Instrumentation Tubing and Their Connections-Nirbhay Gupta

December 17, 2017 | Author: nirbhay111 | Category: Pipe (Fluid Conveyance), Welding, Corrosion, Bending, Instrumentation
Share Embed Donate


Short Description

Descripción: This technical note was written by me while I was taking lectures for the graduate engineers in my organiza...

Description

TECDOC-01

SEPTEMBER 2008

TECHNICAL DOCUMENT ON INSTRUMENTATION TUBING AND THEIR CONNECTIONS

Instrumentation Technical Document Series

By: Nirbhay Gupta

This Page is intentionally kept blank

ii

PREFACE Instrumentation design and construction is a very interesting proposition. One is supposed to know the electronics and electrical aspects as well as the mechanical aspects too. Instrumentation tubing is one such field where an instrumentation engineer has to don the robes of a mechanical engineer. In NPCIL, for a long time, it was felt that there is no single document that can cater to the needs of budding as well as practicing engineers when they want to search some information on instrumentation tubing and connections. Instrumentation tubing covers both Impulse tubes (sensing lines) as well as pneumatic tubes. Connections include tapping points, root valves and tube fittings. Usually one has to refer to myriad technical documents, codes and standards to s earch for a specific aspect of tubing design or construction. This technical note is an attempt to put all the information at one place. The efforts have been put to expose the reader to all the aspects of tubing and make him aware of all the developments in the world. A comprehensive list of all the reference documents is given at the end and they have been liberally used while preparation of this note was underway. Effort has been made to represent all the relevant information here however, enterprising readers will benefit even more if they peruse the reference documents directly. Attempt has been made to demonstrate analytically that if the design and installation practices are followed as per this note then the sensing line will meet the intent of class -I tubing. Readers may note that the word tube/tubing used here should be inferred as instrumentation tubing only limited to maximum 1” size. It may be noted that various tubing practices have not been discussed in this note. The detailed installation practices for various process measurements will be discussed in respective process measurement/field installation technical notes. However, salient issues common to all installations have been discussed in detail. Author is grateful to a large number of engineers with whom they had an opportunity to work with during their long career in NPCIL and on the way a lot of design aspects were concluded. Nirbhay Gupta 23rd September, 2008 Mumbai

iii

This Page is intentionally kept blank

iv

TABLE OF CONTENT Section 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.6.1 2.6.2 2.6.2.1 2.6.2.2 2.6.2.3 2.7 2.8 2.9 2.10 3.0 4.0 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 5.0 6.0 7.0 7.1

TITLE INTRODUCTION DIFFERENCE BETWEEN A PIPE AND A TUBE MAJOR ADVANTAGES OF TUBING OVER PIPING SYSTEMS TYPES OF TUBES GUIDELINES FOR SELECTION OF INSTRUMENTATION TUBES DIFFERENT SIZES OF TUBES CRITERIA FOR SELECTING THE SIZE OF A TUBE SELECTION AND DESIGN CRITERIA DESIGN OF TUBING AND TUBING SYSTEMS CLASS-I INSTRUMENTATION TUBING DESIGN REQUIREMENTS OF MATERIAL FOR INSTRUMENT TUBING/PIPING AS PER NB-2000 DESIGN REQUIREMENTS OF INSTRUMENT PIPING/TUBING AS PER SUBSECTION NC (NC 3600) PRESSURE DESIGN (INTERNAL PRESSURE) OF INSTRUMENT TUBING/ PIPING ANALYSIS CRITERION OF TUBING/PIPING SYSTEM ANALYSIS OF SS TUBES USED IN NPCIL WALL THICKNESS AND PRESSURE RATING OF DIFFERENT SIZES OF INSTRUMENT TUBING STRESS ANALYSIS OF TUBING SYSTEMS ANALYSIS FOR SUSTAINED MECHANICAL LOADS ANALYSIS FOR OCCASIONAL LOADS (LEVEL A&B SERVICE LIMITS) ANALYSIS FOR STRESS DUE TO THERMAL EXPANSION AND OTHER SUSTAINED LOADS CONSIDERATION FOR VARIOUS FORCES TUBE BENDING CONSIDERATIONS SPECIAL DESIGN ASPECTS TO MEET THE REQUIREMENTS OF CLASS-I TUBING AND TUBING SYSTEMS CONCLUSION TECHNICAL REQUIREMENTS OF SS TUBES PNEUMATIC TUBING ADVANTAGES OF USING COPPER TUBES DIFFERENT TYPES OF COPPER TUBES RECOMMENDATIONS FOR SELECTION OF A TYPE OF COPPER TUBE TECHNICAL REQUIREMENTS OF COPPER TUBE APPLICABLE INTERNATIONAL STANDARDS FOR COPPER TUBES ASTM TUBING SPECIFICATIONS OUTSIDE DIAMETER/WALL THICKNESS EMBEDDED PENETRATIONS METHODS OF CONNECTION OF INSTRUMENTATION TUBES WELDED JOINTS

