سٹینلیس سٹیل پائپ پریشر کی درجہ بندی: ASME B31.3 مثالوں کے ساتھ قابل اجازت تناؤ کا طریقہ

ایک سٹینلیس سٹیل پائپ محفوظ طریقے سے کتنا اندرونی دباؤ لے سکتا ہے؟ اس کا جواب پائپ - پر مہر لگا ہوا کوئی مقررہ نمبر نہیں ہے یہ دیوار کی موٹائی، بیرونی قطر، الائے گریڈ، ڈیزائن کا درجہ حرارت، اور ویلڈ کے معیار پر منحصر ہے۔ ASME B31.3 پروسیس پائپنگ انڈسٹری کو اس کا حساب لگانے کا معیاری طریقہ فراہم کرتا ہے: قابل اجازت تناؤ کا طریقہ۔

یہ گائیڈ ASME B31.3 کے عین مطابق فارمولوں کی وضاحت کرتا ہے، سٹینلیس سٹیل کے درجات کے لیے قابل اجازت دباؤ S کا انتخاب کیسے کیا جاتا ہے، اور E، Y، اور W عوامل نتیجہ کو کیسے تبدیل کرتے ہیں۔ اس کے بعد یہ چار مکمل کام کی گئی مثالوں سے گزرتا ہے - ایک کمرے سے-درجہ حرارت 316L ہموار لائن سے ایک بھاری-دیوار کے انتخاب تک بلند درجہ حرارت پر۔ ہر سیکشن پہلے اپنا نتیجہ بیان کرتا ہے، پھر استدلال کی وضاحت کرتا ہے، اس طرح انجینئرز، خریدار اور طلباء براہ راست جواب نکال سکتے ہیں۔

ASME B31.3 قابل اجازت تناؤ کا طریقہ کیا ہے؟

قابل اجازت تناؤ کا طریقہ پائپ کے دباؤ کی صلاحیت کو اس کے مواد کی طاقت سے شمار کرتا ہے، نہ کہ کسی مقررہ کلاس نمبر سے۔ آپ ڈیزائن کے درجہ حرارت پر الائے کے لیے کوڈ-مجاز کردہ دباؤ لیتے ہیں، اسے ویلڈ کے معیار اور جیومیٹری کے لیے ایڈجسٹ کرتے ہیں، اور دباؤ کے لیے حل کرتے ہیں۔ یہ طاقت-کی بنیاد پر ہے، نہ کہ سائز پر-۔

پرانے پائپنگ سسٹم بعض اوقات برائے نام 'شیڈول' مفروضوں یا پائپ کلاس ٹیبلز پر انحصار کرتے ہیں۔ ASME B31.3 اس کے بجائے ہر پائپ کو ایک پتلی-دیوار کے دباؤ والے برتن کی طرح سمجھتا ہے اور ایک مستقل مساوات کا اطلاق کرتا ہے۔ یہ اس لیے اہمیت رکھتا ہے کہ جب الائے، درجہ حرارت، یا ویلڈ کی قسم میں تبدیلی آتی ہے تو ایک ہی برائے نام پائپ کا سائز اور شیڈول بالکل مختلف دباؤ کی درجہ بندی دیتا ہے۔ مثال کے طور پر، ایک8 انچ کا شیڈول 40 پائپڈوپلیکس 2205 میں محیطی درجہ حرارت پر درجہ بندی میں تقریباً 15.9 MPa ہوتا ہے، جب کہ 316L میں ایک ہی پائپ میں صرف 12.1 MPa - ہوتا ہے جو خالصتاً مادی طاقت سے چلنے والا 31% فرق ہے۔

حوالہ: ASME B31.3 پروسیس پائپنگ، باب II ڈیزائن، پیراگراف 304.1.2 (اندرونی دباؤ کے تحت سیدھا پائپ)، 2022 ایڈیشن۔

سٹینلیس سٹیل پائپ کے لیے ASME B31.3 ڈیزائن پریشر فارمولہ کیا ہے؟

ASME B31.3 اندرونی دباؤ میں سیدھے پائپ کے لیے ایک مساوات کا استعمال کرتا ہے۔ مطلوبہ دیوار کی موٹائی تلاش کرنے کے لیے، t کے لیے حل کریں؛ معلوم پائپ کے لیے زیادہ سے زیادہ دباؤ معلوم کرنے کے لیے، اسی مساوات کو دوبارہ ترتیب دیں اور P کے لیے حل کریں۔

دونوں فارم براہ راست ASME B31.3 کے پیراگراف 304.1.2 سے آتے ہیں۔ یہ مساوات اس حقیقت کی طرف اشارہ کرتی ہے کہ ایک دباؤ والا سلنڈر ہوپ اسٹریس رکھتا ہے جو اندرونی سطح پر سب سے زیادہ ہوتا ہے، اور یہ دیوار کی موٹائی سے دوگنا گھٹا کر بیرونی قطر کو اندرونی قطر میں درست کرتا ہے۔ Y گتانک مواد کی قسم اور درجہ حرارت کے لیے اس اصلاح کو بہتر کرتا ہے۔

