Các điều kiện chu kỳ khắc nghiệt trong ASME B31.3 đề cập đến các thành phần hoặc mối nối đường ống cụ thể chịu tải mỏi do ứng suất theo chu kỳ thường xuyên và đáng kể, đảm bảo các phương pháp xây dựng chống hỏng mỏi tốt hơn. Khái niệm này không phải là về dịch vụ chất lỏng mà là về các điều kiện cơ học mà sự mệt mỏi là một mối quan tâm.

Định nghĩa và khả năng áp dụng

• Trước phiên bản năm 2016: Các tình trạng chu kỳ nghiêm trọng được xác định bởi hai tiêu chí chính:

  • Ứng suất dịch chuyển tương đương tính toán (SE) vượt quá 80% ứng suất cho phép (SA).

  • Số chu kỳ dịch chuyển tương đương (N) vượt quá 7.000.

• Kể từ phiên bản năm 2016: Định nghĩa được đơn giản hóa để cho phép chủ sở hữu hoặc nhà thiết kế chỉ định các thành phần hoặc khớp nối cụ thể là dịch vụ chu kỳ nghiêm trọng nếu khả năng chống mỏi được đảm bảo, mà không cần dựa vào ứng suất hoặc số chu kỳ được tính toán143.

Khi nào nên sử dụng quy tắc điều kiện chu kỳ nghiêm trọng

• Các quy tắc này chỉ áp dụng cho các thành phần hoặc mối nối cụ thể, không áp dụng cho toàn bộ hệ thống đường ống.

• Thường có liên quan trong các hệ thống có chu kỳ nhiệt hoặc cơ học thường xuyên, chẳng hạn như lò phản ứng hóa học hàng loạt quay vòng nhiều hơn một lần một ngày hoặc đường ống bị rung.

• Các kết nối nhánh nhỏ gắn với đường ống chính thường gặp phải sự cố mỏi và có thể được chỉ định là chu kỳ nghiêm trọng nếu kinh nghiệm cho thấy dễ bị tổn thương31.

Yêu cầu thiết kế và chế tạo

• Bắt buộc phải sử dụng các thành phần và khớp nối chống mỏi hơn.

• Một số thành phần nhất định bị cấm trong điều kiện chu kỳ nghiêm trọng (ví dụ: mặt bích trượt trừ khi được hàn kép, các đầu sơ khai khớp nối độc quyền, bu lông cường độ năng suất thấp).

• Chế tạo yêu cầu các mối hàn mịn, xuyên thấu hoàn toàn với kiểm tra trực quan và thể tích 100%.

• Các tiêu chí chấp nhận nghiêm ngặt hơn đối với mối hàn được áp dụng, bao gồm cả việc cấm cắt gỉ.

• Quy trình hàn cụ thể và phương pháp kiểm tra (hạt từ tính hoặc chất xâm nhập chất lỏng) được yêu cầu đối với các mối nối trong điều kiện chu kỳ khắc nghiệt34.

Cân nhắc thực tế

• Việc chỉ định phụ thuộc vào kinh nghiệm hoạt động và phán đoán thiết kế hơn là các ngưỡng số nghiêm ngặt.

• Các điều kiện tuần hoàn thường liên quan đến sự thay đổi nhiệt độ hoặc áp suất đáng kể gây ra các chu kỳ dịch chuyển có thể dẫn đến mệt mỏi.

• Ví dụ, một chu kỳ rây phân tử loại bỏ độ ẩm một hoặc hai lần mỗi ngày với sự thay đổi nhiệt độ lớn sẽ đủ điều kiện là dịch vụ chu kỳ nghiêm trọng do số lượng chu kỳ dịch chuyển cao trong suốt vòng đời của nhà máy5.

Tóm tắt

Các điều kiện chu kỳ khắc nghiệt trong ASME B31.3 là một chỉ định cho các thành phần hoặc mối nối đường ống yêu cầu tăng cường khả năng chống mỏi do tải theo chu kỳ thường xuyên. Bản cập nhật mã năm 2016 cho phép chủ sở hữu hoặc nhà thiết kế chỉ định các điều kiện này dựa trên kinh nghiệm thay vì các tiêu chí số nghiêm ngặt. Các quy tắc áp đặt các yêu cầu thiết kế, vật liệu, chế tạo và kiểm tra nghiêm ngặt hơn để giảm thiểu rủi ro hỏng hóc mỏi trong các thành phần đó134.

Cách tiếp cận này đảm bảo an toàn và độ bền trong các hệ thống đường ống tiếp xúc với các điều kiện dịch vụ theo chu kỳ khắt khe.