مخزن تحت فشار چیست؟
مخزن تحت فشار مخزنی است که برای ذخیره یک سیال با فشار بالاتر از فشار اتمسفریک، استفاده می شود. معمولاً مخازن تحت فشار را به صورت استوانه یا کروی می‌سازند تا تحمل فشار سیال داخل خود را داشته باشند. همچنین مخازن تحت فشار برای تعادل فشاری یک سیستم استفاده می شود تا فشار بصورت ناگهانی در آن سیستم تغییر نکند. حجم منبع تخت فشار بر اساس مصرف سیال در سیستم و فشار تزریق و میزان سیال مصرفی محاسبه می شود. مخازن تحت فشار برای نگهداری آب، هوا یا گازهای دیگر استفاده می شود که باید تحت فشار خاصی به سیستم شارژ شوند. بنابراین جنس بدنه این مخازن باید متناسب با آن سیال انتخاب شوند.
قسمتهای تشکیل دهنده مخزن تحت فشار
- بدنه اصلی: معمولاً بصورت استوانه ای تو خالی با قطر و ارتفاع مشخص است که حجم مورد نیاز را تامین نماید.
- هدها: مخزن تحت فشار استوانه ای معمولا دارای 2 هد یا کپ می‌باشد که به دو سر بدنه مخزن جوش شده‌اند.
- اتصالات: که بصورت فلنجی یا بوشن برروی نقاط مختلف مخزن نصب می شوند و برای ورود و خروج سیال و نصب انواع تجهیزات اندازه گیری و کنترلی استفاده می‌شوند.
- دریچه بازدید یا منهول: یک فلنج بزرگ است که در بدنه مخزن تعبیه می‌شود تا یک انسان بتواند به راحتی داخل مخزن را بازدید کند. برروی این فلنج در زمان کار مخزن یک درپوش کور نیز می‌بندند.
- پایه ها: که در زیر مخزن تحت فشار برای استواری مخزن برروی زمین نصب می‌گردند.
- قلاب ها: برروی بدنه منبع تحت فشار برای حمل آن یا فیکس کردن مخزن در یک پلتفرم استفاده می‌شود.
- رنگ مخزن: یکی از مهمترین بخشهای یک مخزن تحت فشار است که از خوردگی بدنه محافظت می‌کند.
- هندهول: دریچه ایست کوچکتر از منهول که برای بازدید یا تمیزکاری داخل مخزن توسط دست استفاده می‌شود.
- سایت گلس: دریچه ایست شیشه ای که کاربر می‌تواند اتفاقات داخل مخزن را از بیرون مشاهده کند.
- نردبان: برای دسترسی به بالای مخازن بلند و با ارتفاع زیاد یا داخل آن استفاده می‌شود.
- سینی‌های داخلی: برای طبقه بندی مواد داخل یا نگهداری پکینگ های مختلف در داخل مخزن نصب می‌شوند.
- بازوی نگهدارنده درپوش منهول (Davit): این بازو از بالا یا کنار، درپوش‌های سنگین دریچه های بازدید را در هنگام باز شدن و بسته شدن نگه می‌دارد.
- رینگهای نگهدارنده: در مخازن تحت فشار برای استواری بیشتر بدنه در مقابل فشار، رینگهایی از جنس انواع پروفیل در داخل و بیرون مخزن تحت فشار نصب می‌شود تا بدنه را مانند یک کمربند محکم نگه دارد.
طراحی مخزن تحت فشار
از مخزن تحت فشار استوانه ای برای انواع مایعات و گازها استفاده می‌کنند و در دو نوع افقی و عمودی ساخته می‌شود. این دو نوع منبع از نظر شکل فیزیکی فرق‌هایی دارند. مثلاً پایه های مخزن تحت فشار افقی بصورت زینی (Saddle) طراحی می‌شود. اما در مخازن عمودی برای ساخت پایه از انواع پروفیل یا لوله یا Skirt استفاده می‌شود. حتی قلابهای حمل که برروی مخزن هستند در این دو نوع مخزن تحت فشار ممکن است متفاوت باشند.
جنس یک منبع تحت فشار ممکن است از انواع کربن استیل، استنلس استیل یا حتی PVC باشد. تعیین جنس بدنه مخزن بر اساس میزان خوردگی سیال برروی مخزن، عمر مفید و فشار و تنشهای دمایی و فشاری سیستم انجام می‌گیرد.