فارم 1 - مطلوبہ دباؤ ڈیزائن موٹائی:

• t = (P x D) / (2 x (S x E + P x Y))

معلوم پائپ کے لیے فارم 2 - زیادہ سے زیادہ دباؤ کی درجہ بندی:

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

فارم 3 - کم از کم موٹائی بشمول الاؤنس:

• t_m = t + c

فارمولے فی ASME B31.3-2022، پیراگراف 304.1.2، مساوات (3a) اور (3b)۔ نوٹ: کریپ رینج میں مواد کی جانچ کرتے وقت W کا اطلاق S (یعنی S x W) پر ہوتا ہے۔ رینگنے کی حد سے نیچے درجہ حرارت کے لیے، W=1.0.

سٹینلیس سٹیل کے لیے قابل اجازت تناؤ (S) کا تعین کیسے کیا جاتا ہے؟

S سب سے کم قیمت ہے جو مواد کی مخصوص کم از کم طاقت پر لاگو پانچ کوڈ کے معیار کے ذریعہ تیار کی جاتی ہے۔ Austenitic سٹینلیس سٹیل کے لیے، ایک خاص اصول درجہ حرارت - پر پیداوار کے 90% تک زیادہ قیمت - کی اجازت دیتا ہے، یہی وجہ ہے کہ 316L کو 16.7 ksi کے بجائے تقریباً 20 ksi (138 MPa) پر درجہ بندی کیا گیا ہے جو کہ سخت دو{{8}{1}} کا تیسرا اصول دے گا۔

ASME B31.3 پیراگراف 302.3.2 تصریح کی مکینیکل خصوصیات سے S اخذ کرتا ہے۔ پانچ گورننگ معیار ہیں: (1) ڈیزائن کے درجہ حرارت پر مخصوص کم از کم تناؤ کی طاقت کا ایک تہائی؛ (2) ڈیزائن کے درجہ حرارت پر مخصوص کم از کم پیداوار کی طاقت کا دو تہائی حصہ؛ (3) کمرے کے درجہ حرارت پر تناؤ کی طاقت کا ایک-تہائی؛ (4) کمرے کے درجہ حرارت پر پیداوار کی طاقت کا دو-تہائی حصہ؛ اور (5) austenitic سٹینلیس سٹیل اور نکل مرکبات کے لیے، درجہ حرارت پر زیادہ سے زیادہ 90% پیداوار، مزید حدود کے ساتھ مشروط۔ اعلی درجہ حرارت پر، 100,000 گھنٹے کے کریپ پھٹنے اور رینگنے کی شرح پر مبنی اضافی حدیں ختم ہو جاتی ہیں، اور یہ عام طور پر حتمی جدول شدہ قدر کو کنٹرول کرتی ہیں۔

مثالی قابل اجازت تناؤ کی قدریں (اشاریہ - ہمیشہ ڈیزائن کے لیے جدول A-1 کے موجودہ ایڈیشن کا استعمال کریں):

دکھائی گئی قدریں صرف مثال کے لیے اشارے اور گول ہیں۔ ڈیزائن کے استعمال کے لیے عین ڈیزائن کے درجہ حرارت پر ASME B31.3-2022 ٹیبل A-1 کا حوالہ دینا چاہیے۔ ڈوپلیکس درجات کو ان کے کوڈ درجہ حرارت کی حد سے زیادہ کی اجازت نہیں ہے۔

E، Y، اور W عوامل کا کیا مطلب ہے؟

E ویلڈ کوالٹی کو انعام دیتا ہے، Y مواد اور درجہ حرارت کے لیے ہوپ-اسٹریس فارمولے کو درست کرتا ہے، اور W کریپ رینج میں سروس کو سزا دیتا ہے۔ زیادہ تر سٹینلیس سٹیل لائنوں میں 480 ڈگری سینٹی گریڈ سے نیچے، E اور Y واحد عوامل ہیں جو نتیجہ کو تبدیل کرتے ہیں: E=1.00 بغیر کسی ہموار اور مکمل جانچ شدہ پائپ کے لیے، اور Y=0.4 austenitic سٹینلیس سٹیل کے لیے۔

E ویلڈ مشترکہ معیار عنصر ہے. سیملیس پائپ میں کوئی ویلڈ نہیں ہے، لہذا E=1.00. ویلڈڈ پائپ کو اس کے سیون پر لاگو غیر-تباہ کن امتحان کے لیے کریڈٹ کیا جاتا ہے، یہی وجہ ہے کہ ریڈیو گرافی براہ راست دباؤ کی درجہ بندی کو بڑھاتی ہے۔ Y اس حقیقت کا سبب بنتا ہے کہ ہوپ-تناؤ کی مساوات دیوار کی موٹائی کے ساتھ بالکل لکیری نہیں ہے۔ یہ فیریٹک اسٹیلز کے لیے درجہ حرارت کے ساتھ بڑھتا ہے لیکن آسٹینیٹک سٹینلیس اسٹیل کے لیے 0.4 پر تقریباً 480 ڈگری سینٹی گریڈ تک رہتا ہے۔ ڈبلیو صرف کریپ رینج میں لاگو ہوتا ہے، جہاں طویل-ٹرم ہائی-درجہ حرارت کا برتاؤ مختصر-ٹرم ٹینسائل طاقت کی جگہ لے لیتا ہے۔

