محاسبه ضخامت بلایند فلنج دست ساز برای تست خطوط و حداقل ضخامت دیواره برای فشار طراحی

100.35÷(100−12.5)%=114.68

Mill Tolerance in API %12.5

در استاندارد ASME B31.3 بنحو زیر محاسبه میگردد ولی در استاندارد سکشن 8 فرمول دیگری ارائه شده.UG-34

قطر فلنج 12 و فشار هیدرواستاتیک 120 بار مینیمم ضخامت را محاسبه نمائید.

dg  : گسکت ID که باید به Asme 16.20 مراجعه شود چون با توجه به Rating فلنج تغییر میکند فرضا برای فلنج 600 پوند 12.88 اینچ است .

استحکام تسلیم  Yield Strength فولاد ST37 معادل 235MPs ، فاکتور E در اینجا 1 و مراجعه شود به استاندارد B31.3 جدول 302.3.4 ، فاکتور W یا Weld joint strength factor به جدول 302.3.5 مراجعه شود و در اینجا 0.85 در نظر گرفته شده 

See : Weld Safety Factor

SE:235×0.85=199.75 N/Square mm

1bar=0.1Mpa ... 120bar=12Mpa

1bar=14.5Psi ... 120bar=1470Psi

12.88×√(3×1,740.453÷(16×23,300))×25.4=38.7MM

 برای محاسبه 120 بار به Psi تبدیل شود.هر بار 14.5 Psi است درنتیجه 14.5×120 میشود 1740 Psi.

Megapascal to Bar Conversion Table

Megapascal [MPa]	Bar
1 MPa	10 bar
2 MPa	20 bar
3 MPa	30 bar
5 MPa	50 bar

حتما Pressure و Tensile به Psi تبدیل شوند.فاکتور w در اینجا 0.85 و فاکتور E یک در نظر گرفته شده در زیر dg یا Gasket id باید در نظر گرفته شود ولی در محاسبات بعضی از پایپینگ کاران بخاطر آسودگی کار همان سایز را استفاده می کنند در حالیکه سایز 12 در اصل 12.75 است اگر بجای 12.75 از 12 استفاده کنید مینیمم ضخامت 39 میل بدست می آید. چون جواب به اینچ در می آید در آخر در 25.4 ضرب کردیم تا جواب به میلی متر در آید.البته در تصویر که فرمول ذکرشد Corrosion هم به جواب اضافه نموده ولی برای Test Blind لازم نیست.

12.75×√((3×120×14.5)÷(16×23,500×0.85))×25.4~41mm

محاسبه ضخامت دیواره بر اساس فشار دیزاین : 

t=PD/2(SEW + PY )

ضریب y در جدول 304.1.1 :

(800×12.75)÷(2×25,000×0.85×0.5+2×25,000×0.7)+0.05+0.2313÷0.875=0.496  ?!!!

در تصویر زیر ضخامت بدست آمده یعنی 8.18 در جدول استاندارد B36.10 ( مشخصات لوله )  بر اساس سایز جستجو شده دنبال ضخامت بالاتر از آن میرویم و جایی که SCH پر بود میشود SCH که می بایست استفاده شود.دما را 82 درجه سانتیگراد داده در نتیجه از تناسب برای بدست آوردن دما استفاده نموده و سپس در فرمول آنرا به PSI تبدیل نموده. S را در جدول زیرین در دمای مورد نظر KSI 20 بدست آورده و سپس به PSI تبدیل نموده است.سایز 6 اینچ است که به میلیمتر تبدیل کرده و 168 در نظر گرفته 

TEMP : 82 C

SIZE : 6 " : 168mm

S : 20000 PSI  'A106   ... B31.3 TABLE A1

Y=0.4

E=1

W=1

فشار در دمای 82 درجه سانتیگراد با تناسب بستن دمای کمتر از دمای فوق منهای دمای فوق بر دمای کمتر از دمای فوق  به دمای بیشتر از دمای فوق را با فشار در دمای کمتر از دمای فوق منهای X ( که مجهول است ) بر فشار دمای کمتر از دمای فوق منهای دمای بیشتر برابر قرار می دهیم و مجهول X را بدست می آوریم که در اینجا فشار در دمای 82 درجه 18.204 بار حاصل شد.