Page No. 1 1 2 3 3 5 5 6 13 13 13 13 14 15 18 18 19 19 19 20 23 23 23 24 25 27 27 28 29 34 35 36 38 39 39 v

7.2 7.3 8.0 8.1 8.2 8.3 9.0 10.0 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 10.7 10.8 10.9 11.0 12.0 13.0 13.1 13.2 13.3 13.4 13.5 13.6 13.7 13.8 13.8.1 13.8.2 13.8.3 13.8.4 13.8.5 13.9 13.10 13.11 14.0 14.1 14.2 14.3 14.4

FLARED, FLARELESS AND COMPRESSION JOINTS THREADED JOINTS

GUIDELINES FOR TAKE OFF C ONNECTIONS FOR SENSING LINES LOCATION OF PRESSURE TAPS CONSIDERATIONS FOR PRESSURE TAP DESIGN RECOMMENDATIONS FOR PRESSURE TAP DESIGN GUIDELINES FOR ROOT VALVES INSTALLATION OF INSTRUMENTATION TUBING BEST PRACTICES FOR IMPULSE TUBE INSTALLATION SOME PRACTICAL GUIDELINES FOR TUBE LAYING AND BENDING TUBE BENDING CHECK LIST CHARACTERISTICS OF A WELL-MADE TUBING CIRCUIT COMMON CAUSES OF IMPERFECT BENDS ROUTING OF BENDS GUIDELINES FOR C OPPER TUBE INSTALLATION GUIDELINES FOR C OPPER TUBE BENDING COPPER TUBE JOINTS IMPULSE TUBE/SENSING LINE SUPPORT IMPULSE TUBE INSTALLATION THROUGH EPS TUBE FITTINGS REQUIREMENTS OF A TUBE FITTING CONSTRUCTION OF A TUBE FITTING TYPES OF TUBE FITTINGS FLARED FITTING FLARELESS BITE TYPE TUBE FITTING FLARELESS C OMPRESSION TYPE TUBE FITTING SINGLE FERRULE FLARELESS COMPRESSION TYPE TUBE FITTING

TWIN FERRULE FLARELESS COMPRESSION TYPE TUBE FITTING FERRULE AND ITS PURPOSE SWAGING OPERATION OF A TWIN FERRULE TUBE FITTING EFFECT OF TUBE THICKNESS ON SWAGING SAFETY PRECAUTIONS FOR TUBE FITTING INSTALLATION REPEATED ASSEMBLY AND DISASSEMBLY OF TUBE FITTING SPECIFICATION FOR SS TUBE FITTINGS SPECIFICATION FOR BRASS TUBE FITTINGS THREADS USED FOR TUBE FITTINGS EVOLUTION OF THREADS TYPE OF THREADS SIZES TAPER/PARALLEL THREADED JOINTS

39 40 41 41 42 43 44 45 45 48 50 54 55 57 60 60 61 62 64 65 65 67 68 68 69 69 70 71 72 73 74 78 80 82 83 85 87 87 87 88 89 vi

14.5 15.0 15.1 15.2 15.3 15.4 15.4.1 15.4.2 15.4.3 15.4.4 15.4.5 15.4.6 15.4.7 15.4.8 15.4.9 15.4.10 15.4.11 16.0

