریان، شوک هیدرولیکی، ضربات ناشی از ذرات جامد یا مایع، پدیده Flashing) در طراحی سیستم Piping لحاظ شوند.

301.5.2.باد

اثرات وزش باد بایستی در طراحی سیستم های Piping رو باز در نظر گرفته شود. روش تحلیل این مساله در ASCE7 که حداقل بارگذاریها برای ساختمانها و دیگر سازه ها را مطرح کرده و همچنین در UBC توصیف شده است.

301.5.3. زلزله

سیستم Piping بایستی براساس نیروهای افقی ناشی از زلزله طراحی شود. روش تحلیل این امر در استاندارد ASCE7 و یا UBC توصیف شده است.

301.5.4. ارتعاشات

سیستم Piping باید به گونه ای طراحی، چیده و Support. گذاری شود که اثرات زیانبار و بیش از حد ارتعاشات ناشی از ضربه، فشارهای پالسی، اغتشاشات جریانهای گردابی، رزونانس کمپرسورها و باد را حذف نماید.

301.5.5.عکس العملهای تخلیه

سیستم Piping بایستی به گونه ای طراحی، چیده و Support گذاری شود که بتواند در مقابل نیروی عکس العمل ناشی از تخلیه سیال مقاومت نماید. 

301.6. اثرات وزنی

نیروهای وزنی ذکر شده در ذیل با بارها و نیروهای ناشی از منابع دیگر ترکیب شده و بایستی در طراحی سیستم Piping درنظر گرفته شوند:

301.6.1. این بارها شامل وزن وسایل منتقل شده یا وزنهای بکاررفته برای تست می باشند. بارهای ناشی از برف و یخ ناشی از شرایط محیطی و شرایط کاری نیز باید در نظر گرفته شوند.

301.6.2. بارهای مرده

این بارها شامل وزن Component های سیستم Piping، عایقها و سایر بارهای دائمی اضافه شده به سیستم Piping که با این سیستم ساپورت می شوند می باشد.

301.7.اثرات انبساط و انقباض حرارتی

اثرات حرارتی مندرج در ذیل با بارها و نیروهای ناشی از عوامل دیگر ترکیب می شوند که بایستی در طراحی سیستم Piping در نظر گرفته شوند. همچنین ضمیمه Fپاراگراف 301.7F را ببینید.

301.7.1. بارهای حرارتی ناشی از مهارکننده ها

این بارها شامل ضربه و ممانهای ناشی از انبساط و انقباض حرارتی آزاد یک Component از سیستم Piping است که توسط مهارکننده ها (Restraints) وAnchorها از آن ممانعت به عمل می آید. 

301.7.2. بارهای ناشی از گرادیان دمائی

این بارها ناشی از تنشهای دیواره لوله که در اثر تغییرات سریع دمائی و یا توزیع نامتناسب دما می باشد. توزیع نامناسب دما ممکن است از جریان هوای داغ از طریق یک لوله ضخیم یا یک جریان دو فازی لایه لایه شده ناشی شده باشد.

301.7.3. بارهای ناشی از اختلاف ضرایب انبساطی

این بارها از تفاوتهای انبساط حرارتی در جائیکه مواد با ضرایب انبساط حراراتی متفاوت با هم ترکیب شده اند ناشی می شود نظیر سیستم های لوله کشی مرکب از دوفلز متفاوت، لوله های پوشش دار (jacketed) و یا سیستم های Piping فلز- غیر فلز.

301.8. اثرات Supports(تکیه گاهها) ، Anchor و جابجائی حرارتی

اثرات جابجائی و تغییر مکانهای Supportها، Anchorو اجزای متصل شده سیستم Piping بایستی در ملاحظات طراحی سیستم لوله کشی در نظر گرفته شود. این جابجائی ها می تواند ناشی از انعطاف (Flexibility)و یا انبساط حرارتی آین اجزاء و نشست تجهیزات، تغییرات جزر و مدی و نوسانات وزش باد باشد.

301.9. اثرات کاهش Ductility(شکل پذیری)

اثرات زیانبار کاهش یافتن ductility بایستی در طراحی سیستم Piping ملاحظه شود.این تاثیرات برای مثال می تواند ناشی از جوشکاری، عملیات حرارتی، شکل دهی، خم کاری یا دمای کاری پائین در اثر سرمازائی ناشی از کاهش ناگهانی فشار در سیالات تبخیر شدنی باشد. دمای محیطی پائین مورد انتظار در حین Operation بایستی در نظر گرفته شود.

