ASME B31.3؛ کد پایپینگ فرایندی (Process Piping)
کد ASME B31.3 زبان مشترک طراحی و ساخت پایپینگ در پالایشگاه، پتروشیمی، صنایع شیمیایی، دارویی، هیدروژن، نیمههادی و واحدهای کرایوجنیک است. کد مسیر ایمنی سیستم را تعیین میکند، اما کلاس پایپینگ (Piping Class)، برگه اطلاعات فنی (Datasheet) و مشخصات فنی محصول همچنان باید جنس و گرید فولاد و محصول واقعی را تعریف کنند.
چه سیالات و واحدهایی در B31.3 قرار میگیرند؟
«جنس و گرید فولاد و اجزا، طراحی، ساخت، مونتاژ، نصب، آزمون، بازرسی و تست پایپینگ را پوشش میدهد»ASME B31.3 — 2024، توضیح رسمی
پالایش نفت، پتروشیمی، شیمیایی، دارویی، کاغذ، هیدروژن، نیمههادی و پایانههای مرتبط.
مواد خام و نهایی، محصولات نفتی، گاز، بخار، هوا، آب، جامدات سیالشده، مبرد و سیالات کرایوجنیک.
پایپینگ اتصالدهنده مراحل یا تجهیزات داخل مجموعه تجهیز (Package) نیز میتواند در دامنه کد قرار گیرد.
ظرف، مبدل، پمپ و کمپرسور استاندارد یا کد محصول خود را دارند؛ B31.3 الزامات نازل و اتصال پایپینگ را در مرز تعریفشده مشخص میکند.
مقررات محلی، مشخصات فنی کارفرما (Owner Specification) و الزامات بیمه یا بازرسی ممکن است از حداقلهای کد سختگیرانهتر باشند.
رده سرویس سیال (Fluid Service) بر طراحی و بازرسی اثر میگذارد
دانلود جدول
| گروه سرویس | منطق کلی | اثر مهندسی |
|---|---|---|
| سرویس سیال معمولی (Normal Fluid Service) | حالت پایه برای سرویسهایی که در دسته ویژه قرار نمیگیرند | قواعد عمومی طراحی، ساخت، آزمونهای غیرمخرب (NDE) و تست |
| دسته D (Category D) | سیال کمخطر با شرایط محدودشده توسط تعریف کد | امکان برخی الزامات سادهتر پس از احراز دقیق شرایط |
| دسته M (Category M) | سیالی که نشت بسیار کم آن میتواند خطر جدی ایجاد کند | کنترل سختگیرانهتر مواد، ساخت، بازرسی و نشتی |
| سرویس سیال پرفشار (High Pressure Fluid Service) | سرویسی که کارفرما یا طراح برای الزامات فصل فشار بالا تعیین میکند | قواعد اختصاصی طراحی اجزا، خستگی (Fatigue) و ساخت |
| سرویس سیال با خلوص بالا (High Purity Fluid Service) | پایپینگ با کنترل ویژه پاکیزگی و آلودگی | جزئیات ساخت، سطح، اتصال و پاکسازی متناسب با سرویس |
تعیین رده سرویس سیال (Fluid Service) بر عهده کارفرما و طراح است و نباید فقط از روی نام سیال انجام شود.
فشار، دما و حالتهای طراحی و بهرهبرداری
باید بیشترین فشار قابلاعتنا در هر بخش، از جمله هد استاتیک (Static Head)، جهش فشار (Surge) و حالتهای مسدودشدن را پوشش دهد.
دمای فلز مؤلفه در شرایط طراحی است؛ دمای سیال، انتقال حرارت، عایق و شرایط محیطی باید تحلیل شوند.
برای شکست ترد، آزمون ضربه (Impact Test)، جنس و گرید فولاد و روش اجرایی جوشکاری (Welding Procedure) اهمیت دارد و با دمای هوای محیط یکی نیست.
از جداول کد و بر اساس جنس و گرید فولاد، محصول، عملیات حرارتی و دما انتخاب میشود.
بر اساس سازوکار تخریب و عمر طراحی تعیین میشود؛ رده ضخامت B36 (Schedule) بهتنهایی خوردگی مجاز را تعیین نمیکند.
تعداد چرخه، دامنه دما، حرکت نازل و نشست (Settlement) در دامنه تنش (Stress Range) و خستگی (Fatigue) اهمیت دارند.
از فشار محاسباتی تا ضخامت اسمی انتخابشده؛ یک مثال عددی
مثال زیر فقط مسیر محاسبه را نشان میدهد. در این مثال، لوله بدون درز ASTM A106 Gr.B با NPS 6، قطر خارجی 168.3 mm، فشار طراحی 4 MPa، تنش مجاز نمونه 137.9 MPa، ضریب کیفیت E=1.0، ضریب کاهش استحکام جوش W=1.0، ضریب Y=0.4 و خوردگی مجاز 1.5 mm باشد.
