Yêu cầu chung của Thiết kế đường ống LPG

1. Yêu cầu chung Thiết kế đường ống LPG

a) Đường ống dẫn được thiết kế theo điều kiện áp suất, nhiệt độ, môi chất làm việc và có tính đến các lực tác động khác (tải trọng, giãn nở, động học, gió, động đất, rung động) lên đường ống dẫn ở điều kiện khắc nghiệt nhất.

b) Số lượng và bố trí các van phải đáp ứng yêu cầu công nghệ, thuận tiện cho vận hành và an toàn trong sửa chữa, bảo dưỡng.

c) Đường ống phải được thiết kế bởi đơn vị có chức năng, năng lực và kinh nghiệm. Đơn vị thiết kế phải tuân thủ các quy định của Quy chuẩn này và các tiêu chuẩn áp dụng cho đường ống khi thiết kế đường ống dẫn và ống dẫn. Đơn vị thiết kế chịu trách nhiệm về hồ sơ thiết kế.

2. Chiều dày thành ống

a. Khi tính toán lựa chọn chiều dày thành ống, người thiết kế cần tính đến:

– Việc giảm chiều dày do uốn ống tại các vị trí cút cong; ren ống đối với các ống nối bằng ren.

– Việc ăn mòn, mài mòn đường ống dẫn.

– Hệ số độ bền mối hàn và tỷ lệ kiểm tra khuyết tật mối hàn sau khi hàn.

b. Công thức tính toán chiều dày tối thiểu thành ống do nhà thiết kế lựa chọn theo tiêu chuẩn áp dụng, phải đảm bảo điều kiện làm việc, thử nghiệm của đường ống dẫn.

b.1. Chiều dày thành ống đường ống vận chuyển khí đốt trên đất liền được tính toán từ công thức tại mục 841.1.1 ASME B31.8:2012.

Ở đây:

t – Chiều dày định mức thành ống, mm.

P – Áp suất thiết kế , kPa

D – Đường kính ngoài danh định của ống, mm

E – hệ số nối dọc (bảng 841.1.7-1 ASME B31.8-2012)

F – Hệ số thiết kế (bảng 841.1.6-1 ASME B31.8-2012)

Bảng 3. Hệ số thiết kế, F

Cấp vị trí

Hệ số thiết kế, F

S – Giới hạn bền tối thiểu, MPa

T – Hệ số giảm nhiệt độ, Bảng 841.1.8-1 ASME B31.8-2012.

Bảng 4. Hệ số giảm nhiệt độ, T

Nhiệt độ, oC

Hệ số giảm nhiệt độ (temperature derating factor)

b.2. Chiều dày thành ống đường ống công nghệ được xác định theo công thức sau (mục 304 ASME B31.3) :

tm = t +c

t – chiều dày tính toán

c – Chiều dày bổ sung tính đến gia công ren, rãnh, ăn mòn, mài mòn cho phép. Đối với các chi tiết ren: lấy chiều sâu ren định mức ; đối với các chi tiết gia công rãnh: chiều sâu cụ thể rãnh + dung sai hoặc 0,5 mm nếu không có dung sai cụ thể được chỉ định.

b.2.1. Công thức tính toán t đối với ống thẳng chịu áp suất trong có t

hoặc

Ở đây:

P – Áp suất thiết kế;

D – Đường kính ngoài của đường ống;

d – Đường kính trong của đường ống;

E – Hệ số chất lượng, bảng A-1A hoặc A -1B ASME B31.3;

P – Áp suất thiết kế bên trong;

S – Giá trị ứng suất đối với vật liệu, Bảng A-1 ASME B31.3;

W – Hệ số giảm bền mối hàn, Bảng 302.3.5 ASME B31.3.

b.2.2. Đối với ống thẳng chịu áp suất bên trong ống có t ≥ D/6 hoặc P/SE >0,385, chiều dày tính toán yêu cầu xem xét các yếu tố như hư hỏng (theory of failure), tác động mỏi, ứng suất nhiệt.

b.2.3. Đối với ống thẳng chịu áp suất bên ngoài ống: mục 304.1.3 ASME B31.3

b.2.4 Đối với ống cong: mục 304.2 ASME B31.3.

