Cyfrifiad Trwch Wal Pibell fesul ASME B31.3

Trwch wal yw'r nifer sy'n cysylltu diogelwch, pwysau a chost pibell. Rhy denau ac ni all y bibell ddal y pwysau dylunio ar dymheredd; yn rhy drwchus ac rydych chi'n talu am fetel ychwanegol, pwysau ychwanegol, a weldio ychwanegol. Mae ASME B31.3 (Pibellau Proses) yn rhoi hafaliad clir ar gyfer trwch dyluniad pwysau pibell syth, ond mae ei ddefnyddio'n gywir yn golygu dewis y straen a ganiateir, y ffactor ar y cyd a'r lwfansau cywir.

Mae'r canllaw hwn yn cerdded trwy'r cyfrifiad gam wrth gam gydag enghraifft dur di-staen wedi'i weithio, yna'n dangos sut mae pwysau dylunio, tymheredd dylunio, math o weldio, a dynodiad deunydd yn newid yr ateb. Mae pob adran yn nodi'r casgliad yn gyntaf, yna'r rhesymu. Mae'r erthygl hon yn drosolwg addysgol, nid yn lle'r rhifyn cyfredol o'r cod nac yn lle peiriannydd pibellau cymwys.

Tecawe Allweddol

1. Trwch dyluniad pwysedd B31.3 ar gyfer pibell syth o dan bwysau mewnol yw t=PD / [2(SEW + PY)], yn ddilys pan fo t yn llai na D/6. Y trwch gofynnol lleiaf yw tm=t + c, lle mae c yn ychwanegu cyrydiad, erydiad, a lwfansau mecanyddol.
2. Oherwydd bod pibell yn cael ei wneud gyda goddefgarwch melin (12.5% ​​fel arfer o dan wal enwol ar gyfer ASTM A312 ac A999), rhannwch tm â 0.875 i ddod o hyd i'r wal enwol y mae'n rhaid i chi ei harchebu, yna dewiswch yr amserlen safonol nesaf uwch ei ben.
3. Enghraifft a weithiwyd: Mae angen wal enwol o tua 3.87 mm gyda lwfans cyrydiad 1.6 mm ar bibell ddi-dor NPS 4 A312 TP316L ar 500 psig a 400 gradd F, felly dewisir Atodlen 40S (mae Atodlen 10S yn rhy denau).
4. Materion tymheredd: mae codi tymheredd dylunio o 400 gradd F i 600 gradd F yn gostwng straen caniataol TP316L o 15.7 i 14.0 ksi ac yn codi trwch y dyluniad pwysau tua 12% yn yr enghraifft.
5. Gall pibell wedi'i weldio fod angen mwy o wal na phibell ddi-dor os yw ei ffactor ansawdd ar y cyd E yn is na 1.00, ond gall radiograffeg ychwanegol ddod ag E yn ôl i 1.00.
6. Mae'r hafaliad syml yn cwmpasu pwysau mewnol yn unig. Mae angen gwiriadau ar wahân ar bwysau allanol, troadau, canghennau, hyblygrwydd, llwythi parhaus ac achlysurol, a phrofion gollyngiadau.

Beth Sydd Ei Angen ar ASME B31.3 ar gyfer Trwch Waliau Pibellau?

Mae ASME B31.3 yn ei gwneud yn ofynnol i'r wal bibell fod o leiaf yr isafswm trwch gofynnol tm, sy'n cyfateb i drwch y dyluniad pwysau t ynghyd â lwfansau c ar gyfer cyrydiad, erydiad, ac edafedd neu rhigolau, a rhaid i'r bibell rydych chi'n ei archebu ddal i gwrdd â tm ar ôl caniatáu goddefgarwch melin.

B31.3 yw'r cod ar gyfer pibellau proses mewn gweithfeydd cemegol, purfeydd a chyfleusterau tebyg. Mae'n gosod yr amodau dylunio fel y pwysau cyd-ddigwyddiad mwyaf difrifol a'r tymheredd a ddisgwylir mewn gwasanaeth, yna'n defnyddio straen caniataol y deunydd ar y tymheredd hwnnw i faint y wal. Ar gyfer pibell syth o dan bwysau mewnol, mae'r cod yn rhoi dau hafaliad cyfatebol ym mharagraff 304.1.2: hafaliad 3a, yn seiliedig ar ddiamedr allanol, a hafaliad 3b, yn seiliedig ar ddiamedr y tu mewn. Mae'r rhan fwyaf o beirianwyr yn defnyddio 3a oherwydd bod y bibell wedi'i phennu gan ddiamedr allanol.