301.10. اثرات سیکلی

خستگی ناشی از فشار سیکلی، سیکل های دمائی و سایر بارهای دوره ای بایستی در طراحی سیستم Piping در نظر گرفته شوند. ضمیمه F پاراگراف F301.10 راببینید.

 301.11. تاثیرات میعان در هوا

در دماهای کاری زیر-191درجه سانتیگراد (-312°F) در هوای محیط، میعان رخ مدهد و همچنین اکسیژن غنی شده (غلیظ) وجود دارد. این موارد بایستی در انتخاب جنس عایقها و روکش مناسب در نظر گرفته شود.

302. معیارهای طراحی

302.1. کلیات

پاراگراف 302 مطالبی درخصوص Rating دما- فشار، معیارهای تنش، میزان های مجاز طراحی و مینیمم مقادیر طراحی باضافه تغییرات مجاز این فاکتورها که بایستی در طراحی لحاظ گردند را بیان می کند.

302.2. معیارهای طراحی دما-فشار

302.2.1. Componentهای لیست شده دارای Rating معین

به غیر از موارد محدودی در کد، Rating های فشار-دمای ذکر شده در استانداردها برای Componentهای Piping لیست شده در جدول 326.1، برای فشارها و دماهای طراحی مطابق با این کد قابل قبولند. کارفرما می تواند با مسئولیت خود Rating فشار-دمای Componentها را فراتر از تمهیداتی که در این کد لیست شده تعیین نماید.

302.2.2. Componentهای لیست شده که دارای Rating معین نیستند

برخی از استانداردهای ذکر شده در جدول 326.1 (مانند ASME B16.9, B16.11, B16.28)Rating فشار-دما را براساس یک لوله مستقیم بدون درز بیان می کند.به غیر از موارد محدودی در استاندارد یا مواردی در این کد برای یک Component که از جنس لوله با همان مقدار تنش مجاز ساخته شده،نبایستی بیش از 87.5درصد ضخامت اسمی لوله بدون درز با لحاظSchedule ، وزن، کلاس فشاری اتصالات  آن در نظر گرفته شود. عمق رزوه ها و خوردگیهای مجاز نیز باید در نظر گرفته شود.

 302.2.3. Componentهای لیست نشده

الف) اجزائی که در جدول 326.1 لیست نشده اند ولی مطابق با یک Spec خاص یا استاندارد هستند می تواند با معیارهای زیر بکار روند.

1) طراح تائید نماید که ترکیب مواد، خواص مکانیکی، روش ساخت و کنترل کیفیت قابل مقایسه با مشخصات Componentهای فهرست شده اند.

2) فشار طراحی مطابق با پاراگراف 304 بازبینی شود.

ب) Ratingسایر componentهای لیست نشده بایستی برای طراحی فشار مطابق نیازهای سیستم به کمک پاراگراف 304.7.2 تعیین شود.

302.2.4.مقادیر مجاز تغییرات دما و فشار

گاه و بیگاه تغییرات فشار ویا دما در یک سیستم Piping رخ می دهد. این تغییرات بایستی در انتخاب فشار طراحی (پاراگراف 301.2) و دمای طراحی(پاراگراف 301.3) در نظر گرفته شوند. بدترین شرایط همزمان دما و فشار بایستی شرایط طراحی را تعیین نماید مگر اینکه تمام معیارهای زیر برقرار باشد:

الف) سیستم Piping دارای Component چدنی یا فلز انعطاف ناپذیر دیگری که تحت فشار است نداشته باشد.

ب) تنشهای فشاری نامی از استحکام تسلیم ماده تحت اثر دما نباید تجاوز کند(پاراگراف 302.3 این کد و داده های تنش تسلیم در کد BPV sec II, Part D جدول Y-1)

ج) مجموع تنشهای طولی (ناشی از فشار، وزن و دیگر بارهای وارده و تنشهای ایجاد شده از بارهای گاه و بیگاهمانند باد و زلزله) نبایستی از محدوده های ذکر شده در پاراگراف 302.3.6 تجاوز کند.

د) مجموع تعداد تغییرات فشار-دما فراتر از شرایط طراحی نبایستی در طول عمر کاری سیستم Piping از 1000 بار تجاوز کند.