DRY SEAL NPTF THREADS WELDING METHODS 300 SERIES STAINLESS STEELS C1018 FITTINGS TIG WELDING ORBITAL TUBE WELDING ORBITAL WELDING EQUIPMENT REASONS FOR USING ORBITAL WELDING EQUIPMENT INDUSTRIAL APPLICATIONS FOR ORBITAL WELDING GENERAL GUIDELINES FOR ORBITAL TUBE WELDING THE PHYSICS OF THE GTAW PROCESS MATERIAL WELDABILITY WELD JOINT FIT-UP SHIELD GAS (ES) TUNGSTEN ELECTRODE WELDING BASICS AND SET-UP WELDING PARAMETER DEVELOPMENT References and Suggested Reading

93 96 96 96 97 98 99 99 100 101 102 102 103 104 105 106 109 116

vii

This Page is intentionally kept blank

viii

TECHNICAL DOCUMENT ON INSTRUMENTATION TUBING AND THEIR CONNECTIONS  2008     

1.0   Introduction  Impulse  sensing  lines are  the  lines  containing  process  fluid  which  run  between  the  sensing  instruments  and  process  tapping  points,  and  are  usually  made  of  tubing/piping, valves and tube fittings. 

1.1 Difference between a pipe and a tube  The  fundamental  difference  between  pipe  and  tube  is  the  dimensional  standard  to  which each is manufactured.  A tube is a hollow product of round or any other cross section  having a continuous  periphery.  Round  tube  size  may  be  specified  with  respect  to  any  two,  but  not  all  three,  of  the  following:  Outside  diameter,  inside  diameter,  wall  thickness;  type  K,  L  and M copper tube  (See  section­6  for  details) may also be specified by nominal size and  type  only.  Dimensions  and  permissible  variations  (tolerances)  are  specified  in  the  appropriate ASTM or ASME standard specifications.  Generally  tubing  is  specified  by  giving  O.D.  and  wall  thickness  whereas  pipes  are  specified by giving nominal diameter & wall thickness (NB and Schedule).  A  pipe  is  a  tube  with  a  round  cross  section  conforming  to  the  dimensional  requirements for nominal pipe size as tabulated in ANSI B36.10, Table 2 and 4, and  ANSI  B36.19,  Table  1.  For  special  pipe  having  a  diameter  not  listed  in  these  tables,  and  also  for  round  tube,  the  nominal  diameter  corresponds  with  the  outside  diameter. 

Pipe versus Tubes  Standard fluid line systems, whether for simple household use or for  the  more  exacting  requirements  of  industry,  were  for  many  years  constructed  from  threaded  pipe  of  assorted  materials  and  were  assembled  with  various  standard  pipe  fitting  shapes,  unions  and  nipples.  Such  systems  under  high  pressures  were  plagued  with  leakage problems besides being cumbersome, inefficient and costly to  assemble  and  maintain.  Therefore,  the  use  of  pipe  in  these  systems  has largely been replaced by tubing because of the many advantages it  offers.  Figure 1­1 Tubing provides simplified, free flow system       

Nirbhay Gupta                                                                                                                                  1   

TECHNICAL DOCUMENT ON INSTRUMENTATION TUBING AND THEIR CONNECTIONS  2008     

Old  Method  ­  Each  connection  is  threaded  ‐  requires  numerous  fittings  –  system  not  flexible or easy to install and service connections not smooth inside ‐ pockets obstruct flow.    Modern  Method  ‐ Bendable tubing needs fewer fittings ‐ no threading required  ‐ system  light and compact ‐ easy to install and service ‐ no internal pockets or obstructions to free  flow.   

1.2 Major Advantages of Tubing over Piping Systems  1. Bending  Quality  ‐  Tubing  has  strong  but  relatively  thinner  walls;  is  easy  to  bend.  Tube fabrication is simple.    2. Greater Strength ‐ Tubing is stronger as no threads are required for connection. No  weakened sections from reduction of wall thickness by threading.     