در فرمول بالا قرار می دهیم که عدد 1.103 بدست می آید یعنی ضخامت مینیمم با مقدار C یا Corrosion که 6 داده جمع میکنیم  و بر 0.875 تقسیم میکنیم عدد حاصله 8.118 میل است. تلورانس طبق %API 12.5 است 

ASME B36.10M : 

A106-B

Design Pressure : 800 Psi

Design Temp      : 82 Degree

OD : 6"

Corrosion Allowance : 6mm

Mill Tolerance Percentage : 12.5

Seamless

CHECK THIS : pipe-thickness-calculator/

Pipe Material of Construction = ASTM A106 Grade B

Design Pressure (Mpa) = 5.512

Design Temperature (Deg. F) = 179.6

Pipe Outside Diameter (MM) =

Allowable Stress From Table A-1 (Ksi) = 20

Allowable Stress (Mpa)= 137.8

E : quality factor from Table A-1A or A-1B = 1

Y : coefficient from Table 304.1.1 = 0.4

W : weld joint strength reduction factor per para. 302.3.5(e) = 1

Calculated Results:

Design Thickness Calculated = 3.31

Thickness With Allowances = 10.64

Suggested Standard Pipe Thickness = XS

t min : 

((800×168.27)÷(2×20,000×1×1+2×800×0.4)=3.31mm

t  min+C :

3.31mm+6mm=9.31mm

t with allowance :

9.31mm/0.875=10.64mm

304.1.2 (a) equation 3a :

1. Seamless Pipes : Design Thickness t = (PD)/2(SE+PY)
2. Welded Pipes : Design Thickness t = (PD)/2(SEW+PY)

Where :

P : Internal Design Guage Pressure

مثال دیگر از تعیین اسکجوئل لوله  ، داده ها شامل فشار طراحی 15.56 بار ، دمای طراحی 155 درجه سانتیگراد ،  سایز لوله 4 اینچ استاندارد API 5L PSL1 ، خوردکی و فرسایش و عمق ترد را 3.91 در نظر گرفتیم ( C ) و تلورانس ضخامت را 12.5 درصد یعنی12.5%-1 برابر با 0.875  ، تنش مجازطبق جدول استاندارد B31.3 و دمای مربوطه برابر با 20000 PSI 

(((225.68×4.5)÷(2×20,000+2×0.4×225.68)+0.153)

÷0.875)×25.4=5.17mm

به جدول استاندارد B36.10M مراجعه کردیم ضخامتی بالاتر از 5.17 را انتخاب می کنیم به S40 می رسیم در نتیجه S40 را انتخال میکنیم .( تصویر زیر )

تصویر زیر : محاسبه ضخامت لوله در فشار و دمای طراحی : 

در مثال زیر مینیمم ضخامت در خط لوله محاسبه شده برای متریال کربن یا کربن ملایم ( MILD CARBON )

ASME B31.4 (LIQUID) :

The line pipe wall thickness (t) to withstand the internal design pressure is calculated as below:

t = P * D / (2 * F *S * E)

             

Design pressure for the pipeline (kPa)=78 bar-g=7800 KPa

D:Outside diameter of pipe (mm)= 273.05 mm

F:  Design factor = 0.72

S :  Specified Minimum Yield Strength (MPa)=359870 KPa for the specified material.

E : Longitudinal   joint   factor = 1.0

(t, mm) = (7800*273.05)/(2*0.72*359870*1) = 4.10

If the sum of allowances for threading, grooving, corrosion, and erosion and an increase in wall thickness if used as protective measure=0.3 mm

Then nominal wall thickness satisfying requirements for pressure and allowances= 4.1+0.3= 4.4 mm.

بنا براین هر ضخامت موجودی بزرگتر از 4.4 میلی متر می تواند بعنوان ضخامت انتخابی استفاده شود.پس اینجا هم اشاره شد که ضخامتی بالاتر از ضخامت حاصله انتخاب شود.

So, any available thickness greater than 4.4 mm can be used as a selected thickness.

* D/T NOT BE GREATER THAN 96 

* 273.05/4.8=56.88

Allowable Pressure

P = 2 SE (tm - A) / (Do - 2 y (tm - A)) 

Example - Calculating Allowable Pressure for a Steel Pipe :

فشار مجاز برای لوله 4 اینچ اسکجوئل 40 در دمای 100 درجه فارنهایت و استرس مجاز PSI 20000 :

The allowable pressure for a 4 inch schedule 40 pipe at temperature 100oF and allowable stress 20000 psi can be calculated as

P = 2 (20000 psi) ((1 - 0.125) (0.237 in) - (0 in)) / ((4.5 in) - 2 (0.4) ((1 - 0.125) (0.237 in) - (0 in))) = 1914 psi   

Allowable Pressure a106-carbon-steel-pipes

در جدول A1M که از B31.3 استخراج شده  مقدار تنش مجاز برای متریال A105 (  لاین نامبر 116 در تصویر  ) در 65 درجه سانتیگراد 156 MPA  ذکرشده .

149 °Fahrenheit =

65 °Celsius

(exact result)

ASME B31.3 TABE A1 : 

MAT A105

S value IN 100 F =23.3KSI=23300PSI

S value IN 200 F =22KSI=22000PSI

Temp 65 C = 149 F 

(23300-((100-149)÷(100-200))×(23300-22000))÷14.5÷10~156.3MPA

مقدار تنش مجاز محاسبه شده طبق جدول استاندارد B31.3 بود و با استاندارد ASME سکشن ii  پارت D  فرق میکند و یکی نیست.