برای مشاهده همه ستونها، جدول را به چپ و راست بکشید.
دانلود جدول
| مرحله | رابطه/ورودی | نتیجه | برداشت |
|---|---|---|---|
| ضخامت فشاری | t = PD / [2(SEW + PY)] | ≈ 2.41 mm | ضخامت لازم فقط برای فشار داخلی با فرضهای مثال |
| افزودن خوردگی مجاز | 2.41 + 1.50 | ≈ 3.91 mm | نیاز طراحی پیش از تلرانس منفی تولید |
| اعمال تلرانس منفی 12.5% | 3.91 / 0.875 | ≈ 4.47 mm | حداقل ضخامت اسمی لازم در این مثال |
| مقایسه با ASME B36.10M | NPS 6: SCH 10 = 3.40 mm; SCH 40 = 7.11 mm | SCH 10: رد / SCH 40: قبول | رده ضخامت (Schedule) انتخاب تجاری است؛ از محاسبه به جدول ابعادی میرسیم |
جنس و گرید، جوشکاری و عملیات حرارتی Material, Welding and Heat Treatment
جنسها و گریدهای فهرستشده باید در محدوده دما، تنش مجاز، یادداشتهای کد و الزامات آزمون ضربه (Impact Test) استفاده شوند.
استفاده از جنس یا گرید فهرستنشده فقط با داده فنی کامل، تنش مجاز معتبر و احراز سایر الزامات کد قابل بررسی است و نباید بهصورت یک جایگزینی ساده متریال تلقی شود.
جنس و گرید فولاد، ضخامت، قطر، فرایند، فلز پرکننده (Filler Metal)، پیشگرمایش (Preheat) و PWHT باید در محدوده تأیید صلاحیت (Qualification) باشند.
هدف کاهش تنش و کنترل ساختار است؛ دما و زمان به جنس و گرید فولاد، ضخامت و الزامات کد وابستهاند.
تقویت، هندسه، کیفیت جوش و قابلیت آزمون غیرمخرب (NDE) باید پیش از ساخت حل شوند، نه پس از نصب.
شماره ذوب (Heat Number)، گواهی آزمون کارخانه (MTC)، انتقال مارکینگ و کنترل متریال (Material Control) برای جلوگیری از اختلاط (Mix-up) ضروری است.
بازرسی و آزمون نشتی (Examination and Leak Test) دو مفهوم متفاوتاند
دانلود جدول
| فعالیت | هدف | نمونه |
|---|---|---|
| بازرسی چشمی (Visual Examination) | کنترل مونتاژ، سطح، ابعاد و کیفیت قابل مشاهده | VT قبل، حین و بعد از جوش |
| آزمون حجمی (Volumetric Examination) | کشف ناپیوستگی حجمی یا داخلی | RT یا UT برای جوشهای منتخب |
| آزمون سطحی (Surface Examination) | کشف عیب سطحی و نزدیک سطح | PT برای غیرمغناطیسی، MT برای فرومغناطیس |
| آزمون نشتی (Leak Test) | اثبات یکپارچگی مرز فشار در شرایط آزمون | آزمون هیدرواستاتیک (Hydrostatic)، پنوماتیک (Pneumatic) یا روش جایگزین مجاز |
| سوابق (Records) | اثبات تطابق و قابلیت ردیابی | نقشه جوش (Weld Map)، گزارش آزمون غیرمخرب (NDE Report)، مجموعه تجهیز آزمون (Test Pack) و MTC |
میزان و روش آزمون غیرمخرب (NDE) به رده سرویس سیال، نوع اتصال، الزامات کد و مشخصات فنی پروژه بستگی دارد.
B31.3 در برابر B31.1
دانلود جدول
| موضوع | B31.3 پایپینگ فرایندی (Process Piping) | B31.1 پایپینگ نیروگاهی (Power Piping) |
|---|---|---|
| صنایع غالب | فرایندی، پالایش، شیمیایی، دارویی، هیدروژن و کرایوجنیک | نیروگاه، بخار، آب تغذیه و خدمات مرکزی |
| طبقهبندی کلیدی | نوع سرویس سیال (Fluid Service) و فصلهای اختصاصی | مرز سیستم و پایپینگ خارجی بویلر (Boiler External Piping) |
| تنوع آلیاژ یا فولاد/سیال | بسیار گسترده | متمرکزتر بر خدمات نیروگاهی و دمای بالا |
| انتخاب کد | مبانی طراحی (Design Basis)، نوع واحد و سیال | دامنه (Scope) نیروگاهی و مرزهای بویلر |
در یک سایت ممکن است هر دو کد برای سیستمهای متفاوت استفاده شوند.
ویرایشهای رسمی بررسیشده
الزامات اجرایی پروژه از متن دارای مجوز B31.3-2024، کلاس پایپینگ (Piping Class)، فهرست خطوط (Line List) و مدارک طراحی مصوب استخراج میشوند.