İnce Cidarlı Nikel Alaşımı 825 Boru İçin Basınç Değerinin Nasıl Hesaplanır

İnce Cidarlı Nikel Alaşımı 825 Boru İçin Basınç Değerinin Nasıl Hesaplanır

Proje yöneticileri ve mühendisler için doğru boru duvar kalınlığının seçilmesi temel bir görevdir. Maliyet tasarrufu ve ağırlık azaltımı amacıyla yaygın olarak kullanılan ince duvarlı yapılandırmalarda, Nikel Alaşımı 825 (UNS N08825) gibi korozyona dayanıklı alaşımlarla çalışırken basınç sınıfının doğru belirlenmesi yalnızca bir hesaplama değil; aynı zamanda kritik bir risk yönetimi faaliyetidir.

Yanlış derecelendirilmiş bir boru kullanmak, sızıntılar, patlamalar ve felaket düzeyinde sistem arızalarına neden olabilir. Bu kılavuz, uygulamanız için güvenli çalışma basıncını belirlemek amacıyla güvenilir mühendislik formüllerini ve temel pratik hususları adım adım açıklar.

Temel Formül: Barlow Formülü

İnce cidarlı borular için (cidar kalınlığı, yaklaşık olarak yarıçaptan daha küçükse 1/10), sektör standardı şudur: Barlow Formülü . Bu formül, başlangıçtaki boyutlandırma ve basınç derecelendirmesi tahmini için basit ve evrensel olarak kabul edilmiştir.

Formül şu şekildedir:

P = (2 * S * t) / D

Nerede:

• P = İç Basınç Derecelendirmesi (psi veya MPa)

• Sahip = Malzemenin İzine Verilen Gerilme Değeri (psi veya MPa)

• t = Minimum Cidar Kalınlığı (inç veya mm)

• D = Borunun dış çapı (inç veya mm)

Önemli Not: Barlow formülünde Dış Çap (OD) kullanılması çok önemlidir; çünkü bu formül, standart boru boyutları için tasarlanmıştır ve bu boyutlarla en doğru sonuçları verir.

Adım Adım Hesaplama Kılavuzu

Bu formülü Nikel Alaşımı 825 ile nasıl uygulayacağımızı adım adım inceleyelim.

Adım 1: İzine Verilen Gerilme Değerini (S) Belirleme

Bu, en kritik değişkendir ve tek bir sayı değildir. Nikel Alaşımı 825 için izine verilen gerilme değeri, hizmet ortamınızın sıcaklık sına bağlıdır. Bu değer, ASME Kazan ve Basınçlı Kaplar Kodu (BPVC), Bölüm II, Kısım D tarafından tanımlanmıştır.

Maksimum işletme sıcaklığınız için doğru 'S' değerini bulmanız gerekir. İşte yaygın sıcaklıklardaki örnekler:

• 100°F (38°C) sıcaklıkta: S ≈ 20.000 psi (138 MPa)

• 500°F (260°C) sıcaklıkta: S ≈ 18.700 psi (129 MPa)

• 800°F (427°C) sıcaklıkta: S ≈ 14.800 psi (102 MPa)

Belirli projeniz için kesin ve güncel değeri elde etmek üzere her zaman ASME BPVC’yi kullanın.

Adım 2: Boru Boyutlarını Doğrulayın (t ve D)

İnce cidarlı borular için hassasiyet kritik öneme sahiptir. Kesin olarak şunları bilmelisiniz:

• Adi Boru Boyutu (NPS) ve Zamanlama (örn. NPS 6, Schedule 5S).

• Gerçek Dış Çap (D): Örneğin, NPS 6 borunun dış çapı (OD), schedule’ine bakılmaksızın sabit olarak 6,625 inçtir.

• Minimum Duvar Kalınlığı (t): Nominal veya ortalama duvar kalınlığını kullanmayın. Kesinlikle minimum üretim toleranslarını da dikkate alan minimum duvar kalınlığını kullanmalısınız. Bu değer, ASME B36.19M (Paslanmaz Çelik ve Nikel Alaşımlı Borular) gibi standartlarda bulunabilir. İnce cidarlı bir NPS 6 Schedule 5S boru için nominal duvar kalınlığı 0,109 inç iken minimum duvar kalınlığı yaklaşık 0,095 inç olabilir. Hesaplamanızda nominal kalınlığı kullanmak, tehlikeli derecede yüksek bir tahmin yapmanıza neden olur.

Adım 3: Formülü Uygulayın ve Güvenlik Faktörünü Dikkate Alın

Gerçek hayattan bir örnek üzerinden ilerleyelim.

• Boru: NPS 6, Schedule 5S, Nikel Alaşımı 825

• Dış Çap (D): 6,625 inç

• Min. Duvar Kalınlığı (t): 0,095 inç

• Maksimum Çalışma Sıcaklığı: 500°F

• İzin Verilen Gerilme (S): 18.700 psi

Hesaplama:
P = (2 × 18.700 psi × 0,095 in) ÷ 6,625 in
P = (3.553) ÷ 6,625
P ≈ 536 psi

Bu sonuç (536 psi), teorik maksimum basınç borunun o sıcaklıkta akma sınırına ulaşmadan dayanabileceği basınç.