Beth Yw Fformiwla Trwch Wal B31.3 a Beth Mae Pob Symbol yn ei Olygu?

Y fformiwla yw t=PD / [2(SEW + PY)] ar gyfer cyfrifiadau allanol sy'n seiliedig ar ddiamedr, gyda tm=t + c fel y trwch gofynnol. P yw pwysau dylunio, D yw diamedr y tu allan, S yw straen a ganiateir ar dymheredd dylunio, E yw'r ffactor ansawdd, W yw'r ffactor lleihau cryfder ar y cyd weldio, ac mae Y yn gyfernod tymheredd-ddibynnol.

t=P × D / [ 2 × ( S × E × W + P × Y ) ] (eq. 3a)

t=P × (d + 2c) / { 2 × [ S × E × W − P × (1 − Y) ] } (eq. 3b, d=diamedr mewnol)

tm=t + c Wal enwol Yn fwy na neu'n hafal i tm / 0.875 (ar gyfer goddefiant melin 12.5%)

Mae hafaliad 3a yn ddilys ar gyferpibell wal denau, lle mae t yn llai na D/6 (ac nid yw'r gymhareb straen yn rhy uchel). Mae angen rhoi ystyriaeth arbennig i waliau mwy trwchus o dan y cod. Sylwch hefyd fod Y yn ychwanegu term bach i'r enwadur: ar dymheredd cyffredin mae'n 0.4 ar gyfer dur di-staen, sy'n lleihau'r trwch a gyfrifwyd ychydig.

Sut Ydych Chi'n Cyfrifo Trwch Wal Pibell Cam wrth Gam?

Dilynwch wyth cam: diffinio amodau dylunio, dewis y deunydd a dod o hyd i S, dod o hyd i E, W, ac Y, cyfrifo t, ychwanegu lwfansau i gael tm, addasu ar gyfer goddefgarwch melin, dewiswch yr amserlen safonol nesaf, a gwirio'r canlyniad.

Cam 1 - Diffinio'r amodau dylunio: gosodwch y pwysau dylunio P a thymheredd y dyluniad fel yr amodau cyd-ddigwyddiad mwyaf difrifol a ddisgwylir yn y gwasanaeth.

Cam 2 - Dewiswch y deunydd a'r ffurf cynnyrch: er enghraifft pibell ddi-dor neu weldio A312 TP316L, a darganfyddwch y diamedr allanol D o'r safon dimensiwn.

Cam 3 – Darganfyddwch y straen a ganiateir S ar y tymheredd dylunio yn Nhabl A-1, gan ryngosod os yw'r tymheredd yn disgyn rhwng gwerthoedd a restrir.

Cam 4 - Darganfyddwch E (Tabl A-1B), W (Tabl 302.3.5), ac Y (Tabl 304.1.1) ar gyfer y math o bibell, y math o weldio, a'r tymheredd.

Cam 5 – Cyfrifwch drwch y dyluniad pwysau t=PD / [2(SEW + PY)].

Cam 6 – Ychwanegu lwfansau: tm=t + c, gan ddefnyddio'r lwfansau cyrydiad, erydiad a mecanyddol a osodwyd ar gyfer y gwasanaeth.

Cam 7 – Rhowch gyfrif am oddefgarwch melin: rhannwch tm â 0.875 os yw manyleb y bibell yn caniatáu tan-drwch o 12.5%, yna dewiswch y wal safonol nesaf uwchlaw'r gwerth hwnnw.

Cam 8 - Gwirio: gwiriwch uchafswm pwysau caniataol y bibell a ddewiswyd, yna adolygwch lwythi eraill, atgyfnerthu cangen, hyblygrwydd, a gofynion prawf.

Enghraifft Ar Waith: Pa Drwch Wal Sydd Ei Angen ar NPS 4 TP316L ar 500 psig a 400 gradd F?

Y trwch dylunio pwysau yw 1.80 mm, y trwch gofynnol lleiaf gyda lwfans cyrydiad 1.6 mm yw 3.38 mm, mae'r wal enwol i'w harchebu o leiaf 3.87 mm, a'r amserlen ddi-staen safonol leiaf sy'n cwrdd ag ef yw Atodlen 40S.

Mae'r enghraifft yn defnyddio pibell TP316L di-dor A312, felly mae E yn 1.00. Daw straen a ganiateir o werthoedd Tabl A-1 ar gyfer TP316L (16.7 ksi hyd at 300 gradd F, 15.7 ksi ar 400 gradd F). Rhagdybiaeth yw'r lwfans cyrydiad, felly rhowch y lwfans a nodir gan eich prosiect yn ei le.