مهمترین بخش طراحی یک مخزن تحت فشار تعیین ضخامت بدنه، هدها و دیگر قسمتهای آن می‌باشد. مهندسان برای تعیین ضخامت اجزای مخزن مشخصات قطر مخزن، حداکثر فشار سیال، خوردگی مجاز و تنش تسلیم جنس بدنه را در فرمولهای محاسبه قرار می‌دهند تا بهترین ضخامت را برای مخزن بدست آورند. از پارامترهای مهم دیگر در محاسبه ضخامت مخزن، نوع اتصال یا جوشکاری دو قطعه از بدنه است.
مشخصات قطعات دیگر مانند ضخامت منهول، پایه ها و قلابها و غیره نیز باید محاسبه شوند. برای محاسبه ویژگیهای قطعات، باید از فرمولهای استاندارد استفاده کرد. مهمترین استاندارد طراحی مخازن تحت فشار ASME و API می‌باشد. البته انواع نرم افزارهای محاسبه مخزن تحت فشار مانند PV-ELITE به مهندسین کمک می‌کنند تا بهترین مخزن را برای پروژه مَد نظر طراحی کنند.
پس از طراحی ضخامت و اجزای مخزن تحت فشار، باید نقشه ای از مخزن تهیه شود. در این نقشه ابعاد، ضخامتها، جانمایی اتصالات، مِنهول و پایه ها، جنس قطعات، انواع روشهای تست مخزن، فشار و دمای کار و طراحی مخزن تحت فشار و هر چیزی که برای ساخت منبع تحت فشار کاربرد دارد نوشته می‌شود.
مراحل ساخت مخزن تحت فشار
بعد از طراحی منبع تحت فشار و اجرای نقشه، باید متریال مورد نیاز را برحسب لیست موجود در نقشه تهیه نمود. سپس آلیاژ هر قطعه باید به آزمایشگاه فرستاده شود تا اصالت و ترکیبات آن آلیاژ توسط آزمایشگاه تایید گردد.
در مرحله بعد گسترده ورق هدها (عدسی) باید برشکاری شده و با دستگاه هد زن، فرم دهی شود. مطابق استانداردها، انواع هد برای مخازن تحت فشار طراحی و ساخته می شود که دو نوع Torrispherical و Elliptical از پرکاربردترین آنهاست. در هنگام ساخت باید منحنی هدها اندازه گیری شود و قطر هدها نیز کنترل شود.
پس از آنکه عدسی مخزن تحت فشار آماده و کنترل ابعادی شد با استفاده از اندازه گیری تار خنثی آن، اندازه گسترده ورق بدنه محاسبه و برشکاری می شود. سپس این ورق بدنه قبل از گرد کردن کنترل ابعادی خواهد شد، تا گونیا باشد و موارد دیگر در ابعاد آن وجود نداشته باشد. سپس بدنه منبع تحت فشار توسط دستگاه نورد گرد شده و دو لبه آن بهم می رسد.
لازم به یادآوری است که هر دو قطعه از دستگاه که لازم است از طریق جوشکاری بهم اتصال پیدا کنند، باید مطابق استاندارد سنگ زنی شوند و فاصله آنها توسط فیلر فیکس شود تا جوشکاری نفوذی به درستی انجام پذیرد.
سپس برروی مخزن آکس کشی انجام می‌شود و تمامی اتصالات مخزن برروی آن مشخص می‌شوند. محل اتصالات به اندازه قطر هر کدام سوراخکاری شده و لبه داخلی آنها با شیب استاندارد سنگ زنی می‌شوند. اتصالات و اجزای دیگر نظیر پایه ها، نازلها، دریچه ها، نردبان و … نیز با اندازه های داده شده در نقشه برشکاری شده و فرم دهی می‌شوند.
نهایی کردن ساخت مخزن
پس از آماده سازی قطعات، تمامی نازلها بصورت تراز برروی بدنه چهار خال می‌شوند تا در هنگام جوشکاری کج نشوند. پس از جوشکاری هم باید تمامی این اتصالات مطابق استاندازد توسط مهندس ناظر چک شوند تا تراز بوده و جوشکاری دور آنها ایرادی نداشته باشد. قطعات باقی مانده دیگر نیز به همین طریق باید برروی مخزن نصب و جوشکاری شوند.
جوشکاری بدنه، هدها و دیگر قطعات باید مطابق WPS و PQR مورد تایید کارفرما انجام شود و معمولا برحسب استانداردهایی نظیر ASME انجام می شود. این پروسیجر معمولا مواردی مثل نوع جوشکاری (SMAW, GTAW, …) نوع الکترود، فاصله گذاری، پیش‌گرم و پس‌گرم قطعه و الکترود، زاویه جوش، ضخامت جوش و حتی آمپر مورد نیاز جهت جوشکاری را مشخص می‌کنند.