ه) در هیچ حالتی فشار افزایش یافته از فشار تستی که برای سیستم Piping از پاراگراف 345 استفاده شده نباید تجاوز نماید.

و)تغییرات گاه و بیگاه فراتر از شرایط طراحی دریکی از موارد زیر برای طراحی فشار باقی بماند:

1) مطابق با موافقت کارفرما تجاوز از Rating فشار یا تنش مجاز برای فشار طراحی تحت اثر حرارت هنگامیکه وضعیت از نظر فشار و دما به سطح بالاتری ارتقاء می یابد در حدود ذکر شده زیر مجاز است

الف) 33 درصد برای حداکثر 10 ساعت متوالی و حداکثر برای 100 ساعت در سال یا

ب) 20 درصد برای حداکثر 50 ساعت متوالی و حداکثر برای 500 ساعت در سال

تاثیرات چنین تغییراتی بایستی توسط طراح با روشهای مورد قبول کارفرما در راستای حصول اطمینان ازکارکرد صحیح سیستم Piping در طول عمر طراحی شده تعیین گردد.

2) زمانیکه تغییرات خود-تنظیم است (مانند عملکرد سیستمهای تخلیه فشار) و بیشتر از 50 ساعت در هر بار و بیشتر از 500 ساعت در سال طول نمی کشد، تجاوز کردن نرخ(Rating)  فشار یا تنش مجاز برای فشار طراحی ماده تحت اثر حرارت ،هنگامیکه وضعیت از نظر فشار و دما 20 درصد ارتقاء یافته است قابل قبول است.

ز) تاثیرات همزمان تغییرات دائم و سیکلی بر روی کارکرد تمام Component ها بایستی در سیستم مورد ارزیابی قرار گیرد.

ی) تغییرات دما زیر حداقل دماهای ارائه شده در ضمیمه A مجاز نیستند مگر اینکه ملزومات پاراگراف 323.2.2 برای حداقل دما در طول مدت این تغییرات لحاظ شده باشد.

ط) استفاده از فشار فراتر از Rating فشار-دمای شیرها ممکن است منجر به کاهش استحکام Seat یا سختی Operation گردد. اختلاف فشار در قسمت مربوط به بستن شیر نبایستی از ماکزیمم مقدار Rating فشار تعیین شده توسط سازنده شیر تجاوز کند. چنین مواردی با مسئولیت کارفرما ست.

302.2.5. Rating در محل اتصال چند سرویس مختلف

زمانیکه دو سرویس با شرایط فشار-دمای متفاوت به همدیگر وصل می شوند، شیر مجزاکننده دو سیستم بایستی برای بدترین شرایط طراحی شده باشد. اگر شیر دردمای متفاوت دیگری به دلیل دوردستی آن از Header یا یکی از تجهیزات عمل خواهد کرد، این شیر (و همه فلنجهای متناسب آن) بایستی بر اساس آن دمای متفاوت انتخاب شود. هر طرف از شیر در سیستم لوله کشی بایستی برای شرایط سرویسی که به آن وصل می شود طراحی گردد.

302.3. تنش مجاز و سایر تنشهای محدود

302.3.1. کلیات

تنشهای مجاز مورد استفاده در محاسبات طراحی در پاراگراف 302.3.1(a), (b), (c) تعیین شده اند مگر اینکه این کد تمهیدات دیگری ارائه کرده باشد.

الف) کشش: تنش مجاز اصلی (S) در حالت کشش برای فلزات و تنش طراحی (S) برای اقلام پیچی در جداول A-1وA-2 به ترتیب لیست شده اند که مطابق با پاراگراف 302.3.2 تعیین شده اند.

در معادلاتی که در همین کد در جای دیگر زمانیکه حاصلضرب SE ظاهر می شود مقدار S در یکی از فاکتورهای زیر ضرب می شود:

1)      ضریب تصحیح فورج (Casting)،، که در پاراگراف 302.3.3 تعیین شده و برای مواد مختلف درجدول A-1A لیست شده است و نیز برای سطوح مختلف بازرسی در جدول 302.3.3C آمده است.

2)      ضریب طولی اتصالات جوشی،  که در پاراگراف 302.3.4 تعیین شده و برای مواد مختلف بر اساس مشخصه ها و کلاس در جدول A-1B لیست شده است و نیز برای انواع مختلف اتصالات و بازرسی ها در جدول 302.3.4 آمده است.