Sylwch beth mae'r cam amserlen yn ei wneud. Mae'r cyfrifiad yn dweud bod tua 3.87 mm yn ddigon, ond mae'r wal safonol nesaf uwchben Atodlen 10S (3.05 mm) yn Atodlen 40S yn 6.02 mm, bron yn ddwbl. Y naid honno yw pam mae dylunwyr weithiau'n ystyried wal ansafonol, fel pibell A358 sy'n seiliedig ar blât a wneir i drwch penodol, pan fydd pibell ysgafnach yn dderbyniol. Cadarnhewch argaeledd ac economeg gyda'ch cyflenwr.

Sut Mae Tymheredd Dyluniad yn Newid y Trwch Wal Gofynnol?

Mae tymheredd dylunio uwch yn lleihau'r straen a ganiateir S, sy'n cynyddu'r wal ofynnol; yn yr enghraifft, mae symud o 400 gradd F i 600 gradd F yn codi'r trwch dylunio pwysau tua 12%.

Mae duroedd di-staen austenitig yn cadw straen eithaf gwastad a ganiateir hyd at tua 300 gradd F, yna'n colli cryfder wrth i'r tymheredd godi. Mae'r tabl isod yn ailadrodd enghraifft NPS 4 ar bedwar tymheredd dylunio, i gyd ar 500 psig. Gwerthoedd straen yw gwerthoedd TP316L fel y'u cyhoeddwyd yn B31.3 Tabl A-1 crynodebau; eu cadarnhau yn y rhifyn cod cyfredol.

Yn yr enghraifft hon mae'r amserlen yn aros ar 40S ar draws yr ystod, ond mewn achosion eraill gall cynnydd bach mewn tymheredd wthio'r wal ofynnol heibio amserlen safonol, felly cyfrifwch bob amser ar y tymheredd dylunio uchaf gwirioneddol yn hytrach nag ar y tymheredd gweithredu yn unig.

Sut Mae Pwysedd Dyluniad yn Newid y Trwch Wal Gofynnol?

Mae wal ofynnol yn cynyddu bron mewn cyfrannedd union â phwysau dylunio, oherwydd mae P yn ymddangos yn y rhifiadur a dim ond yn wan yn yr enwadur. Defnyddiwch y matricsau dethol isod fel amcangyfrifon cyflym ar gyfer pibell ddi-dor TP316L, yna cadarnhewch gyda chyfrifiad llawn.

Mae pob cell yn dangos y wal enwol ofynnol mewn milimetrau (gan gynnwys lwfans cyrydiad 1.6 mm a'r goddefgarwch melin o 12.5%) a'r amserlen safonol leiaf sy'n ei fodloni. Rhagdybiaethau: A312 TP316L di-dor, E=1.00, W=1.0, Y=0.4.

NPS 4 (diamedr allanol 114.3 mm)

NPS 8 (diamedr allanol 219.1 mm)

Darllen y matricsau: mae'r wal ofynnol yn tyfu'n gyflym gyda phwysau, ac mae angen mwy o wal ar bibell fwy ar gyfer yr un pwysau oherwydd bod D yn fwy. Mae cell sydd ag arwydd mwy nag arwydd yn golygu bod y wal ofynnol yn fwy na'r atodlen drymaf a restrir ar gyfer y maint hwnnw, felly mae angen wal drymach neu ddyluniad gwahanol. Amcangyfrifon ar gyfer cyfeiriadedd yw'r tablau hyn, nid dogfennau dylunio.

Sut Mae Pibell Ddi-dor a Weldiedig yn Cymharu mewn Trwch Wal Gofynnol?

Gall fod angen wal fwy trwchus ar bibell wedi'i weldio na phibell ddi-dor oherwydd gall ei ffactor ansawdd E fod yn is na 1.00; ar 250 psig a 400 gradd F, NPS 4 bibell angen 2.85 mm wal enwol pan E=1.00 ond 3.10 mm pan E=0.80.

Mae'r ffactor ansawdd E yn lluosi'r straen a ganiateir. Mae E is yn golygu straen effeithiol is a wal fwy trwchus. Nid oes gan bibell di-dor unrhyw weldiad hydredol, felly mae pibell wedi'i Weldio E=1.00. yn dechrau'n is oni bai bod archwiliad ychwanegol yn cael ei berfformio: gall radiograffeg godi E i 0.90 (sbot) neu 1.00 (llawn). Mae'r un rhesymeg yn esbonio system ddosbarth A358 ar gyfer pibell trydan-fusion-weldio. Mae’r tabl yn dangos sut mae’r un bibell ar 250 psig yn newid gydag E.