ٹیبل 1 - ویلڈ جوائنٹ کوالٹی فیکٹر E (سٹینلیس سٹیل پائپ کے لیے مخصوص اقدار):

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

Important detail: when the wall is very thick relative to the diameter (t >= D/6)، Y گتانک کو براہ راست Y=(d + 2c) / (D + d + 2c) کے طور پر شمار کیا جانا چاہئے، جہاں d اندرونی قطر ہے۔ مندرجہ بالا ٹیبل شدہ اقدار صرف عام پتلی-وال پائپ پر لاگو ہوتی ہیں۔ کریپ رینج سے نیچے تمام سٹینلیس سٹیل سروس کے لیے W 1.0 کے برابر ہے، جو صنعتی پائپنگ کی بڑی اکثریت کا احاطہ کرتی ہے۔

ماخذ: ASME B31.3-2022، ٹیبل A-1A، ٹیبل A-1B، ٹیبل 304.1.1، اور پیراگراف 302.3.5(e)۔ دکھائی گئی قدریں عام ہیں؛ ڈیزائن کے استعمال سے پہلے موجودہ ایڈیشن کے خلاف تصدیق کریں۔

ڈیزائن پریشر، MAWP، اور ٹیسٹ پریشر کے درمیان کیا فرق ہے؟

ڈیزائن کا دباؤ ان پٹ ہے، MAWP نصب شدہ پائپ کی حسابی صلاحیت ہے، اور ٹیسٹ پریشر ایک تصدیقی بوجھ ہے۔ ڈیزائن کا دباؤ MAWP سے کم یا اس کے برابر ہونا چاہیے۔ ہائیڈروسٹیٹک ٹیسٹ پریشر عام طور پر سٹینلیس سٹیل پراسیس پائپنگ کے لیے ڈیزائن پریشر سے 1.5 گنا زیادہ ہوتا ہے۔

ان تین شرائط کے درمیان الجھن حقیقی پروجیکٹ کی غلطیوں کا سبب بنتی ہے۔ ڈیزائن کے دباؤ کا انتخاب عمل انجینئر کے ذریعہ کیا جاتا ہے اور اس میں آپریٹنگ مارجن شامل ہوتا ہے۔ MAWP وہ ہے جسے منتخب پائپ - اس کی اصل دیوار کی موٹائی کے ساتھ، اس کے حقیقی ڈیزائن درجہ حرارت پر - برداشت کر سکتا ہے جیسا کہ B31.3 مساوات کے حساب سے کیا گیا ہے۔ اگر حساب کیا گیا MAWP ڈیزائن کے دباؤ سے کم ہے، تو پائپ نااہل ہے اور ایک بھاری شیڈول یا مضبوط مرکب درکار ہے۔ ہائیڈرو سٹیٹک ٹیسٹنگ فی ASME B31.3 پیراگراف 345.4.2 دھاتی پائپنگ کے لیے 1.5 گنا ڈیزائن پریشر پر کی جاتی ہے، جو کم از کم 10 منٹ کے لیے رکھی جاتی ہے، اور یہ من گھڑت اسمبلی کی جانچ ہوتی ہے، نہ کہ ڈیزائن کیلکولیشن کا متبادل۔

ماخذ: ASME B31.3-2022، پیراگراف 301.2، 302.2، 345.4.2، اور 345.5.2۔

درجہ حرارت سٹینلیس سٹیل پائپ کے دباؤ کی درجہ بندی کو کیسے کم کرتا ہے؟

بڑھتا ہوا درجہ حرارت قابل اجازت تناؤ کو کم کرتا ہے، لہذا سروس کے درجہ حرارت میں اضافے کے ساتھ ایک مقررہ پائپ کی دباؤ کی درجہ بندی مسلسل گرتی ہے۔ NPS 6 شیڈول 40S 316L پائپ کے لیے، تقریباً 12.1 MPa کی محیط درجہ بندی 204 deg C پر تقریباً 9.0 MPa اور 427 deg C - پر تقریباً 7.6 MPa پر تقریباً 37 فیصد کی کمی ہے۔