مقادیر تنش در جداول A-1 و A-2 با توجه به جنس و شکل محصول دسته بندی شده اند. این مقادیر برای دماهای پایا حداکثر تا محدوده تعیین شده در پاراگراف 323.2.1(a) می باشند. میانیابی خطی بین دماهای مجاز می باشد. دمای منظور شده همان دمای طراحی است (پاراگراف 301.3 را ببینید).

ب) برش وتکیه گاهی : تنشهای مجاز برشی 0.8 مقدار تنش مجاز اصلی کششی است که در جدول A-1 یا A-2 ذکر شده است. تنش مجاز در تکیه گاهها 1.6 برابر این مقدار است.

ج) فشار : تنشهای مجاز فشاری نبایستی بزرگتر از تنشهای مجاز اصلی کششی که در ضمیمه A جدول شده اند باشند. ملاحظاتی در زمینه پایداری سازه ها بایستی در نظر گرفته شود.

302.3.2. اساس تنشهای طراحی

اساس تعیین مقادیر تنش طراحی برای اقلام پیچی و مقادیر تنش مجاز برای سایر اقلام قلزی در کد به شرح زیر آمده است:

1)      اقلام پیچی :

 مقادیر تنش طراحی در این موارد تحت تاثیر درجه حرارت نبایستی از کمترین مقدار مقادیر زیر تجاوز نماید :

الف) به جز موارد بند ج مطالب ذیل، کمتر از مینیمم استحکام کششی مشخص شده در دمای اتاق  ، و استحکام کششی تحت دما.

ب) به جز موارد بند سوم مندرج در ذیل، کمتر از مینیمم استحکام تسلیم مشخص شده در دمای اتاق  ، و استحکام تسلیم تحت دما.

ج) در دماهای زیر محدوده خزش برای اقلام پیچی که استحکام آنها با عملیات حرارتی یا سختکاری کرنشی افزایش یافته است، کمتر از و ، (مگر اینکه این مقادیر کمتر از مقادیر مربوط به ماده آنیل شده باشد که در این صورت مقادیر آنیل شده بکار خواهند رفت).

د)  استحکام تسلیم تحت دما (پاراگراف 302.3.2(f) را ببینید).

ه) 100درصد تنشهای میانگین برای نرخ خزش 0.01درصد در 1000 ساعت

و) 67 درصد تنش میانگین برای گسیختگی در پایان 100000 ساعت

ز) 80 درصد مینیمم تنش برای گسیختگی در پایان 100000 ساعت

    2) چدنی :

مقادیر تنش مجاز اصلی تحت درجه حرارت برای چدن نبایستی از حداقل مقادیر زیر تجاوز نماید:

الف)  مینیمم استحکام کششی مشخص شده در دمای اتاق

ب)  استحکام کششی تحت دما (302.3.2(f) را ببینید).

   3) آهن چکش خوار :

مقادیر تنش مجاز اصلی تحت درجه حرارت برای آهن چکش خوار نبایستی از حداقل مقادیر زیر تجاوز نماید:

الف)  مینیمم استحکام کششی مشخص شده در دمای اتاق

ب)  استحکام کششی تحت دما (302.3.2(f) را ببینید).

   4) جنسهای دیگر:

مقادیر تنش مجاز اصلی تحت درجه حرارت برای موادی به جز اقلام پیچی، چدنی و اهن چکش خوار نبایستی از مینیمم مقادیر زیر تجاوز کند:

الف) کمتر از و  استحکام کششی تحت دما

ب) به جز مورد بند ج ذیل، کمتر از و  استحکام تسلیم تحت دما.

ج) برای فولادهای ضد زنگ اوستنیتی و آلیاژهای نیکل که رفتار تنش-کرنش مشابه دارند، کمتراز  و 90 درصد استحکام تسلیم تحت دما (مورد 5 ذیل را ببینید).

د) 100 درصد تنش میانگین برای نرخ خزش 0.01 درصد در 1000 ساعت

ه) 67 درصد تنش میانگین برای گسیختگی در پایان 100000 ساعت

ز)80 درصد مینیمم مقدار تنش برای گسیختگی در پایان 100000 ساعت

ی) برای اقلام سازه ای، مقدار مجاز تنش اصلی بایستی 0.92 کمترین مقدار بدست آمده درپاراگراف 302.3.2(4)، (الف) تا (ه) باشد.