Gwers ymarferol: gall amserlen bibell sy'n ddigonol ar gyfer pibell ddi-dor fod yn fyr fel pibell wedi'i weldio heb archwiliad ychwanegol. Mae'r canlyniad ymylol yn y tabl yn dangos cyn lleied o ystafell Atodlen 10S yn gadael, mae cymaint o ddylunwyr naill ai'n camu i fyny amserlen neu'n nodi radiograffeg i adennill E=1.00. Dylid cadarnhau ffactorau ansawdd a gofynion arholiad bob amser yn y rhifyn cyfredol o B31.3 a'r fanyleb bibell.

Ydy'r Dynodiad Deunydd yn Newid yr Ateb? TP316L yn erbyn TP316

Oes. Mae TP316 yn cario straen caniataol uwch na TP316L ar yr un tymheredd (20.0 yn erbyn 16.7 ksi hyd at 300 gradd F), sy'n torri trwch dyluniad pwysau tua 18% ar 400 gradd F, ond mae'r gwerthoedd straen uwch yn dod gyda rhybuddion yn y tablau cod.

Mae gan TP316L gryfder gofynnol penodedig is na TP316, felly mae ei straen caniataol rhestredig yn is. Gall deunydd sydd wedi'i ardystio i fodloni'r ddwy radd (316/316L ardystiedig deuol) fod yn gymwys ar gyfer y gwerthoedd TP316 uwch, felly cadarnhewch y rheolau yn y tablau cod a'r nodiadau cyn dibynnu arnynt. Mae'r tabl isod yn cymharu'r ddau ar 500 psig ar gyfer pibell ddi-dor NPS 4.

Mae dau rybuddiad yn berthnasol. Yn gyntaf, mae'r nodiadau tabl yn B31.3 yn dweud efallai na fydd y gwerthoedd straen uwch ar gyfer dur austenitig yn addas ar gyfer cymalau flanged a mannau eraill lle gall anffurfiad bach achosi gollyngiadau, felly gwiriwch y nodiadau cyn dibynnu arnynt. Yn ail, mae'r graddau L carbon isel yn aml yn cael eu dewis ar gyfer gwasanaeth cyrydol weldio oherwydd eu bod yn gwrthsefyll sensiteiddio, felly dylai'r penderfyniad gradd bwyso cyrydiad yn ogystal â thrwch.

Sut Ydych chi'n Gwirio'r Pwysedd Uchaf a Ganiateir ar bibell Bresennol?

Aildrefnwch hafaliad 3a i'w ddatrys ar gyfer gwasgedd: P=2SEW·t′ / (D − 2Y·t′), lle t′ yw'r wal y gellir ei defnyddio, sy'n hafal i amserau nominal y wal 0.875 llai'r lwfans cyrydiad.

P = 2 × S × E × W × t' / ( D − 2 × Y × t' ) t' = T × 0.875 − c

Enghraifft: Mae gan NPS 4 Atodlen 40S (0.237 mewn enwol) yn TP316L ar 400 gradd F t′=0.237 × 0.875 − 0.0625=0.1449 mewn, gan roi pwysau uchaf ger 1038 psig. Mae Atodlen 10S yn rhoi tua 299 psig, sy'n cadarnhau pam y methodd 10S yr enghraifft 500 psig.

Mae'r cyfrifiad gwrthdro hwn yn ddefnyddiol ar gyfer gwirio llinellau presennol, gwerthuso newid mewn gwasanaeth, neu gymharu amserlenni ymgeiswyr yn gyflym.

Beth Arall Sy'n Rhaid Gwirio Y Tu Hwnt i Bwysau Mewnol?

Hafaliad 3a dim ond maint pibell syth ar gyfer pwysau mewnol; mae dyluniad B31.3 cyflawn hefyd yn gwirio pwysau allanol, waliau trwchus, troadau a meitrau, cysylltiadau cangen, hyblygrwydd a chynhalwyr, llwythi achlysurol, a'r prawf gollwng.