وجہ میٹالرجیکل ہے، جیومیٹرک نہیں۔ پائپ کی دیوار درجہ حرارت کے ساتھ تبدیل نہیں ہوتی ہے، لیکن قابل قبول تناؤ S گر جاتا ہے کیونکہ دھاتوں کے نرم ہوتے ہی پیداوار اور تناؤ کی طاقت کم ہو جاتی ہے۔ ASME B31.3 ٹیبل A-1 درجہ حرارت کے اضافے پر S ٹیبلیٹ کرتا ہے، اور ڈیزائن انجینئر کو اصل ڈیزائن درجہ حرارت پر انٹرپولیٹ کرنا چاہیے۔ سٹینلیس سٹیل تقریباً 500 ڈگری سینٹی گریڈ تک کاربن سٹیل سے بہتر اپنی طاقت کو برقرار رکھتا ہے، جس کی ایک وجہ یہ ہے کہ اسے اعلی-درجہ حرارت کی خدمت کے لیے مخصوص کیا گیا ہے - لیکن یہ اب بھی کافی حد تک کم ہوتا ہے، اور ڈوپلیکس درجات میں سخت درجہ حرارت کی چھتیں ہوتی ہیں جن کا احترام کیا جانا چاہیے۔

P=2Set/(D - 2Yt) کا استعمال کرتے ہوئے OD=168.3 mm, t=7.11 mm, E=1.00, Y=0.4 کا استعمال کرتے ہوئے، اشارے ٹیبل A-1 اقدار کا استعمال کرتے ہوئے ڈیزائن کے استعمال کے لیے موجودہ ASME B31.3 ایڈیشن سے عین ڈیزائن کے درجہ حرارت پر اقدار کی ضرورت ہوتی ہے۔

کام کی مثال 1: محیط درجہ حرارت پر 316L سیملیس پائپ کی پریشر کی درجہ بندی

ایک NPS 6 شیڈول 40S ASTM A312 TP316L سیملیس پائپ (OD 168.3 ملی میٹر، دیوار 7.11 ملی میٹر) کو برائے نام دیوار کا استعمال کرتے ہوئے تقریباً 12.1 MPa پر درجہ بندی کیا گیا ہے۔ اصل کم از کم دیوار کے لیے 12.5% ​​مل رواداری کو کم کرنے سے تقریباً 10.5 MPa کی زیادہ حقیقت پسندانہ اور کوڈ-درست درجہ بندی ملتی ہے۔

پروسیس پائپنگ میں یہ سب سے عام حساب ہے: ایک معلوم پائپ، ایک معلوم گریڈ، اور صلاحیت کے بارے میں ایک سوال۔ اقدار کو فارم 2 میں تبدیل کریں اور حل کریں۔ اہم پیشہ ورانہ تفصیل یہ ہے کہ دباؤ کے حساب کتاب میں اس موٹائی کا استعمال کرنا چاہیے جو مینوفیکچرنگ کے بعد موجود ہونے کی گارنٹی دی جاتی ہے، نہ کہ برائے نام کیٹلاگ کے اعداد و شمار، کیونکہ ASME پائپ کی دیوار کو برائے نام سے 12.5% ​​تک ہونے کی اجازت دیتا ہے۔

دیا گیا:

پائپ: NPS 6 شیڈول 40S، OD D=168.3 mm، nominal wall t=7.11 mm

مواد: ASTM A312 TP316L سیملیس، S=138 MPa 38 ڈگری سینٹی گریڈ پر

E=1.00 (ہموار)، Y=0.4 (آسٹینیٹک، 482 ڈگری سینٹی گریڈ سے نیچے)

مرحلہ 1 - برائے نام دیوار کا استعمال کرتے ہوئے فارم 2 میں تبدیل کریں:

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

P=1961 / 162.6=12.1 MPa

مرحلہ 2 - کم از کم دیوار حاصل کرنے کے لیے 12.5% ​​مل رواداری کو کم کریں:

t_min=7.11 x 0.875=6.22 ملی میٹر

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

P=1715 / 163.3=10.5 MPa

نتیجہ: اس پائپ کا کوڈ-درست دباؤ کی درجہ بندی تقریباً 10.5 MPa (تقریباً 1,520 psi) ہے، نہ کہ 12.1 MPa۔ انجینیئر جو برائے نام-وال فگر کا حوالہ دیتے ہیں وہ معمول کے مطابق صلاحیت کو تقریباً 13% بڑھا دیتے ہیں۔

ابعاد فی ASME B36.19M۔ مل رواداری فی ASTM A999/A530۔ طریقہ فی ASME B31.3 پیراگراف 304.1.2۔

کام کی مثال 2: 260 ڈگری سینٹی گریڈ پر 304L ویلڈڈ پائپ کی پریشر کی درجہ بندی

ایک NPS 12 شیڈول 10S ASTM A358 TP304L ویلڈڈ پائپ کی شرح تقریباً 1.99 MPa پر ہے جب کوئی ریڈیو گرافی نہیں کی جاتی ہے (E=0.80)، تقریباً 2.11 MPa کے ساتھ سپاٹ ریڈیوگرافی (E=0.85)، اور تقریباً 2.49 MPa کے ساتھ 100%{10})۔ صرف امتحان کے طریقہ کار کا انتخاب درجہ بندی کو 25% تک تبدیل کرتا ہے۔