3. Đấu nối đường ống dẫn

a) Sử dụng phương pháp hàn giáp mép khi đấu nối đường ống. Cho phép sử dụng phương pháp hàn góc hoặc hàn kiểu chữ tê (T) đối với việc hàn nối các chi tiết vào ống cụt, mặt bích và các chi tiết phẳng khác.

Không bố trí các mối hàn vào các phần uốn cong của đường ống dẫn.

b) Cho phép nối bằng mặt bích khi nối ống dẫn với van và những phần của thiết bị có mặt bích.

4. Bảo ôn

a) Đường ống dẫn phải được bảo ôn trong trường hợp chứa môi chất có nguy cơ gây bỏng nóng hoặc bỏng lạnh.

b) Tại các vị trí cần kiểm tra trên đường ống dẫn (mối hàn, van, cút, tê, bích, côn) khi thiết kế bảo ôn cần đảm bảo thuận tiện cho việc tháo lắp.

5. Bù giãn nở nhiệt

– Đoạn đường ống ở giữa các giá đỡ cố định (theo chiều dọc) phải tính đến giãn nở nhiệt.

– Đường ống dẫn chính. Phải được thiết kế để có đủ độ mềm dẻo tránh bị giãn nở hoặc co rút do ứng suất của đường ống dẫn hoặc bộ phận của đường ống dẫn vượt quá giá trị cho phép.

– Ống dẫn, ống phân phối. Phải được thiết kế để có đủ dộ mềm dẻo tránh bị giãn nở hoặc co rút do nhiệt hoặc dịch chuyển của các gối đỡ ống và các đầu cuối. Việc phân tích tính toán ứng suất phải được thực hiện để xác định ống dẫn có đủ độ mềm dẻo. Nếu ống dẫn không đạt đủ độ mềm dẻo thì các biện pháp làm tăng độ mềm dẻo phải được thực hiện.

6. Hệ thống giá đỡ và giá treo

Kết cấu của các giá đỡ hoặc giá treo phải chịu được tải trọng chứa đầy môi chất, vật liệu cách nhiệt, các lực tác động khác và đảm bảo dịch chuyển khi đường ống giãn nở.

Vị trí và thiết kế của giá gối đỡ ống dẫn cần xác định căn cứ vào các tính toán kỹ thuật và phải căn cứ vào phân tích ứng suất của ống dẫn.

Vật liệu của giá gối đỡ của ống dẫn phải tương thích với các điều kiện môi trường sử dụng. Các cấu kiện được hàn gắn vào ống dẫn phải làm từ vật liệu tương thích với vật liệu ống dẫn.

Phần ống dẫn nối với các thiết bị khác mà cần thường xuyên tháo lắp để bảo trì phải được đỡ trên giá gối đỡ cố định.

7. Xả đọng và xả khí

a) Xả đọng

– Tất các các điểm xả lỏng của ống dẫn sử dụng cho vận hành phải lắp van và van phải có mặt bích mù.

– Phía dưới điểm xả đọng phải có đủ không gian để tháo lắp van cũng như để kết nối với hệ thống xả.

– Các điểm xả đọng của ống dẫn dùng để xả chất lỏng thử thủy lực sau khi sử dụng được bịt lại bằng mặt bích mù.

b) Xả khí

Số lượng và vị trí thiết kế van xả khí phải đảm bảo khả năng xả hết khí trên hệ thống khi cần thiết.

Vị trí xả khí phải đảm bảo thông thoáng, không gây mất an toàn, cháy nổ.

8. Yêu cầu về chống ăn mòn.

a. Đường ống dẫn chính.

– Đối với đường ống dẫn chôn ngầm, bên ngoài các đường ống dẫn phải được bọc bảo vệ chống ăn mòn và phải được bảo vệ bằng hệ thống bảo vệ ca tốt.

– Lớp bọc phải được lựa chọn phù hợp với đường ống dẫn cũng như tương thích với việc bọc mối nối ống và bọc vá sửa chữa. Việc lựa chọn lớp bọc ống cần phải xét tới các yếu tố vận chuyển, bốc xếp, lưu trữ, điều kiện lắp đặt, độ thấm ẩm, nhiệt độ vận hành của đường ống dẫn, môi trường (bao gồm đặc tính của đất tiếp xúc với lớp bọc ống), các đặc tính bám dính và độ bền cách điện.

