عند تطبيقها على نظام الأنابيب، غالبًا ما يبدو ASME B31.1 (كود أنابيب الطاقة) وASME B31.3 (كود أنابيب العملية) قابلين للتبادل.
ومع ذلك، فإن الفحص الدقيق يكشف عن فروق كبيرة في قواعدها وتطبيقاتها وإرشاداتها.
تسلط هذه المقالة الضوء على الفروق الرئيسية بين ASME B31.1 وASME B31.3، مع تسليط الضوء على نطاقاتهما وتأثيراتهما.
1.0 ما هو ASME B31.3 (رمز الأنابيب العملية)؟
توفر ASME B31.3 قواعد شاملة لتصميم أنظمة الأنابيب المستخدمة في:
- مصافي البترول
- مرافق إنتاج البترول والغاز الطبيعي البرية والبحرية
- المصانع الكيميائية والصيدلانية والمنسوجات والورق ومعالجة الخامات وأشباه الموصلات والتبريد
- مرافق تجهيز الأغذية والمشروبات
- محطات المعالجة والمحطات ذات الصلة
غالبًا ما يشار إليه باسم "الكتاب المقدس" لمحترفي أنابيب العمليات، حيث يحدد ASME B31.3 الاعتبارات التصميمية لمصانع العمليات، مما يضمن عمليات آمنة وفعالة.
2.0 ما هو ASME B31.1 (كود أنابيب الطاقة)؟
تحدد ASME B31.1 القواعد الخاصة بأنظمة الأنابيب الموجودة عادةً في:
- محطات توليد الطاقة الكهربائية
- المنشآت الصناعية والمؤسسية
- أنظمة التدفئة الحرارية الأرضية
- أنظمة التدفئة والتبريد المركزية والمحلية
3.0 18 اختلافات رئيسية بين ASME B31.3 و ASME B31.1.
يعد معيار ASME B31.1 أمرًا بالغ الأهمية لمحترفي أنابيب الطاقة لأنه يحكم قواعد التصميم لمحطات وأنظمة توليد الطاقة التي تضمن الموثوقية والسلامة في العمليات الحرجة.
| رقم التسلسل | المعلمة | ASME B31.3-أنابيب العمليات | ASME B31.1-أنابيب الطاقة |
| 1 | النطاق (B31.3 مقابل B31.1) | توفر ASME B31.3 قواعد لأنابيب المصانع الكيميائية أو الصناعية. | توفر ASME B 31.1 قواعد لأنابيب محطة الطاقة. |
| 2 | الإجهاد المادي الأساسي المسموح به | وفقًا لمعيار ASME B31.3، فإن قيمة الإجهاد المادي الأساسية المسموح بها أعلى (على سبيل المثال، قيمة الإجهاد المسموح بها لمادة A 106 B عند 250 درجة مئوية هي 132117.328 كيلو باسكال وفقًا لمعيار ASME B 31.3) من نفس القيمة الموجودة في B31.1. | قيمة الإجهاد المادي الأساسية المسموح بها حسب ASME B31.1 أقل (على سبيل المثال، قيمة الإجهاد المسموح بها لمادة A 106 B عند 250 درجة مئوية هي 117900.344 كيلو باسكال حسب ASME B 31.1) من تلك الموجودة في ASME B31.3. |
| 3 | الترهل المسموح به (المستدام) | لا ينص كود ASME B31.3 على وجه التحديد على أي حد للترهل المسموح به. الترهل المسموح به حتى 15 مم مقبول بشكل عام. لا يوفر B31.3 مدى دعم مقترح. | تحدد ASME B31.1 بوضوح قيمة الترهل المسموح بها عند 2.5 مم. يوفر الجدول 121.5-1 من ASME B 31.1 مدى الدعم المقترح. |
| 4 | SIF على المخفضات | لا يستخدم رمز الأنابيب العملية ASME B31.3 SIF (SIF=1.0) لحساب إجهاد المخفض | يستخدم رمز أنابيب الطاقة ASME B31.1 أقصى حد لـ SIF يبلغ 2.0 للمخفضات أثناء حساب إجهاد الأنابيب. |
| 5 | عامل الأمان | يستخدم ASME B31.3 عامل أمان قدره 3؛ وهو أقل نسبيًا من ASME B31.1. | يستخدم ASME B31.1 عامل أمان قدره 4 لتحقيق موثوقية أعلى مقارنة بمصانع المعالجة |
| 6 | SIF للمفاصل الملحومة بطرف | يستخدم B31.3 SIF بقيمة 1.0 للمفاصل الملحومة | يستخدم B31.1 SIF يصل إلى 1.9 كحد أقصى في حساب الإجهاد. |
| 7 | النهج نحو SIF | يستخدم ASME B31.3 نهج SIF معقدًا داخل المستوى وخارجه. | يستخدم ASME B31.1 نهج SIF المبسط. |
| 8 | القيم القصوى لـ Sc وSh | وفقًا لرمز عملية الأنابيب ASME B31.3، فإن الحد الأقصى لقيمة Sج و سح تقتصر على 138 ميجا باسكال أو 20 كيلوباسكال. | بالنسبة لمعيار أنابيب الطاقة (ASME B31.1)، فإن الحد الأقصى لقيمة Sج و سح 138 ميجا باسكال فقط إذا كانت قوة الشد الدنيا للمادة 70 كيلوباسكال (480 ميجا باسكال) وإلا فإنها تعتمد على القيم المقدمة في الملحق أ الإلزامي حسب درجة الحرارة. |
| 9 | الضغوط المسموح بها في حالة الضغوط العرضية | القيمة المسموح بها للإجهاد العرضي وفقًا لـ ASME B31.3 هي 1.33 مرة Sح | وفقًا لمعيار ASME B31.1، فإن القيمة المسموح بها للإجهاد العرضي تتراوح من 1.15 إلى 1.20 مرة Sح |