دو قوتیں بلند درجہ حرارت پر ایک پتلی-دیوار، بڑے-قطر کے ویلڈڈ پائپ کے خلاف کام کرتی ہیں: دیوار پتلی ہے (4.19 ملی میٹر)، جو صلاحیت کو کم کرتی ہے، اور بلند درجہ حرارت S کو 304L کے لیے تقریباً 95 MPa تک کم کر دیتا ہے۔ E فیکٹر پھر ویلڈ کو دیے گئے کریڈٹ پر ضرب کے طور پر کام کرتا ہے۔ یہ مثال ظاہر کرتی ہے کہ 100% ریڈیو گرافی کی وضاحت کیوں اکثر فائدہ مند ہوتی ہے: یہ بغیر کسی مادی لاگت کے دباؤ کی گنجائش کا ایک چوتھائی بازیافت کرتا ہے۔

دیا گیا:

• پائپ: NPS 12 شیڈول 10S, OD D=323.9 mm, nominal wall t=4.19 mm
• مواد: ASTM A358 TP304L ویلڈڈ، S=95 MPa 260 ڈگری سینٹی گریڈ پر
• Y=0.4 (آسٹینیٹک، 482 ڈگری سینٹی گریڈ سے نیچے)

تین امتحانی سطحوں پر حساب کتاب:

E=0.80: P=(2 x 95 x 0.80 x 4.19) / (323.9 - 3.35)=1.99 MPa

E=0.85: P=(2 x 95 x 0.85 x 4.19) / (323.9 - 3.35)=2.11 MPa

E=1.00: P=(2 x 95 x 1.00 x 4.19) / (323.9 - 3.35)=2.49 MPa

ای ویلیوز فی ASME B31.3 ٹیبل A-1B ASTM A358 الیکٹرک فیوژن ویلڈیڈ پائپ کے لیے۔ ابعاد فی ASME B36.19M۔

کام کی مثال 3: محیط درجہ حرارت پر ڈوپلیکس 2205 پائپ کی پریشر کی درجہ بندی

ایک NPS 8 شیڈول 40 ASTM A790 UNS S31803 ڈوپلیکس پائپ (OD 219.1 mm, wall 8.18 mm) محیطی درجہ حرارت پر تقریباً 15.9 MPa پر درجہ بندی کی گئی ہے - اسی سائز سے تقریباً 31% زیادہ ہے جس کی شرح 316L میں ہوگی۔ فائدہ مکمل طور پر ڈوپلیکس سٹینلیس سٹیل کے زیادہ قابل اجازت تناؤ سے حاصل ہوتا ہے۔

ڈوپلیکس 2205 کی ایک مخصوص کم از کم پیداوار کی طاقت 450 MPa اور 620 MPa کی تناؤ کی طاقت ہے، لہذا اس کا کوڈ-ماحولیاتی درجہ حرارت پر تقریباً 207 MPa ہے بمقابلہ 316L کے لیے تقریباً 138 MPa۔ چونکہ دباؤ کی درجہ بندی براہ راست S سے ہوتی ہے، اس لیے ڈوپلیکس پائپ اسی دیوار کی موٹائی میں زیادہ دباؤ رکھتا ہے۔ یہی وجہ ہے کہ ڈوپلیکس کو اکثر ہائی-پریشر، کلورائد-بیئرنگ سروس میں بیان کیا جاتا ہے: یہ اعلی طاقت اور بہتر سنکنرن مزاحمت دونوں فراہم کرتا ہے، اگرچہ زیادہ مادی قیمت پر اور تقریباً 315 ڈگری سینٹی گریڈ درجہ حرارت کی حد کے ساتھ۔

دیا گیا:

پائپ: NPS 8 شیڈول 40، OD D=219.1 mm، nominal wall t=8.18 mm

مواد: ASTM A790 UNS S31803 (2205), S=207 MPa 38 ڈگری سینٹی گریڈ پر

E=1.00 (ہموار)، Y=0.4

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

P=3383 / 212.6=15.9 MPa

ASME B31.3 ٹیبل A-1 سے 38 ڈگری سینٹی گریڈ پر ASME B36.19M/B36.10M کے طول و عرض کی قابل اجازت تناؤ کی اقدار۔

کام کی مثال 4: دیے گئے ڈیزائن کے دباؤ کے لیے دیوار کی موٹائی کی ضرورت ہے۔

NPS 4 سٹینلیس سٹیل پائپ میں 200 ڈگری سینٹی گریڈ پر 10 MPa ڈیزائن پریشر کے لیے، مطلوبہ دیوار 5.32 ملی میٹر ہے۔ 1.0 ملی میٹر سنکنرن الاؤنس شامل کرنا اور 12.5% ​​مل رواداری کی اجازت دینا 7.22 ملی میٹر کی مطلوبہ موٹائی فراہم کرتا ہے۔ شیڈول 40S (6.02 ملی میٹر) اس لیے ناکافی ہے، اور شیڈول 80S (8.56 ملی میٹر) کا تعین کرنا ضروری ہے۔