ر) در کاربرد این معیارها، استحکام تسلیم در دمای اتاق بایستی  و استحکام کششی در دمای اتاق 1.1 در نظر گرفته می شوند.

   5) محدودیتها:

کاربرد مقادیر تنش تعیین شده مطابق با پاراگراف(ج) 302.3.2(4) برای اتصالات فلنجی و سایرComponent هائی که تغییرشکل ناچیز باعث ایجاد نشتی یا عملکرد نادرست خواهد شد، پیشنهاد نمی شوند.(این مقادیر به صورت پررنگ و نوشته های مایل در جدول A-1 که در زیرنویس شماره 4 جدول A تشریح شده اند نشان داده شده است). به جای آن بایستی 75 درصد مقدار تنش ذکر شده در جدول A-1 یا  استحکام تسلیم تحت دما که در کدBPV, Sec II ,Part D  جدول Y-! مورد استفاده قرار گیرد.

   6)اقلام عایق بندی نشده :

برای موادی که از پاراگراف 323.1.2 تبعیت می کنند، استحکام تسلیم کششی تحت دما بایستی از حاصلضرب استحکام تسلیم کششی مورد انتظار تحت دما در نسبت( تقسیم بر میانگین استحکام تسلیم کششی در دمای اتاق به دست آید.

302.3.3. ضریب کیفیت ریخته گری(Casting)

الف) کلیات:

ضریب کیفیت ریخته گری،  تعیین شده در اینجا بایستی برای Component های ریخته گری شده ای بکار برده شود که Rating فشار-دمای تعیین شده با استاندارد در جدول 326.1 ندارند.

ب) ضریب کیفیت اصلی:

یک ضریب کیفیت اصلی=1) ( به ریخته گری آهن خاکستری و آهن چکش خوار، مطابق با مشخصه های لیست شده، (به خاطر اساس تنش مجاز محتاطانه) اختصاص داده می شود. برای بقیه فلزات که ریخته گری ثابت با مشخصه های مواد مطابقت داشته و با بازرسی چشمی بر اساس استاندارد MSS SP-55 بررسی می شود.استاندارد کیفی برای ریخته گری فولادها برای ساخت شیرها، فلنج ها، اتصالات و دیگر Component های سیستم Piping مقدار 0.8 را به ضریب کیفیت ریخته گری اختصاص می دهد.

درریخته گری سانتریفوژ مشخصه های مورد نیاز برای آنالیز شیمیایی، تست کشش، تست هیدرواستاتیک و تست ترازسازی و بازرسی چشمی، ضریب کیفیت (تصحیح) ریخته گری را 0.8 در نظر می گیرد.مقادیر این ضریب برای مشخصه های لیست شده در جدول A-1A آمده است.

ج) ضرایب کیفیت افزایشی:

ممکن است ضرایب کیفیت ریخته گری زمانیکه بازرسیهای نهائی بر روی هر قطعه ریخته گری انجام می شود، افزایش یابد. جدول 302.3.3C ضریب افزایش یافته)  را بیان می کند. این ضرایب قابل استفاده برای ترکیبات مختلف بازرسیهای تکمیلی است. جدول 302.3.3D معیار پذیرش برای روشهای بازرسی تعیین شده در Note های جدول 302.3.3C را بیان می نماید. ضریب کیفیت بالاتر از مقدار ارائه شده در جدول 302.3.3C نتیجه ترکیب تستهای 2a و 2b یا 3a و 3b نمی باشد. در هیچ حالتی مقدار ضریب کیفیت از 1 تجاوز نمی کند.

چندین مشخصه در ضمیمه A نیازمند ماشینکاری کلیه سطوح و یا تستهای تکمیلی بیشتری می باشد. در چنین مواردی ضریب کیفیت افزایش یافته مناسب در جدول A-1A نشان داده شده است.

302.3.4. ضریب کیفیت اتصالات جوشی،

الف) ضریب کیفیت اصلی:

ضرایب کیفیت اتصالات جوشی ،  فهرست شده در جدول A-1B، ضرایب اصلی برای اتصالات جوشی مستقیم یا مارپیچ طولی برای Component های تحت فشار نشان داده شده در جدول 302.3.4 می باشند.