تستهای مخزن تحت فشار چگونه انجام می شود؟
برای اطمینان از کارکرد مخزن تحت فشار طی سالیان متمادی، تستهای مختلفی بر روی مخزن انجام می شود که عبارتند از:
- تست بازدید چشمی Virtual Test (VT): که مهندس ناظر ، کیفیت و ظاهر جوش را کنترل می نماید.
- تست مایعات نافذ Penetrant Test(PT): توسط اسپری کردن مایع مخصوص برروی جوش انجام می شود. توسط این روش و نفوذ مایع نافذ در ترک های داخل جوش و تغییر رنگ مایع ،نقاط دارای ایراد مشخص می شود.
- تست هیدرو استاتیک Hydrotest (HT): در این روش داخل مخزن تحت فشار را از آب پر کرده و با فشاری معادل 1/5 برابر فشار کار تست انجام می شود. در صورت نفوذ آب به بیرون مخزن، عقربه فشارسنج افت کرده و نقطه دارای ایراد بصورت چشمی مشخص می گردد.
- تست رادیوگرافی Radiography Test(RT): در این روش یک فیلم رادیوگرافی در یک طرف قطعه جوشکاری شده چسبانیده می شود و از طرف دیگر پرتو های ایکس یا گاما تابانده می شود و اگر جوش ایراد داشته باشد، با نفوذ در داخل ترکهای جوش اثراتی در فیلم ایجاد می کند و عیوب جوش به راحتی در آن مشخص می شود.
- تست آلتراسونیکUltrasonic Test (UT): این تست دقیق تر از روشهای قبلی بوده و توسط امواج صوتی که می توانند داخل ترک جوشها نفوذ کنند و آنها را مشخص نمایند انجام می شود.
- تست ذرات مغناطیسی Magnetic Particle Test(MT): در این روش توسط امواج الکتریکی در بدنه منبع تحت فشار خاصیت آهنربایی ایجاد می شود. سپس پودر فلزی مخصوص روی سطوح پاشیده می شود که این پودر برروی نقاطی که دارای عیوب هستند بیشتر جمع می شود و آن نقطه را مشخص می کنند.
رنگ آمیزی و آماده سازی مخزن
پس از آنکه از نتایج مثبت تست‌ها اطمینان حاصل شد باید منبع تحت فشار طبق مراحل زیر رنگ آمیزی شود:
- ابتدا سطوح مخزن از داخل و بیرون توسط برس سیمی تمیزکاری می شود.
- سپس باید توسط سندبلاست، سطوح بدنه خش دار شده و برای رنگ آمیزی آماده شود.
- پس از سندبلاست، معمولا منبع تحت فشار توسط سه لایه رنگ پوشش داده می شود. لایه آستر، لایه میانی و لایه رویه که هر کدام رنگ مخصوص به خود و ضخامت خاصی خواهند داشت. بین هر دو لایه باید زمان خاصی را برای خشک شدن آنها اختصاص داد.
- پس از رنگ آمیزی هر لایه ،توسط دستگاه ضخامت سنج، ضخامت رنگ اندازه گیری می شود تا با اسپک آن در نقشه همخوانی داشته باشد.
- در بخش نهایی، کیفیت رنگ مخزن توسط مهندس ناظر، کنترل کیفیت شده و مخزن به صورت‌های مختلف بسته بندی و حمل می شود.
مطالب مرتبط
استاندارد مخازن ذخیره BS2594
انواع مخازن ذخیره، روش ساخت و بازرسی آنها مخازن ذخیره استوانه ای اغلب دارای سطح مقطع یکسان هستند، که انواع آنها با ابعاد مختلف در صنعت مورد استفاده قرار میگیرند.
راهکارهای کاهش هزینه گاز
با توجه به افزایش چشمگیر هزینه گاز مصرفی در انواع ساختمان‌ها از طرف شرکت گاز و الزام به کاهش مصرف گاز در کشور، لازم است تمامی راهکارهای کاهش هزینه گاز در یک ساختمان توسط مالک آن رعایت شود …
کلید فولاد
فرایند ماشینکاری یک قطعه فلزی، به انجام کارهای مختلفی نیاز دارد که با یک برنامه محاسبه شده دقیق انجام می‌شوند. در نتیجه آن شکل و ویژگیهای مورد نظر از یک قطعه به دست می آید.