| 10 | معادلة حساب سمك جدار الأنبوب | معادلة حساب سمك جدار الأنبوب في B31.3 صالحة لـ t | لا يوجد مثل هذا القيد في حساب سمك جدار الأنابيب الكهربائية (ASME B31.1). ومع ذلك، يضيفون قيدًا على الحد الأقصى لضغط التصميم. |
| 11 | معامل القسم، Z للإجهادات المستمرة والعرضية | أثناء حساب الإجهاد المستمر والعرضي، يعمل رمز الأنابيب العملية ASME B31.3 على تقليل السُمك عن طريق التآكل وغيره من المخصصات. | تحسب ASME B31.1 معامل المقطع باستخدام السُمك الاسمي. لا يتم تقليل السُمك بسبب التآكل وغيره من البدلات. |
| 12 | قواعد استخدام المواد عند درجة حرارة أقل من -29 درجة مئوية | توفر المادة B31.3 قواعد شاملة لاستخدام المواد التي تقل درجة حرارتها عن -29 درجة مئوية | لا يوفر قانون أنابيب الطاقة، B31.1، أي قواعد من هذا القبيل لمواد الأنابيب التي تقل درجة حرارتها عن -29 درجة مئوية. |
| 13 | القيمة القصوى لعامل مدى الإجهاد الدوري | القيمة القصوى لعامل مدى الإجهاد الدوري، f وفقًا لـ B31.3 هي 1.2. | وفقًا لـ ASME B31.1، الحد الأقصى لقيمة f هو 1.0 |
| 14 | بدل لتغير الضغط ودرجة الحرارة | وفقًا للبند 302.2.4 من ASME B31.3، يمكن أن يتجاوز التغير العرضي في الضغط ودرجة الحرارة الحد المسموح به بمقدار (أ) 33% لمدة لا تزيد عن 10 ساعات في أي وقت ولا تزيد عن 100 ساعة / سنة أو (ب) 20% لمدة لا تزيد عن 50 ساعة في أي وقت ولا تزيد عن 500 ساعة / سنة. | وفقًا للبند 102.2.4 من ASME B31.1، يمكن أن يتجاوز التباين العرضي للضغط ودرجة الحرارة الحد المسموح به بمقدار (أ) 15% إذا حدثت مدة الحدث لمدة لا تزيد عن 8 ساعات في أي وقت ولا تزيد عن 800 ساعة/سنة، أو (ب) 20% إذا حدثت مدة الحدث لمدة لا تزيد عن ساعة واحدة في أي وقت ولا تزيد عن 80 ساعة/سنة |
| 15 | تصميم الحياة | يتم تصميم الأنابيب المعالجة وفقًا لمعيار ASME B31.3 عادةً لمدة خدمة تتراوح من 20 إلى 30 عامًا. | تم تصميم أنابيب الطاقة التي تستخدم ASME B31.1 بشكل عام لتكون ذات عمر خدمة يصل إلى 40 عامًا أو أكثر. |
| 16 | قوة رد فعل PSV | لا يوفر الكود B31.3 معادلات محددة لحساب قوة رد فعل PSV. | يوفر ASME B31.1 معادلات محددة لحساب قوة رد فعل PSV. |
| 17 | اختبار الضغط الهيدروستاتيكي | وفقًا لمعيار ASME B31.3، يجب إجراء الاختبار الهيدروستاتيكي لنظام الأنابيب عند 1.5 مرة من ضغط التصميم المصحح لدرجة الحرارة، مما يعني أنه يجب ضرب ضغط التصميم في Sت/S في حالة أنابيب العملية. هنا، Sت=الإجهاد المسموح به لمادة الأنبوب عند درجة حرارة الاختبار، وS=الإجهاد المسموح به لمادة الأنبوب عند درجة حرارة تصميم المكون. (البند 345.4.2) | يبلغ ضغط الاختبار الهيدروستاتيكي وفقًا لمعيار ASME B31.1 1.5 ضعف ضغط تصميم الأنابيب. (البند 137.4.5) |
| 18 | اختبار الضغط الهوائي | يبلغ ضغط الاختبار الهوائي وفقًا لـ ASME B31.3 (1.1 إلى 1.33) مرة الضغط التصميمي لنظام الأنابيب. (البند 345.5.4) | توصي المادة B31.1 باستخدام ضغط اختبار هوائي يتراوح بين (1.2 إلى 1.5) مرة الضغط التصميمي لنظام الأنابيب. (البند 137.5.5) |
4.0 الفروق المبسطة بين ASME B31.3 و ASME B31.1
- متطلبات الانحناء والتشكيل: يحتوي الكودان على إرشادات مميزة لعمليات الانحناء والتشكيل.
- مؤهلات اللحام والبريزر: تختلف معايير التأهيل بين الكودين.
- القيود المفروضة على استخدام الحديد الزهر: يضع كل قانون قيودًا مختلفة لاستخدام مواد الحديد الزهر.
- أنواع المفاصل: تختلف معايير المفاصل الملحومة والمُلحمة باللحام والمُخيطة عبر الرموز.
- اختلافات الإجهاد: تختلف قيم الإجهاد لنفس النظام عند تحليلها باستخدام الكودين في برنامج مثل Caesar II (الشكل 1).
5.0 الاختلافات في صيغ الحساب بين معايير ASME B31.1 وB31.3
مراجع:
https://www.red-bag.com/engineering-guides/254-rb-eg-ue301-comparison-asme-b31-1-b31-3-and-b31-8.html
https://www.asme.org/learning-development/find-course/asme-b31-3-b31-1-practical-piping-design-process-power-applications/online–feb-10-14th–2025