ب) ضرایب کیفیت افزایشی:

جدول 302.3.4 ضرایب کیفیت بالاتری را بیان می کند که می تواند  برای برخی انواع جوشها در صورتیکه تستهای اضافی بر روی آنها انجام میشود جایگزین مقادیر جدول A-1B گردد.

302.3.5. محدودیتهای تنشهای محاسبه شده بر اساس بارهای مداوم و کرنشهای جابجائی

الف) تنشهای ناشی از فشار داخلی

تنشهای ناشی از فشار داخلی باید اطمینان بخش باشد زمانیکه ضخامت جداره Component سیستم لوله کشی و تقویت کننده ها (Reinforcement) با الزامات پاراگراف 304 مواجه می شود.

ب) تنشهای ناشی از فشار خارجی

تنشهای ناشی از فشار خارجی باید اطمینان بخش باشد زمانیکه ضخامت جداره Component سیستم لوله کشی و سفت کننده ها (Stiffener) با الزامات پاراگراف 304 مواجه می شود.

ج) تنشهای طولی، 

مجموع تنشهای طولی در هر Component سیستم Piping به واسطه فشار، وزن و سایر بارهای مداوم نبایستی از مقدار  ذکر شده در بند (د) ذیل تجاوز کند. ضخامت دیواره لوله بکاربرده شده در محاسبات  بایستی ضخامت اسمی  که مقادیر مجاز مکانیک، خوردگی و سایش از آن کسر شده است، در نظر گرفته می شود. بارهائی که از وزن ناشی می شوند بایستی براساس ضخامت اسمی تمام Component های سیستم باشند مگر اینکه در یک آنالیز ناپیوسته توجیه شوند.

د) محدوده تنش جابجائی (تغییرمکان) مجاز،

محدوده تنش جابجائی محاسبه شده، در سیستم Piping (پاراگراف 319.4.4 را ببینید) نبایستی از محدوده تنش جابجائی مجاز،  (پاراگراف 319.2.3 و 319.3.4 را ببینید) محاسبه شده از معادله (1a) تجاوز نماید:

)                        (1a)

زمانیکه  بزرگتر از  است، تفاوت بین آنها بایستی به حاصلضرب  در معادله (1a) اضافه شود در این صورت محدوده تنش مجاز از معادله (1b) محاسبه می شود:

)                        (1b)

در معادلات (1a) و (1b) :

 :تنش مجاز اصلی در مینیمم دمای فلز که درطول تغییر مکانهای سیکلی تحت آنالیز مورد انتظار است

 : تنش مجاز اصلی در ماکزیمم دمای فلز که درطول تغییر مکانهای سیکلی تحت آنالیز مورد انتظار است

 f: ضریب کاهش محدوده تنش که از جدول 302.3.5 یا از معادله (1c) بدست می آید:

                             (1c)

که در آن:

 : تعداد معادل سیکلهای جابجائی کامل مورد انتظار در طول کار سیستم Piping

هنگامیکه محدوده تنش محاسبه شده تغییر می کند خواه از انبساط حرارتی یا از شرایط دیگر،  به عنوان بزرگترین محدوده تنش جابجائی محاسبه شده تعیین می شود. مقدار N در چنین حالتی از رابطه (1d) محاسبه می شود:

                   (1d)

که در آن:

  :تعداد سیکلهای محدوده تنش جابجائی محاسبه شده ماکزیمم

:  

  :محدوده تنش جابجائی محاسبه شده کوچکتر از

  :تعداد سیکلهای مرتبط محدوده تنش جابجائی

302.3.6. محدوده های تنشهای محاسبه شده ناشی از بارهای اتفاقی (گاه و بیگاه)

الف) اجرا: مجموع تنشهای طولی ناشی از فشار، وزن و دیگر بارهای متمرکز  و تنشهای ناشی از بارهای اتفاقی مانند باد یا زلزله ممکن است 1.33 برابر تنشهای اصلی مجاز داده شده در ضمیمه A باشند. برای قطعات ریختگی ، تنش مجاز اصلی بایستی در ضریب کیفیت ریخته گری  ضرب شود. زمانیکه مقدار تنش مجاز از  استحکام تسلیم تحت دما تجاوز می کند، مقدار تنش مجاز بایستی در موارد ذکر شده در پاراگراف 302.3.2(e) کاهش یابد. نیازی نیست که نیروی باد و زلزله با هم در نظر گرفته شوند.