– Đường ống dẫn được xem là được bảo vệ bởi hệ thống bảo vệ ca tốt chỉ khi đáp ứng 1 trong những tiêu chí được nêu ra trong tiêu chuẩn NACE SP 0169.

– Đường ống dẫn phải được cách ly điện ở chỗ kết nối với công trình kim loại khác, trừ khi công trình kim loại ngầm khác được kết nối điện với đường ống dẫn cùng được bảo vệ bởi 1 hệ thống bảo vệ ca tốt.

– Hệ thống bảo vệ ca tốt sử dụng dòng điện cưỡng bức phải được thiết kế để giảm thiểu ảnh hưởng có hại lên các công trình kim loại hiện hữu.

– Tránh việc sử dụng ống lồng kim loại, tuy nhiên khi sử dụng ống lồng kim loại phải thiết kế để đảm bảo khi lắp đặt ống lồng không làm hỏng lớp bọc chống ăn mòn. Ống lồng phải được cách ly điện với đường ống dẫn và hai đầu ống lồng phải được bịt kín để hạn chế sự tích tụ của chất rắn và chất lỏng trong không gian giữa ống lồng và đường ống dẫn.

– Khi thiết kế hệ thống đường ống dẫn nổi, các biện pháp loại trừ hoặc hạn chế ăn mòn bên trong như bọc phủ bên trong đường ống dẫn, xử lý hóa chất, phóng thoi làm sạch, thiết bị theo dõi ăn mòn, giảm các thành phần có tính ăn mòn và lựa chọn vật liệu phải được xem xét.

b. Ống dẫn, ống phân phối.

Bên ngoài ống dẫn phải được sơn phủ bảo vệ chống ăn mòn bằng vật liệu thích hợp.

9. Giao cắt (crossing)

a. Khi giao cắt với sông, suối, hồ đường ống dẫn sẽ đi bên dưới và phải có các biện pháp bảo vệ đường ống dẫn ở các đoạn giao cắt này để chống đâm va đối với đường ống, đảm bảo các phương tiện đường thủy hoạt động không thể đâm, va vào đường ống.

b. Trường hợp đường ống chôn ngầm chạy cắt ngang qua đường giao thông bộ hoặc đường sắt, phải áp dụng các biện pháp tăng cường chống rung động và va đập đối với đường ống.

c. Giao cắt giữa đường ống dẫn với các đường ống khác phải được thiết kế để đảm bảo góc giao cắt không nhỏ hơn 60o và khoảng cách theo phương đứng tối thiểu là 300mm và phải được duy trì suốt tuổi thọ của hai đường ống.

d. Đối với các đường ống giao cắt với hành lang điện hiện hữu, tổ chức, cá nhân thực hiện theo quy định của pháp luật về điện lực để đảm bảo an toàn đường ống.

10. Quy định về hồ sơ thiết kế

a. Đường ống dẫn chính và phân phối: Đường ống dẫn chính và đường ống phân phối được thiết kế tuân theo tiêu chuẩn ASME B31.8-2012 Hệ thống đường ống dẫn và phân phối “Gas Tranmission and Distribution Systems”

a.1. Thiết kế cơ sở: Thiết kế cơ sở của đường ống dẫn chính bao gồm:

– Mô tả hệ thống: vị trí, bố trí chung, giới hạn an toàn, hệ tọa độ sử dụng, kích thước;

– Tuổi thọ thiết kế;

– Các điều kiện đầu vào và đầu ra: áp suất, nhiệt độ, lưu lượng, thành phần lưu chất được vận chuyển, chế độ vận hành;

– Đánh giá lựa chọn tuyến ống;

– Các điều kiện về thời tiết, môi trường, địa hình, địa chất dọc theo tuyến ống dự kiến,..;

– Các yêu cầu về phóng thoi khảo sát bên trong đường ống như bán kính cong, độ méo của ống, khoảng cách giữa phụ tùng như các đoạn cong có ảnh hưởng đến thiết kế thoi;