  Figure 1­2: With no threading necessary, tubing does not require extra wall thickness

   

3. Less  Turbulence  ‐  Smooth  bends  result  in  streamlined  flow  passage  and  less  pressure drop.    4. Economy  of  Space  and  Weight  ‐  With  its  better  bending  qualities  and  a  smaller  outside  diameter,  tubing  saves  space  and  permits  working  in  close  quarters.  Tube  fittings are smaller and also weigh less.  5. Flexibility  ‐  Tubing  is  less  rigid,  has  less  tendency  to  transmit  vibration  from  one  connection to another.  6. Fewer  Fittings  ‐  Tubing  bends  substitute  for  elbows.  Fewer  fittings  mean  fewer   joints, fewer leak paths. 

   

Nirbhay Gupta                                                                                                                                  2   

TECHNICAL DOCUMENT ON INSTRUMENTATION TUBING AND THEIR CONNECTIONS  2008     

 

7. Tighter Joints ‐ Quality tube fittings, correctly assembled, give better assurance of  leak‐free systems.  8. Better  Appearance  ‐  Tubing  permits  smoother  contours  with  fewer  fittings  for  a  professional look to tubing systems. 

     

9. Cleaner  Fabrication  ‐  No  sealing  compounds  on  tube  connections.  Again  no  threading; minimum chance of scale, metal chips, foreign particles in system.  10. Easier Assembly and Disassembly ‐ Every tube connection serves as a union. Tube  connections can be reassembled repeatedly with easy wrench action.  11. Less  Maintenance  ‐  Advantages  of  tubing  and  tube  fittings  add  up  to  dependable,  trouble‐free installations. 

1.3

Types of tubes 

Tubes can be categorized in different ways.   1. Categorization based on tube dimensional specifications: Tubes can be classified as  a. Metric tubes, where dimensions are specified in mm units e.g. 10mm, 20 mm  etc.   b. Fractional tubes, where dimensions are specified in inch units e.g. ½”, ¾”, 1”  etc.  2. Categorization based on material of tubes e.g. carbon steel tubes, PVC Tubes, Copper  tubes, SS tubes, Inconel tubes, etc.  3. Categorization  based  on  method  of  tube  drawing  i.e.  welded  and  drawn,  seamless  etc. 

1.4 Guidelines for selection of instrumentation tubes  Proper Tubing Selection 1. Always Match Materials –   S.S. Tubing should be used only with S.S. Fittings. The only exception to this rule is  copper tubing with brass fittings. Mixing materials can cause galvanic corrosion. 

Galvanic Corrosion (Electrochemical)  All metals have a specific relative electrical potential. When dissimilar metals come  in contact in the presence of moisture (electrolyte), a low intensity electric current  flows  from  the  metal  having  the  higher  potential  to  the  metal  having  the  lower  potential.  The  result  of  this  galvanic  action  is  the  corrosion  of  the  metal  with  the  higher potential (more anodic). (See Galvanic Series Chart) 

 

Nirbhay Gupta                                                                                                                                  3   

TECHNICAL DOCUMENT ON INSTRUMENTATION TUBING AND THEIR CONNECTIONS  2008     

  Figure­1­3: Galvanic Series chart     

Nirbhay Gupta                                                                                                                                  4   

TECHNICAL DOCUMENT ON INSTRUMENTATION TUBING AND THEIR CONNECTIONS  2008     

2. Select proper tubing hardness –   Remember  instrumentation  tube  Fittings  are  designed  to  work  within  specific  hardness ranges. RB 90 maximum for S.S., RB 80 recommended. For proper swaging  the hardness of the tube should be less than the hardness of the fitting.   

3. Select proper tubing wall thickness –  

Proper wall thickness is necessary to accommodate accepted safety factors relative  to desired working pressures.   

4. Tubing surface finish –  

Always select tubing free of visible draw marks or surface scratches. If possible, cut  off  any  undesirable  sections.  These  “deep”  scratches  can  cause  leaks  when  attempting  to  seal  low‐density  gases  such  as  argon,  nitrogen,  or  helium.  Proper  surface finish ensures leak‐proof compression joint with fitting.   

1.5

Different sizes of tubes  Following tube sizes have been used in NPCIL NPPs  SS Tubes (metric): 6 mm, 10mm, 12mm, 20mm and 25mm.  SS tube (Fractional): ¼”, 3/8”, ½”, ¾” and 1”.  Copper tubes (metric): 6mm, 10mm, 12mm, 20mm and 25mm.  Copper tubes (Fractional): ¼”, 3/8”, ½”, ¾” and 1”. 