ب) تنشهای ناشی از شرایط تست از محدودیتهای ذکر شده در پاراگراف 302.3 تبعیت نمی کنند. نیازی به لحاظ کردن بارهای اتفاقی (لحظه ای) دیگر مانند باد و زلزله توام با بارهای تست نیست.

 

302.4. مقادیر مجاز

در تعیین مینیمم ضخامت موردنیاز یک Component سیستم Piping بایستی مقادیر مجازی برای خوردگی، سایش و عمق رزوه یا عمق شیار در نظر گرفته شود. پاراگراف 301.1.1(b) را ملاحظه فرمائید.

302.4.1. استحکام مکانیکی

در ضورت نیاز باید ضخامت دیواره بیشتری برای ممانعت از Overstress شدن، آسیب، شکست، یا کمانش سیستم که می تواند ناشی از بارهای اضافی ساپورتها، یخ زدگی،backfill، نقل و انتقالات، دستکاری یا عوامل دیگر باشد، در نظر گرفته شود. در صورتیکه افزایش ضخامت بیش از اندازه لازم باشد، تنشهای موضعی یا احتمال شکستن از تردی می باشد و بیهوده است. استحکام مورد نیاز با در نظر گرفتن تکیه گاههای اضافی، brace(مقاوم سازی سازه ها)، افزایش ضخامت دیواره ها حاصل می شود. لازم است که ملاحظات خاصی به استحکام مکانیکی اتصالات لوله های کوچک با سیستم لوله کشی و یا با تجهیزات در نظر گرفته شود.

جدول 302.3.5

ضرایب کاهش محدوده تنشf,

ضریب،f

سیکل، N

1.0

کمتر از 7000

0.9

بیشتر از 7000تا14000

0.8

بیشتر از 14000تا22000

0.7

بیشتر از 22000تا45000

0.6

بیشتر از 45000تا100000

0.5

بیشتر از 100000تا200000

0.4

بیشتر از 200000تا700000

0.3

بیشتر از 700000تا 2000000

 

جدول 302.3.3

ضرایب افزایشی کیفیت ریخته گری،

ضریب

تست نهائی مطابق با یادداشتهای زیر

0.85

(1)

0.85

(2)(a) یا(2)(b)

0.95

(3)(a) یا(3)(b)

0.90

(2)(a)و (1)یا(2)(b)

1.00

(3)(a)و (1)یا(3)(b)

1.00

(3)(a) (3)(b) و(2)(b)یا(2)(a)

یادداشت:

(1)      تمام سطوح تا صافی سطح  ماشینکاری میشوند (ASME B46.1)، بدین سان تاثیرات تنت سطح افزایش می یابد.

(2)      (a) تمام سطوح ریخته گری شده (فقط اقلام مغناطیسی) به روش ذرات پودر آهن، مطابق با ASTM E 709 تست شوند. پذیرفتگی نتیجه تست بر اساس MSS SP-53 با استفاده از تصاویر موجود در ASTM E 125 قضاوت شود.

(b) تمام سطوح ریخته گری شده به روش میزان نفوذپذیری یک مایع، مطابق با ASTM E 165 تست شوند. پذیرفتگی ترکها و تعمیرات جوش بر اساس جدول 1 استاندارد MSS SP-53 با استفاده از مطالب ASTM E 125 قضاوت شود.

(3)      (a)تست کامل هر قطعه ریخته گری به روش ماوراء صوت مطابق با ASTM E 114 که شرط پذیرش اینست که هیچ مدرکی مبنی       وجود ترک و فرو رفتگی در 5 درصد از ضخامت دیواره نباشد.

 (b)تست کامل هر قطعه ریخته گری به روش رادیوگرافی مطابق با ASTM E 142 که بر اساس سطوح پذیرش ارائه شده در جدول 302.3.3D در مورد آن قضاوت می شود.