یہ وہ حساب ہے جو انجینئرز دراصل پائپنگ ڈیزائن کے دوران انجام دیتے ہیں، کیونکہ ڈیزائن کا دباؤ ایک ان پٹ ہے اور دیوار کی موٹائی آؤٹ پٹ ہے۔ ترتیب ہمیشہ یہ ہے: فارم 1 سے t کا حساب لگائیں، t_m حاصل کرنے کے لیے سنکنرن الاؤنس شامل کریں، پھر خریدی جانے والی برائے نام موٹائی کو تلاش کرنے کے لیے مل رواداری کے عنصر (0.875) سے تقسیم کریں، اور آخر کار اگلے دستیاب شیڈول تک گول کریں۔ آخری دو مراحل کو چھوڑنا پائپنگ کی تفصیلات میں سب سے عام اور سب سے سنگین غلطیوں میں سے ایک ہے۔

دیا گیا:

ڈیزائن پریشر P=10 MPa؛ NPS 4, OD D=114.3 ملی میٹر

مواد: ASTM A312 TP316L ہموار، S=103 MPa 200 ڈگری سینٹی گریڈ پر

E=1.00، Y=0.4، سنکنرن الاؤنس c=1.0 ملی میٹر

مرحلہ 1 - پریشر ڈیزائن کی موٹائی (فارم 1):

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

t=1143 / 214.8=5.32 ملی میٹر

مرحلہ 2 - سنکنرن الاؤنس شامل کریں:

t_m=5.32 + 1.0=6.32 ملی میٹر

مرحلہ 3 - مل رواداری کے لیے مجموعی طور پر:

t_required=6.32 / 0.875=7.22 ملی میٹر

مرحلہ 4 - شیڈول منتخب کریں:

ابعاد فی ASME B36.19M۔ مل رواداری فی ASTM A999 (ہموار کے لیے 12.5%)۔ طریقہ فی ASME B31.3 پیراگراف 304.1.2۔

پائپ پریشر کی درجہ بندی ASME B16.5 فلینج کلاسز کے ساتھ کیسے مطابقت رکھتی ہے؟

پائپ کی درجہ بندی کم از کم اتنی اونچی ہونی چاہیے جتنی کہ اس سے جڑتی ہے۔ عملی طور پر، کلاس 300 فلینجڈ سسٹم کے اندر ایک پائپ کو کم از کم 5.0 MPa کی درجہ بندی کی ضرورت ہوتی ہے، اور کلاس 600 سسٹم کے اندر ایک پائپ کو کم از کم 9.9 MPa کی ضرورت ہوتی ہے۔ 10.5 MPa پر NPS 6 شیڈول 40S 316L پائپ کلاس 600 سروس کے لیے کافی ہے لیکن کلاس 900 کے لیے نہیں۔

فلینج پریشر-درجہ حرارت کی درجہ بندی بالکل مختلف معیاری - ASME B16.5 - سے آتی ہے اور وہ دباؤ کے حساب سے کلاس نمبروں پر مبنی ہوتی ہیں۔ ہر منصوبے پر دونوں نظاموں کو ملانا ضروری ہے۔ نیچے دی گئی فلینج کی درجہ بندی کا جدول گروپ 2.2 میٹریل (316 سٹینلیس سٹیل) کے لیے 38 ڈگری سینٹی گریڈ پر ہے۔ نوٹ کریں کہ فلانج کی درجہ بندی اور پائپ کی درجہ بندی درجہ حرارت بڑھنے کے ساتھ ہی گرتی ہے، لیکن مختلف شرحوں پر، اس لیے موازنہ اصل ڈیزائن کے درجہ حرارت پر کیا جانا چاہیے، نہ کہ محیط میں۔

کام کیا گیا: NPS 6 شیڈول 40S TP316L پائپ مثال 1 سے 10.5 MPa پر۔ اس لیے کلاس 600 فلانج (9.9 MPa) درست طریقے سے مماثل ہے، جب کہ کلاس 900 فلانج (14.9 MPa) پائپ کو زیادہ-ریٹ کرے گا - یعنی پائپ، نہ کہ فلانج، محدود جزو بن جاتا ہے۔ اس صورت میں ڈیزائنر کو ایک بھاری شیڈول (مثال کے طور پر شیڈول 80S) یا ایک مضبوط الائے جیسے ڈوپلیکس 2205 میں اپ گریڈ کرنا چاہیے۔

درجہ بندی فی ASME B16.5-2020، جدول 2 (گروپ 2.2 مواد)۔ اصل ڈیزائن کے درجہ حرارت پر تصدیق کریں۔

پائپ پریشر کی درجہ بندی کے حساب کتاب میں سب سے زیادہ عام غلطیاں کیا ہیں؟

پانچ سب سے زیادہ بار بار ہونے والی غلطیاں یہ ہیں: برائے نام دیوار کی موٹائی کا استعمال، S کے درجہ حرارت میں کمی کو نظر انداز کرنا، مطلوبہ امتحان کیے بغیر E=1.00 کا دعوی کرنا، سنکنرن الاؤنس کو بھول جانا، اور B31.3 کو پاور پائپنگ پر لاگو کرنا جس کا B31.1 کی پیروی کرنا ضروری ہے۔ ان میں سے ہر ایک 13% یا اس سے زیادہ صلاحیت کو بڑھا سکتا ہے۔