1.6

Criteria for selecting the size of a tube  The selection criteria for sizing the tube are as follows:  • • •

The O.D. of the tubes/impulse tubes should be the same and not smaller than  6 mm even with clean liquids and non corrosive piping, owing to the chance  of blockage after long service.  If condensation is likely to occur or if gas bubbles are likely to be liberated,  the O.D. should not be smaller than 10 mm.  When  long  runs  cannot  be  avoided,  the  internal  diameter  of  impulse  tubing/piping may be selected as per the following table‐1‐1: 

   

 

 

Nirbhay Gupta                                                                                                                                  5   

TECHNICAL DOCUMENT ON INSTRUMENTATION TUBING AND THEIR CONNECTIONS  2008     

TABLE – 1­1  Pressure signal  Inside Dia. in mm of impulse tubing/piping for different process  transmission  fluids  distance  Water/steam  Wet air or gas Oil of low to  Very dirty  (meter)  liquid or gas  Dry air/gas  med. viscosity  0 ‐ 16  7 to 9 13 13 25 16 ‐ 45  10 13 19 25 45 ‐ 90  13 13 25 38



1.7

As very long runs of impulse tubing/piping are not expected in our systems  and also process fluid is expected to be clean, 10 mm OD tubing having I.D.  of 7.6 mm has been found to be adequate, for pressure/ ΔP measurement  except  for  some  cases  for  level  measurement  in  tanks/vessels  using  ΔP  principle.  Based  on  hold  up,  installation  and  material  cost,  radiation  streaming  considerations,  higher  size  (>10  mm  OD)  tubing  is  not  recommended  for  pressure/∆P measurement in primary/nuclear system in general. 

Selection and Design criteria  Following  requirements  should  be  met  for  impulse  tubing  for  sensing  the  pressure/differential pressure signal for all types of process systems including for  safety and safety related systems.  The  most  important  consideration  in  the  selection  of  suitable  tubing  for  any  application  is  the  compatibility  of  the  tubing  material  with  the  media  to  be  contained.  Table  1‐2  lists  common  materials  and  their  associated  general  application.  Table  1‐2  also  lists  the  maximum  and  minimum  operating  temperature  for  the  various  tubing  materials.  Properly  designed  tubing/piping  based on service conditions, should only be used for sensing lines.  The  practice  of  mixing  materials  should  be  strongly  discouraged.  The  only  exception is brass fittings with copper tubing. Dissimilar materials in contact may  be  susceptible  to  galvanic  corrosion.  Further,  different  materials  have  different  levels of hardness, and can adversely affect the fittings ability to seal on the tubing.  The use of a particular type of tube for a specific usage depends on the application  and  the  process  condition.  The  following  table  briefly  describes  the  application  guidelines for a specific tube material. 

 

Nirbhay Gupta                                                                                                                                  6   

TECHNICAL DOCUMENT ON INSTRUMENTATION TUBING AND THEIR CONNECTIONS  2008     

Table­1­2 

1. 2.

 

For operating temperatures above 800 °F (425 °C), consideration should be given to media. 300 Series  Stainless  Steels  are  susceptible  to  carbide  precipitation  which  may  lead  to  intergranular  corrosion  at  elevated temperatures.  All temperature ratings based on temperatures as per ASME/ANSI B31­3 Chemical Plant and Petroleum  Refinery Piping Code, 1999 Edition. 

Gas Service  Special care must be taken when selecting tubing for gas service. In order to achieve a gas‐ tight  seal,  ferrules  in  instrument  fittings  must  seal  any  surface  imperfections.  This  is  accomplished by the ferrules penetrating the surface of the tubing. Penetration can only be 

 

Nirbhay Gupta                                                                                                                                  7   

TECHNICAL DOCUMENT ON INSTRUMENTATION TUBING AND THEIR CONNECTIONS  2008     

achieved if the tubing provides radial resistance and if the tubing material is softer than the  ferrules.  Thick  walled  tubing  helps  to  provide  resistance.  Tables‐1‐3  to  1‐10  below  indicate  the  minimum  acceptable  wall  thickness  for  various  materials  in  gas  service.  The  ratings  in  white  indicate  combinations  of  diameter  and  wall  thickness  which  are  suitable  for  gas  service. Acceptable tubing hardness for general application is listed in Table 1‐12.  These values are the maximum allowed by the ASTM. For gas service, better results can be  obtained  by  using  tubing  well  below  this  maximum  hardness.  For  example,  a  desirable  hardness of 80 RB is suitable for stainless steel. The maximum allowed by ASTM is 90 RB. 