Adım 4: Emniyetli Çalışma Basıncının Belirlenmesi

Hesaplanan basınç hayır. emniyetli çalışma basıncınızdır. Mühendislik kodları, bir tasarım emniyet faktörü kullanılmasını zorunlu kılar. ASME B31.3 (İşlem Borulama) standardına dayalı boru sistemleri için kod genellikle izin verilen gerilme değerine doğrudan bir faktör uygular; ancak basit bir kontrol amacıyla emniyetli işletme basıncını tanımlamanız gerekir.

Yaygın bir yaklaşım, hesaplanan basıncı bir emniyet faktörüne bölmektir (örneğin, uygulamaya ve şirket standartlarına bağlı olarak 1,5 veya 4:1).

• 4:1 Emniyet Faktörü Kullanarak (hidrolik basınç için tipik):
  Emniyetli Çalışma Basıncı = 536 psi ÷ 4 = 134 psi

• Daha korumacı bir yaklaşım (örneğin, yüksek çevrim sayısı veya tehlikeli işletme koşulları için):
  Emniyetli Çalışma Basıncı = 536 psi / 1,5 = 357 psi

Nihai emniyet katsayısının seçimi, şirketinizin mühendislik standartlarına, takip ettiğiniz özel kodekse (örneğin ASME B31.3) ve uygulamanın kritikliğine dayandırılmalıdır.

Formülün Ötesinde Kritik Dikkat Edilmesi Gereken Hususlar

Sadece bir hesaplama yeterli değildir. Yetkin bir proje yöneticisi, bu gerçek dünya faktörlerini dikkate almak zorundadır:

1. Korozyon Payı: Akışkanınız korozyon yapıcı mıdır? 10 yıllık tasarım ömrü için yıllık 0,01 inç korozyon hızı bekliyorsanız, minimum boru cidar kalınlığınıza 0,1 inç eklemeniz gerekir. daha önce hesaplamaya başlamadan önce bile. Önemli bir korozyon payı gerekiyorsa, ince cidarlı bir boru uygun olmayabilir.

2. Diş Açma ve Oluk Açma: Mekanik bağlantılar için boruya diş açıyor veya oluk açıyorsanız, en kritik noktada etkin cidar kalınlığı azalır. Hesaplamanızda nominal cidar kalınlığı yerine, dişin veya oluğun dibindeki kalınlığı kullanmalısınız.

3. Dış Yükler: Bu formül yalnızca iç basıncı dikkate alır. Eğilme gerilmeleri, su çekiği (water hammer), titreşim, akışkanın ağırlığı veya dış yükler gibi faktörleri hesaba katmaz. Bu faktörler, daha kalın bir cidar veya ekstra destekler gerektirebilir.

4. Sıcaklık ve Basınç Döngüleri: Sisteminiz yüksek ve düşük sıcaklıklar/basınçlar arasında döngüye giriyorsa, yorulma ömrü önemli bir konu haline gelir. Basit bir statik basınç derecelendirmesi yetersiz kalır ve daha ayrıntılı bir yorulma analizi gerekir.

5. Kalite ve Sertifikasyon: 825 gibi kritik servis alaşımları için borunuzun her zaman sertifikalı Bir Malzeme Test Raporu (MTR 3.1) ile birlikte temin edildiğinden emin olun; ayrıca kimyasal bileşimin doğrulanması amacıyla teslim alınca Pozitif Malzeme Tanımlama (PMI) işlemi uygulanmalıdır.

Sonuç: Eylem Planınız

1. Veri Toplayın: Akışkanı onaylayın, max çalışma sıcaklığını ve max çalışma basıncını.

2. Boru Seçin: Nominal boyut ve sınıf (schedule) seçin.

3. Değerleri Araştırın: Sıcaklığınız için ASME BPVC’den izin verilen gerilme değerini (S) ve minimum boru standardından duvar kalınlığını (t) bulun.

4. Hesapla: Teorik patlama basıncını elde etmek için Barlow Formülünü uygulayın (P = 2St/D).

5. Güvenlik faktörü uygula: Güvenli çalışma basıncını belirlemek için bu değeri uygun bir güvenlik katsayısına bölün (örn. 1,5 ila 4).

6. Doğrulayın: Bu güvenli çalışma basıncının, maksimum işletme basıncınızdan önemli ölçüde daha yüksek olduğunu ve korozyon, dişlendirme ve diğer azaltma faktörlerini dikkate aldığınızı doğrulayın.

Şüpheniz varsa, yetkili bir basınçlı kap veya boru tesisatı mühendisine danışın. Bir uzman incelemesinin maliyeti, bir arızanın maliyetine kıyasla ihmal edilebilir düzeydedir. Bu metodoloji, süreci etkili bir şekilde yönetmenizi ve doğru soruları sormanızı sağlayacak bilgiyi size kazandırır.