• Pwysedd allanol a gwactod: Mae gan B31.3 reolau ar wahân ym mharagraff 304.1.3.
• Pibell wal drwchus: pan nad yw t yn llai na D/6, nid yw hafaliad 3a yn ddilys heb ystyriaeth arbennig.
• Troadau, meitrau, ti, a chysylltiadau cangen: mae gan y rhain eu rheolau trwch ac atgyfnerthu eu hunain.
• Mae llwythi parhaus, achlysurol a dadleoli: pwysau, gwynt, seismig, ac ehangu thermol yn cael eu gwirio trwy ofynion straen a hyblygrwydd y cod.
• Profi gollyngiadau: mae'r pwysedd prawf yn seiliedig yn gyffredin ar 1.5 gwaith y pwysau dylunio, gydag addasiad ar gyfer tymheredd; cadarnhau'r gofyniad presennol yn y cod.
• Categori gwasanaeth hylif: mae gan wasanaethau arferol, cylchol difrifol, pwysedd uchel, neu wasanaethau Categori M ofynion ychwanegol a all gyfyngu ar fathau o weldio, ffactorau ar y cyd, a deunyddiau.

Beth Yw'r Camgymeriadau Mwyaf Cyffredin mewn Cyfrifiadau Trwch Wal?

Y camgymeriadau mwyaf cyffredin yw defnyddio'r straen neu'r tymheredd a ganiateir yn anghywir, anghofio lwfans cyrydiad, anwybyddu goddefgarwch melinau, defnyddio E=1.00 ar gyfer pibell wedi'i weldio heb gyfiawnhad, a chymhwyso'r hafaliad wal denau i bibell waliau trwchus.

Defnyddio straen ar dymheredd gweithredu yn lle tymheredd dylunio, neu ddarllen Tabl A-1 ar y radd neu ffurf cynnyrch anghywir.

• Trin tm fel trwch y gorchymyn: rhaid rhannu tm â 0.875 (neu'r goddefgarwch cymwys) cyn dewis yr amserlen.
• Unedau cymysgu: Rhaid i P ac S fod yn yr un unedau gwasgedd, a D a t yn yr un unedau hyd.
• Anghofio nad yw rhif atodlen yn drwch: mae trwch atodlen yn wahanol rhwng B36.19M (di-staen) a B36.10M (dur carbon) ar gyfer rhai meintiau.

Sgipio'r siec ar ben arall yr ystod: gall amodau tymheredd isel, hydrotest, ac ofidus lywodraethu.

Cwestiynau Cyffredin

Beth yw'r fformiwla ar gyfer trwch wal bibell yn ASME B31.3?

Ar gyfer pibell syth o dan bwysau mewnol, t=PD / [2(SEW + PY)] (hafaliad 3a, paragraff 304.1.2), a'r isafswm trwch gofynnol yw tm=t + c.

Beth yw'r cyfernod Y ar gyfer dur di-staen?

Ar gyfer steels austenitig â t llai na D/6, mae Y yn 0.4 ar dymheredd hyd at 566 gradd (1050 gradd F), 0.5 ar 593 gradd (1100 gradd F), a 0.7 ar 621 gradd (1150 gradd F) ac uwch, fesul Tabl 304.1.1.

Pam rhannu'r trwch gofynnol â 0.875?

Mae manylebau pibellau fel ASTM A312 ac A999 yn aml yn caniatáu i'r wal fod hyd at 12.5% ​​o dan drwch enwol, felly rhaid i'r wal enwol fod o leiaf tm wedi'i rannu â (1 − 0.125) i warantu tm yn yr achos gwaethaf.

Pa ffactor ansawdd E sy'n berthnasol i bibell di-dor a weldio?

Mae gan bibell di-dor E=1.00. Mae pibell wedi'i Weldio yn dechrau am 0.80 i 0.85 yn dibynnu ar y math o weldio ac yn codi i 0.90 gyda radiograffeg sbot a 1.00 gyda radiograffeg lawn, fel y rhestrir yn Nhablau A-1B a 302.3.4.

A oes angen lwfans cyrydiad ar B31.3?

Mae'r cod yn cynnwys y lwfans c yn y trwch gofynnol gofynnol, ond mae'r swm yn cael ei osod gan y dylunydd neu'r perchennog yn seiliedig ar y cyrydiad disgwyliedig a bywyd y gwasanaeth.

A ddefnyddir yr un fformiwla ar gyfer pwysau allanol?

Na. Ymdrinnir â phwysau allanol ar wahân ym mharagraff 304.1.3, felly nid yw'r hafaliad pwysau mewnol yn berthnasol.

Ble mae dod o hyd i werthoedd straen caniataol?

Yn ASME B31.3 Tabl A-1 ar gyfer pob deunydd, gradd, a thymheredd. Defnyddiwch y rhifyn cyfredol bob amser, oherwydd bod gwerthoedd yn cael eu diweddaru.