System Pressure  The  system  operating  pressure  is  another  important  factor  in  determining  the  type,  and  more  importantly,  the  size  of  tubing  to  be  used.  In  general,  high  pressure  installations  require strong materials such as steel or stainless steel. Heavy walled softer tubing such as  copper  may  be  used  if  chemical  compatibility  exists  with  the  media.  However,  the  higher  strength  of  steel  or  stainless  steel  permits  the  use  of  thinner  tubes  without  reducing  the  ultimate  rating  of  the  system.  In  any  event,  tube  fitting  assemblies  should  never  be  pressurized beyond the recommended working pressure.  The  following  tables  (1‐3  to  1‐10)  list  by  material  the  maximum  suggested  working  pressure (in psi) of various tubing sizes. Acceptable tubing diameters and wall thicknesses  are those for which a rating is listed. Combinations which do not have a pressure rating are  not recommended for use with instrument fittings. 

Table­1­3: Fractional 316 or 304 STAINLESS STEEL (Seamless) 

   

 

 

Nirbhay Gupta                                                                                                                                  8   

TECHNICAL DOCUMENT ON INSTRUMENTATION TUBING AND THEIR CONNECTIONS  2008     

Table­1­4: Fractional 316 or 304 STAINLESS STEEL (Welded & Drawn)  

 

  Table­1­5: Seamless Stainless Steel metric tubing 

 

 

 

 

Nirbhay Gupta                                                                                                                                  9   

TECHNICAL DOCUMENT ON INSTRUMENTATION TUBING AND THEIR CONNECTIONS  2008     

Table­1­6: Fractional Carbon Steel (Seamless)  Tube  OD  in. 

1/8   3/16   1/4   5/16   3/8   1/2   5/8   3/4   7/8   1   1  1/4   1  1/2   2  

0.028  

0.035 

0.049 

0.065 

0.083 

Tube Wall Thickness, in.   0.09 0.10 0.120   5  9 

0.134  

0.148  

0.165  

0.180  

               

               

 

 

 

 

0.220  

Working Pressure, psig   Note: For gas service, select a tube wall thickness outside of the shaded area.  

8000   10 200       5100   6 600   9600     3700   4 800   7000   9600     3 700   5500   7500     3 100   4500   6200     2 300   3200   4500     1 800   2600   3500       2100   2900       1800   2400       1500   2100         1600          

         

 

 

 

 

 

5900  4600 

5300 

3700  

4300 

3200  

3700 

2700  

3200 

2100  

2500 

1800  

2000  1500 

510 0   430 0   370 0   290 0   240 0   170 0  

4100   3200  

3600  

4000  

4600  

5000  

2600  

2900  

3300  

3700  

4100  

5100 

1900  

2100  

2400  

2700  

3000  

3700 

  Table­1­7: Carbon Steel Metric tubing 

Nirbhay Gupta                                                                                                                                   10   

 

TECHNICAL DOCUMENT ON INSTRUMENTATION TUBING AND THEIR CONNECTIONS  2008       

 

Nirbhay Gupta                                                                                                                                   11   

 

TECHNICAL DOCUMENT ON INSTRUMENTATION TUBING AND THEIR CONNECTIONS  2008     

Table­1­8: ALUMINIUM (SEAMLESS)    

Table­1­9: COPPER (SEAMLESS)  

 

 

                Table­1­10: MONEL 400 (SEAMLESS)  

 

Note:  • • • •

All  working  pressures  have  been  calculated  using  the  maximum  allowable  stress  levels  in  accordance  with  ASME/ANSI  B31.3,  Chemical  Plant  and  Petroleum  Refinery  Piping  or  ASME/ANSI B31.1 Power Piping.  All calculations are based on maximum outside diameter and minimum wall thickness.  All working pressures are at ambient (72°F) temperature.  Ratings in gray are not suitable for gas services. 