پریشر ریٹنگز ڈیزائن کے لحاظ سے قدامت پسند ہیں، لیکن صرف اس صورت میں جب کوڈ کا طریقہ مکمل طور پر لاگو کیا جائے۔ نیچے دی گئی ہر ایک خرابی نے حقیقی فیلڈ میں ناکامی یا مہنگے دوبارہ کام کا سبب بنایا ہے، کیونکہ کیلکولیشن شدہ ریٹنگ اس سے تجاوز کر گئی ہے جو انسٹال شدہ پائپ اصل میں لے جا سکتا ہے۔ اس فہرست کے حساب سے جائزہ لینے میں صرف چند منٹ لگتے ہیں اور درجہ بندی کی زیادہ تر غلطیوں کو روکتا ہے۔

پریکٹس کی بنیاد: ASME B31.3 پیراگراف 302.3.2، 304.1.2، اور 323.4.1؛ ASME B36.19M; ASTM A999۔

دباؤ کی درجہ بندی کے حساب کے لیے فوری حوالہ چیک لسٹ

ترتیب سے ان دس مراحل پر کام کریں۔ مرحلہ 1 سے 4 ان پٹ جمع کرتے ہیں، 5 سے 8 مراحل حساب کتاب کرتے ہیں، اور مرحلہ 9 اور 10 نتیجہ کی تصدیق کرتے ہیں۔ ہر قدم کو مکمل کرنا آڈٹ کے تحت درجہ بندی کو قابل دفاع بناتا ہے۔

ہر آئٹم ASME B31.3 میں ایک مخصوص ضرورت سے مطابقت رکھتا ہے یا اوپر نشاندہی کی گئی عام غلطی کا ذریعہ ہے۔

1. تصدیق کریں کہ درست کوڈ لاگو ہوتا ہے: پروسیس پائپنگ کے لیے ASME B31.3، پاور پائپنگ کے لیے B31.1، گیس کی ترسیل کے لیے B31.8۔

2. ڈیزائن پریشر P ریکارڈ کریں بشمول سرج اور پلسیشن مارجن، اور ڈیزائن کا درجہ حرارت۔

3. ASME B36.19M یا B36.10M سے پائپ OD D اور دیوار کی معمولی موٹائی حاصل کریں۔

4. ASME B31.3 ٹیبل A-1 سے درست ڈیزائن کے درجہ حرارت پر قابل اجازت دباؤ S کا انتخاب کریں۔

5. تصدیق کریں کہ اس درجہ حرارت پر گریڈ کی اجازت ہے (ڈپلیکس چھتیں، آسنیٹک گریڈز کے لیے کریپ کی حدیں)۔

6. تفصیلات اور امتحان کی سطح کے مطابق ٹیبل A-1A یا A-1B سے E کو منتخب کریں۔

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

8. کریپ رینج کے نیچے W=1.0 کا اطلاق کریں؛ کریپ سروس میں کم ڈبلیو ویلیو استعمال کریں۔

9. t_m حاصل کرنے کے لیے پروجیکٹ سنکنرن اور کٹاؤ الاؤنس c شامل کریں۔

10. مطلوبہ برائے نام موٹائی تلاش کرنے کے لیے t_m کو 0.875 سے تقسیم کریں، پھر اگلا دستیاب شیڈول منتخب کریں۔

اکثر پوچھے گئے سوالات

Q1: 316L سٹینلیس سٹیل پائپ کیا دباؤ رکھ سکتا ہے؟

کوئی واحد جواب نہیں ہے، کیونکہ درجہ بندی پائپ کے سائز، دیوار کی موٹائی، درجہ حرارت، اور ویلڈ کی قسم پر منحصر ہے. کام شدہ حوالہ کے طور پر، ایک NPS 6 شیڈول 40S TP316L سیملیس پائپ کی درجہ بندی تقریباً 12.1 MPa پر برائے نام دیوار کا استعمال کرتے ہوئے، یا تقریباً 10.5 MPa مل رواداری کے بعد کم از کم دیوار کا استعمال کرتے ہوئے، محیطی درجہ حرارت پر ہے۔ 260 ڈگری سینٹی گریڈ پر وہی پائپ کی شرح تقریباً 8.7 ایم پی اے، اور 427 ڈگری سینٹی گریڈ پر تقریباً 7.6 ایم پی اے ہے۔ بھاری شیڈولز کے ساتھ چھوٹے قطر 30 MPa سے زیادہ ہو سکتے ہیں، جب کہ بڑی پتلی{13}}دیوار کی لکیریں 2 MPa سے کم ہو سکتی ہیں۔

