Việc tính toán độ dày thành đường ống, áp suất thiết kế và ứng suất cho phép theo ASME B31.4 liên quan đến các công thức và yếu tố thiết kế cụ thể. Dưới đây là phân tích có cấu trúc của quy trình:

Công thức chính để tính toán độ dày thành

Phương trình chính cho độ dày thiết kế áp suất được lấy từ lý thuyết ứng suất vòng (công thức Barlow):

t=P⋅D/(2⋅S⋅E)

Với:

• t: Độ dày thiết kế áp suất (mm hoặc inch)

• P: Áp suất thiết kế bên trong (MPa hoặc psi)

• D: Đường kính ngoài ống (mm hoặc inch)

• S: Ứng suất cho phép (MPa hoặc psi)

• E: Hệ số mối hàn dọc (1.0 đối với ống liền mạch)15

Quy trình từng bước

1. Xác định ứng suất cho phép ($S$):

   • $S=\text{SMYS}\cdot \text{Yếu tố thiết kế}\cdot T$

   • SMYS (Cường độ năng suất tối thiểu được chỉ định): Đối với API 5L Gr. X52, đây là 360 MPa (52.200 psi)1.

   • Hệ số thiết kế: Cố định ở mức 0,72 cho ASME B31.413.

   • $T$: Hệ số giảm nhiệt độ (thường là 1.0 đối với nhiệt độ ≤ 120°C)4.

   Ví dụ:
   S=360 Mpa⋅0.72=259.2 Mpa

2. Tính độ dày thiết kế áp suất:
   Sử dụng công thức trên. Đối với ống 16″ (406,4 mm) với áp suất 102 Barg (10,2 MPa):
   t=10.2⋅406.4/(2⋅259.2⋅1.0)=7,996mm1

3. Thêm hệ số:

   • Hệ số ăn mòn (ví dụ: 3 mm) được thêm vào độ dày thiết kế áp suất:
     =7,996mm+3mm=10,996mm1

4. Chọn độ dày tường danh nghĩa:
   Chọn độ dày cao hơn gần nhất từ tiêu chuẩn ASME B36.10 (ví dụ: 12,7 mm)1.

Quy ước đơn vị

• Hoàng gia: t=P⋅D/(2⋅S) (với $P$ tính bằng psi, $D$ tính bằng inch, S tính bằng psi)5.

• Số liệu: t=P⋅D/(20⋅S) (với $P$ trong quán bar, D tính bằng mm, S tính bằng MPa)5.

Các yếu tố thiết kế quan trọng

• Hệ số mối hàn ($E$): 1.0 cho ống liền mạch1.

• Hệ số ăn mòn: Được xác định dựa trên tính chất chất lỏng và tuổi thọ14.

• Xác nhận: Sau khi chọn độ dày danh nghĩa, hãy thực hiện phân tích ứng suất theo ASME B31.4 Phần 402 (ví dụ: ứng suất dọc)4.

Tóm tắt ví dụ

Phương pháp này đảm bảo tuân thủ các yêu cầu ASME B31.4 đồng thời tính đến an toàn, giới hạn vật liệu và điều kiện hoạt động135.