 

Nirbhay Gupta                                                                                                                                   12   

 

TECHNICAL DOCUMENT ON INSTRUMENTATION TUBING AND THEIR CONNECTIONS  2008     

Systems Temperature  Operating temperature is another factor in determining the proper tubing material. Copper  and  aluminum  tubing  are  suitable  for  low  temperature  media.  Stainless  steel  and  carbon  steel tubing are suitable for higher temperature media. Special alloys such as Alloy 600 are  recommended  for  extremely  high  temperature  (see  Table  1‐2).  Table  1‐11  lists  de‐rating  factors  which  should  be  applied  to  the  working  pressures  listed  in  Table  1‐3  to  1‐10  for  elevated  temperature  (see  Table  1‐2).  Simply  locate  the  correct  factor  in  Table  1‐11  and  multiply this by the appropriate value in Tables 1‐3 to 1‐10 for the elevated temperature  working pressure.    Table-1-11 Temperature Derating Factors Temperature °F (°C) 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200

(38) (93) (149) (204) (260) (316) (371) (427) (486) (538) (593) (649)

Copper

Aluminum

1.00 .80 .78 .50

1.00 1.00 .81 .40

316 SS 1.00 1.00 1.00 .97 .90 .85 .82 .80 .78 .77 .62 .37

304 SS 1.00 1.00 1.00 .94 .88 .82 .80 .76 .73 .69 .49 .30

Steel

Monel 400

1.00 .96 .90 .86 .82 .77 .73 .59

1.00 .88 .82 .79 .79 .79 .79 .76

EXAMPLE: 1/2 inch x .049 wall seamless stainless steel tubing has a working pressure of 3700  psi @ room temperature. If the system were to operate @ 800°F (425°C), a factor of 80% (or  .80) would apply (see Table 1­11 above) and the “at temperature” system pressure would be  3700 psi x .80 = 2960 psi     

 

Nirbhay Gupta                                                                                                                                   13   

 

TECHNICAL DOCUMENT ON INSTRUMENTATION TUBING AND THEIR CONNECTIONS  2008     

Table‐1‐12  Material 

Type 

ASTM Tubing Spec.

Condition

Stainless  Steel  Copper 

304, 316,  316L  K or L 

ASTM‐A‐269, A‐249, A‐ 213, A632  ASTM‐B75 B68, B88*  (K or L)  SAE‐J524b, J525b

Fully Annealed

Carbon  1010  Steel      Aluminum  Alloy 6061  Monel™  400  Alloy C‐ C‐276  276  Alloy 600  600  Carpenter  20CB‐3  20™  Titanium  Commercially  Pure Grade 2 

 

Soft Annealed Temper 0 

Max.  Recommended  Hardness  90 RB

Fully Annealed

60 Max. Rockwell  15T  72 RB

ASTM‐A‐179 ASTM B‐210 ASTM B‐165 ASTM‐B‐622, B‐626

T6 Temper Fully Annealed Fully Annealed

56 RB 75 RB 90 RB

ASTM B‐167 ASTM B‐468

Fully Annealed Fully Annealed

90 RB 90 RB

ASTM B‐338

Fully Annealed

99 RB 200 Brinell  Typical 

 

Nirbhay Gupta                                                                                                                                   14   

 

TECHNICAL DOCUMENT ON INSTRUMENTATION TUBING AND THEIR CONNECTIONS  2008     

2.0 DESIGN OF TUBING AND TUBING SYSTEMS  2.1

CLASS­I INSTRUMENTATION TUBING DESIGN  In  ASME  Section  III‐Division‐I  sub‐section  NB  (Class  I  components),  the  design  criterion/design  requirements  for  instrument  tubing  has  not  been  covered  separately.   Thus design guidelines given for small size of piping is being followed for Class I instrument  tubing  also.    Also  as  the  outside  diameter  of  instrument  tubing  is  being  limited  to  1”  (25  mm); so any design concession permitted for lower size piping (
View more...

Comments

Copyright ©2017 KUPDF Inc.
SUPPORT KUPDF