Q2: ویلڈنگ سٹینلیس سٹیل پائپ کے دباؤ کی درجہ بندی کو کیوں کم کرتی ہے؟

ویلڈنگ خود فطری طور پر درجہ بندی - کو کم نہیں کرتی ہے درجہ بندی اس بات پر منحصر ہے کہ ویلڈ سیون کی کتنی اچھی طرح جانچ کی جاتی ہے۔ ویلڈ جوائنٹ کوالٹی فیکٹر E امتحانی معیار کو تناؤ کے ضرب میں تبدیل کرتا ہے۔ بغیر ریڈیو گرافی کے ویلڈیڈ A358 پائپ کو E=0.80 تفویض کیا جاتا ہے، اسپاٹ ریڈیوگرافی E=0.85 کے ساتھ، اور 100% ریڈیوگرافی E=1.00. کے ساتھ سیملیس پائپ میں کوئی سیون نہیں ہوتا ہے اور ہمیشہ E=1.00. حاصل کرتا ہے ایک مکمل ریڈیوگراف شدہ ویلڈیڈ پائپ اس لیے پریشر کی درجہ بندی کے مقاصد کے لیے سیملیس پائپ سے میل کھاتا ہے۔

Q3: آپ پائپ کے زیادہ سے زیادہ قابل اجازت ورکنگ پریشر (MAWP) کا حساب کیسے لگاتے ہیں؟

دوبارہ ترتیب شدہ ASME B31.3 مساوات کا استعمال کریں: MAWP=(2 x S x E xt) / (D - 2 x Y xt)۔ ڈیزائن کے درجہ حرارت پر S کا استعمال کریں، مل رواداری کے بعد دیوار کی کم از کم موٹائی (عام طور پر برائے نام کا 87.5%)، اور درست E اور Y عوامل۔ نتیجے میں MAWP پائپ کے قابل قبول ہونے کے لیے ڈیزائن کے دباؤ کے برابر یا اس سے زیادہ ہونا چاہیے۔

Q4: کیا موٹا پائپ ہمیشہ زیادہ دباؤ کی درجہ بندی دیتا ہے؟

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 پائپ اب پتلی نہیں ہے-دیوار ہے اور Y کوفیشینٹ کو دوبارہ گننا چاہیے، اور اس سے آگے کوڈ کی پتلی-دیوار کا اندازہ قدامت پسند ہو جاتا ہے۔ بہت موٹی دیواریں لاگت، وزن، اور ویلڈنگ کی دشواری کو بھی بڑھاتی ہیں، اس لیے ایک مضبوط مصر دات اکثر بھاری شیڈول سے زیادہ اقتصادی ہوتا ہے۔

Q5: کیا ڈوپلیکس سٹینلیس سٹیل پائپ اعلی درجہ حرارت پر استعمال کیا جا سکتا ہے؟

ڈوپلیکس سٹینلیس سٹیل کو تقریباً 315 ڈگری سینٹی گریڈ سے اوپر مسلسل سروس کے لیے اجازت نہیں ہے، اور زیادہ تر وضاحتیں ویلڈڈ تعمیر کے لیے اسے 250 ڈگری سینٹی گریڈ تک محدود کرتی ہیں۔ وجہ میٹالرجیکل ہے: اس رینج کے اوپر، ڈوپلیکس اسٹیل سگما فیز اور دیگر اُبھارنے والے بحروں کی تشکیل کر سکتے ہیں جو سختی کو بہت کم کرتے ہیں۔ 315 ڈگری سینٹی گریڈ سے زیادہ درجہ حرارت کی خدمت کے لیے، 304H، 316H، 321، 347، یا Incoloy alloys جیسے austenitic درجات درست انتخاب ہیں، اور ASME B31.3 ٹیبل A-1 مناسب کم قابل اجازت تناؤ کو ظاہر کرے گا۔

Q6: پریشر کی درجہ بندی کے لیے ASME B31.3 اور ASME B31.1 میں کیا فرق ہے؟

دونوں کوڈز ایک ہی قابل اجازت تناؤ کا طریقہ استعمال کرتے ہیں، لیکن وہ مختلف نظاموں کا احاطہ کرتے ہیں اور تفصیل سے مختلف ہوتے ہیں۔ ASME B31.3 کیمیکل، پٹرولیم اور اسی طرح کے پلانٹس میں پائپنگ کے عمل کو کنٹرول کرتا ہے، اور زیادہ تر سٹینلیس سٹیل کی صنعتی پائپنگ کا حوالہ ہے۔ ASME B31.1 پاور پائپنگ کو کنٹرول کرتا ہے، بشمول بوائلر کی بیرونی پائپنگ، اور پاور پلانٹس میں بھاپ اور اعلی-درجہ حرارت کی خدمت پر لاگو ہوتا ہے۔ فارمولے ساختی طور پر یکساں ہیں، لیکن قابل اجازت تناؤ کی میزیں، معیار کے عوامل، اور امتحان کے اصول مختلف ہیں، اس لیے کوئی بھی حساب کتاب شروع ہونے سے پہلے درست کوڈ کی تصدیق ہونی چاہیے۔