(4)      عناوین استانداردهای رفرنس شده در این جدول به شرح زیرند:

ASTM :

  • E114 :تکنیک تست اشعه مستقیم انعکاس پالس ماوراء صوت به وسیله روش تماسی
  • E125 : تصاویر رفرنس شده برای نشان نحوه قرارگیری ذرات پودر آهن بر روی قطعات ریختگی آهنی
  • E142 : روشی برای کنترل کیفیت تست رادیوگرافی
  • E165 : تکنیکی برای روش بازرسی میزان نفوذ مایع
  • E709 : تکنیکی برای تست ذرات پودر آهن

ASME  :

v      B46.1 : ساختار سطح ( صافی و زبری سطح و موجدار بودن آن)

MSS :

v      SP-53 : استاندارد کیفی برای قطعات ریختگی فولادی برای شیرها، فلنج ها و اتصالات و سایر Component های لوله کشی – تکنیک تست ذرات پور آهن

 

جدول 302.3.3D

سطوح قابل قبول برای ریخته گری

ناپیوستگیهای قابل قبول

سطح قبولی

(یا کلاس)

استاندارد مورد

استفاده

ضخامت تست شده

 قطعه،T

نمونه A,B,C

1

ASTM E 446

فولاد

T≤25 mm

 

نمونه A,B,C

2

ASTM E 446

فولاد

T>25 mm,

≤51mm

(2 in.)

 

نوع A,B,C

2

ASTM E 186

فولاد

T>51 mm,

≤114mm

(4 1/2 in.)

نوع A,B,C

2

ASTM E 280

فولاد

T>114 mm,

≤305mm

(12 in.)

در مرجع رادیوگرافی نشان دادا شده است

ASTM E 155

آلومینیوم و منیزیم

کدهای A, Ba, Bb

2

ASTM E 272

مس و ترکیبات نیکل – مس

کدهای A,B

2

ASTM E 310

برنز(آلیاژ مس و قلع)

یادداشت :

(1)   عناوین استاندارد های رفرنس شده در این جدول به شرح زیرند:

ASTM E 155 : رادیوگرافهای مرجع برای بازرسی ریخته گری آلومینیوم و منیزیم

ASTM E 186 : رادیوگرافهای مرجع برای ریخته گری ضخامت بالای فولاد(51-114mm)

ASTM E 272: رادیوگرافهای مرجع برای ریخته گری استحکام بالای پایه مس و نیکل-مس

ASTM E 280 : رادیوگرافهای مرجع برای ریخته گری ضخامت بالای فولاد (114-305mm)

ASTM E 310 : رادیوگرافهای مرجع برای ریخته گری آلیاژهای مس و قلع

ASTM E 446 : رادیوگرافهای مرجع برای ریخته گری فولاد حداکثر تا ضخامت 51mm

 

جدول 302.3.4

ضریب کیفیت اتصالات جوشی طولی

ضریب

نحوه بازرسی

نوع درز جوش

نوع اتصال

ردیف

0.60

(*)

بر اساس Spec.

مستقیم

 

جوش لب به لب کوره ای، جوش پیوسته

1

0.85

(*)

بر اساس Spec.

مستقیم یا مارپیچ

 

جوش مقاومت الکتریکی

2

جوش ذوب الکتریکی

3

 

0.80

 

 

 

0.90

 

 

 

 

1.00

 

بر اساسSpec. و

یا کد

 ASME B31.3

 

 

رادیوگرافی نقاط اضافی در بند 341.5.1

 

 

رادیوگرافی 100% در بند 344.5.1 و جدول 341.3.2

مستقیم یا مارپیچ

 

 

الف) جوش لب به لب یکطرفه

 

 

 

 

(با یا بدون ماده پرکننده)

 

0.85

 

 

 

 

0.90

 

 

 

1.00

بر اساسSpec. و

یا کد

 ASME B31.3

 

 

رادیوگرافی نقاط اضافی در بند 341.5.1

 

 

رادیوگرافی 100% در بند 344.5.1 و جدول 341.3.2

مستقیم یا مارپیچ

(به جز مورد 4-الف ذیل)

 

 

ب) جوش لب به لب دو طرفه

 

 

 

 

(با یا بدون ماده پرکننده)

در Spec. خاص

4

0.95

بر اساس Spec

مستقیم با یک یا دو درز مارپیچ

 

الف) API 5L

(*) افزایش مقدار ضریب کیفیت اتصال با بازرسیهای اضافی برای ردیفهای 1یا2 مجاز نیست.

زیرنویس صفحه 14 کد :

اگر یک Component  از اتصال ریخته گری با جوشهای طولی ساخته می شود، هر دو ضریب کیفیت ریخته گری و اتصال جوشی بایستی در نظر گرفته شوند. ضریب کیفیت معادل ( E) نتیجه  از جدول A-1A و  از جدول A-1Bمی باشد.