– Các yêu cầu về khảo sát bên ngoài đường ống như khảo sát trực quan, đo DCVG (lớp bọc bảo vệ đường ống;

– Các nguyên tắc để tính toán độ bền;

– Nguyên tắc bảo vệ đường ống khỏi hư hỏng do các tác động ngoại lực bên ngoài;

– Nguyên lý kiểm soát ăn mòn, giới hạn ăn mòn cho phép…

a.2. Thiết kế chi tiết của đường ống dẫn bao gồm, nếu có:

– Bản vẽ tuyến ống bao gồm các thông tin về đặc tính của ống, địa hình, các công trình và đường ống gần kề, các đấu nối tương lai;

– Thiết kế các đường ống giao nhau và các giao cắt với sông, suối, hồ, đường bộ, đường sắt, đường dây điện;

– Đánh giá và lựa chọn vật liệu (ống và các bộ phận của ống): kích thước và loại vật liệu;

– Kiểu và các chi tiết của các buồng phóng nhận thoi;

– Tính toán độ bền của ống và lựa chọn chiều dày thành ống;

– Dung sai độ dày thành ống;

– Áp suất thử thủy lực cho các đường ống và buồng phóng nhận thoi;

– Tính toàn độ ổn định cho đường ống;

– Kiểm soát chống ăn mòn (bên trong và bên ngoài) bao gồm đánh giá lựa chọn vật liệu bọc bảo vệ chống ăn mòn bên ngoài;

– Thiết kế hệ thống bảo vệ ca tốt;

– Đánh giá định lượng rủi ro chi tiết;

– Nghiên cứu nguy cơ và khả năng hoạt động (HAZOP);

– Thiết lập hành lang an toàn của tuyến ống.

b. Ống dẫn.

Ống dẫn được thiết kế tuân theo tiêu chuẩn ASME B31.3-2008 Ống công nghệ “ Process Piping”

b.1. Thiết kế cơ sở. Thiết kế cơ sở của ống dẫn, ống phân phối bao gồm:

– Tuổi thọ thiết kế;

– Tiêu chuẩn thiết kế áp dụng;

– Các yêu cầu về kích thước, vật liệu, các ống nhánh, khoảng cách giữa các ống, cách đi ống dẫn và độ dốc;

– Các yêu cầu về bản vẽ bố trí chung, bản vẽ không gian 3 chiều (isometric);

b.2. Thiết kế chi tiết. Thiết kế chi tiết của ống dẫn bao gồm:

– Lựa chọn vật liệu ống và các bộ phận của ống;

– Tính toán lựa chọn chiều dày thành ống;

– Tính toán phân tích sức bền của ống;

– Tính toán thiết kế các gối giá đỡ ống và đế móng;

– Các bản vẽ bố trí ống, bản vẽ không gian 3 chiều (isometric) của ống, bản vẽ thiết kế gối giá đỡ ống và đế móng;

– Thông số kỹ thuật của ống và các bộ phận của ống;

– Nghiên cứu nguy cơ và khả năng hoạt động (HAZOP);

– Đánh giá rủi ro định lượng chi tiết.

9. Yêu cầu đối với áp kế

a) Cấp chính xác của áp kế tuân thủ quy định nhà chế tạo và cấp chính xác không dưới 2,5.

b) Áp kế phải đặt thẳng đứng hoặc nghiêng về phía trước 30o. Vị trí lắp đặt áp kế phải thuận tiện cho người quan sát và tiếp cận dễ dàng.

c) Mặt áp kế phải kẻ vạch đỏ ở số chỉ áp suất làm việc của đường ống dẫn.

d) Thang đo của áp kế phải chọn để số cho áp suất làm việc nằm vào khoảng từ 1/3 đến 2/3 thang đo.

đ) Áp kế phải có van 3 ngả, có ống xi phông hoặc bộ phận giảm xung khác để bảo vệ áp kế.

10. Yêu cầu đối với van an toàn

a) Van an toàn phải đặt trên ống nối trực tiếp với đường ống dẫn thuận tiện cho việc kiểm tra.

b) Không được phép trích, tháo môi chất trên đường ống nối van an toàn.

c) Van an toàn phải được chọn có sản lượng xả và áp suất tác động phù hợp với áp suất làm việc của đường ống dẫn và điều chỉnh sao cho áp suất trên đường ống dẫn không vượt quá giá trị áp suất thiết kế tối đa 10%.

Vị trí xả phải đảm bảo thông thoáng, an toàn không gây cháy nổ.

Điều 8. Quy định về chế tạo

1. Yêu cầu chunga. Nhà chế tạo đường ống dẫn phải có năng lực và kinh nghiệm chế tạo đường ống dẫn hoặc bộ phận ống cần chế tạo. Nhà chế tạo phải có hệ thống quản lý chất lượng và bộ phận kiểm tra chất lượng để đảm bảo chất lượng của ống và các bộ phận được chế tạo.

b. Nhà chế tạo phải xây dựng quy trình kiểm tra thử nghiệm trước khi thực hiện việc chế tạo.

2. Yêu cầu về kiểm tra, thử nghiệm trong chế tạo

a. Trong quá trình chế tạo ngoài việc kiểm tra của bộ phận kiểm tra chất lượng của nhà thầu việc chế tạo còn phải được kiểm tra thẩm định bởi đơn vị kiểm định độc lập. Việc kiểm tra được thực hiện thông qua kiểm tra hồ sơ, kiểm tra thực tế hoặc kiểm tra ngẫu nhiên các công việc ở mức độ chi tiết đủ để đảm bảo các yêu cầu đối với ống và bộ phận ống đã được tuân thủ.

b. Kiểm tra thử nghiệm trong khi chế tạo bao gồm:

– Phân tích thành phần hóa học của phôi thép;

– Kiểm tra cấu trúc vi mô của phôi thép;

– Thử nghiệm cơ tính;

– Kiểm tra không phá hủy;

– Kiểm tra bằng mắt thường;

– Thử thủy tĩnh;

– Kiểm tra kích thước;

c. Kiểm tra việc bọc sơn phủ ống và bộ phận ống bao gồm

– Kiểm tra thử vật liệu bọc ống;

– Kiểm tra trước khi chuẩn bị bề mặt;

– Kiểm tra độ nhám;

– Nhiệt độ của thép, độ ẩm trong quá trình xử lý trước, điều kiện bề mặt;

– Kiểm tra bằng mắt thường bề mặt sau khi làm sạch;

– Nhiệt độ sơn, nhiệt độ của thép, độ ẩm trong quá trình sơn, điều kiện bề mặt;

– Chiều dày lớp sơn, độ bám dính của sơn;

– Kiểm tra holiday lớp bọc ống;

3. Hồ sơ chế tạo

Hồ sơ chế tạo ống và bộ phận ống bao gồm:

– Kế hoạch chương trình kiểm tra thử nghiệm;

– Bản vẽ chế tạo chi tiết;

– Bản quy định kỹ thuật về vật liệu và chế tạo;

– Bản quy định kỹ thuật về quy trình chế tạo;

– Quy trình chế tạo bao gồm các yêu cầu kiểm tra và chỉ tiêu chấp nhận, chứng chỉ của nhân viên,..;

– Quy trình kiểm tra và thử nghiệm;

– Quy trình hàn và báo cáo chứng nhận liên quan;

– Giấy chứng nhận vật liệu bao gồm phân tích hóa học và thử nghiệm cơ tính;

– Báo cáo kiểm tra (kiểm tra bằng mắt, không phá hủy, thử nghiệm trên mẫu, kích thước, xử lý nhiệt nếu có, thử áp lực,…);

– Các bản dữ liệu về lớp bọc và bảo vệ chống ăn mòn;

– Tài liệu các điểm không phù hợp phát hiện trong quá trình chế tạo và quá trình sửa chữa đã được tiến hành;

– Thuyết minh sử dụng, lắp đặt, bảo dưỡng và bảo quản nếu có.

4. Hồ sơ nhập khẩu

Ống và bộ phận ống nhập khẩu phải có tối thiểu các hồ sơ, tài liệu sau:

– Bản quy định về vật liệu và chế tạo;

– Bản vẽ, nếu có;

– Giấy chứng nhận vật liệu;

– Báo cáo thử thủy lực;

– Chứng chỉ nguồn góc xuất xứ;

– Chứng chỉ chất lượng.