آشنایی با مخازن تحت فشار(بخش اول)
مخزن تحت فشار
مخزن تحت فشار مخزنی بسته است که مایعات و گاز ها را تحت فشاری متفاوت با فشار اتمسفر در خود نگه می دارد. و حفظ می کند
این مخزن ها کاربرد های زیاد و متنوعی در صنعت و بخش خصوصی دارند؛
اما در کنار فواید و کاربرد هایشان بسیار خطرناک نیز هستند و امکان انفجار یا تخریب آن ها وجود دارد.
در نتیجه قوانین و مقررات سخت گیرانه ای در طراحی و ساخت آن ها وجود دارد.
هم چنین روی مخازن ساخته شده تست های غیر مخربی مانند زیر انجام می گردد:
- تست التراسونیک
- رادیوگرافی
- تست های فشار
دمای مناسب و فشار ماکزیمم
مهم ترین پارامتر های طراحی مخازن تحت فشار هستند.
این مخازن معمولا از جنس انواع فولاد به صورت کربن استیل یا فولاد ضد زنگ ساخته می شوند.
تاریخچه:
- اولین طراحی دارای سند ثبت شده از مخازن تحت فشار در سال ۱۴۹۵ در کتاب لئوناردو داوینچی، Codex Madrid I، که در آن ظروف هوای تحت فشار، به منظور افزایش وزنههای سنگین زیر آب مورد آزمایش قرار گرفت، شرح داده شد.
- با این حال، مخازنی شبیه به آنهایی که امروزه استفاده میشود تا سالهای ۱۸۰۰ ساخته نشد، زمانی که بخار در دیگهای بخار تولید شده بود که باعث تحریک انقلاب صنعتی شد
- با این حال، با کیفیت ضعیف مواد و تکنیکهای تولید همراه با دانش نادرست طراحی، بهرهبرداری و تعمیر و نگهداری ضعیف، تعداد زیادی از انفجارهای مخرب و اغلب کشنده مرتبط با این دیگهای بخار و مخازن تحت فشار به صورت تقریباً روزانه فقط در ایالات متحده اتفاق میافتاد
- صرف نظر از کشور سازنده، امروزه تقریباً همه با خطرات بالقوه ذاتی مخازن تحت فشار و نیاز به استانداردها و کدهای تنظیم کننده طراحی و ساخت آنها را تشخیص میدهند
- امروزه پیشرفتهای زیادی در زمینه مهندسی مخازن تحت فشار وجود دارد مانند تستهای غیر مخرب پیشرفته، تست اولتراسونیک Phase Array و رادیوگرافی، گریدهای مواد جدید با افزایش مقاومت به خوردگی و مواد قویتر و راههای جدید برای اتصال مواد به یکدیگر مانند جوشکاری انفجاری یک ورق فلزی به دیگری (معمولا یک فلز مقاوم در برابر خوردگی نازک مانند فولاد زنگنزن به یک فلز قوی تر مانند فولاد کربنی)، جوش کاری اصطکاکی (که فلزات را به هم متصل میکند بدون ذوب فلز)، نظریههای پیشرفته و ابزار دقیقتر ارزیابی تنشها در مخازن مانند استفاده از تجزیه و تحلیل عناصر محدود (FEM)، اجازه میدهد که مخازن ایمنتر و کارآمدتر ساخته شوند. امروزه سازندگان مخازن در ایالات متحده نیاز به نصب علامت استاندارد BPVC بر روی مخازن خود دارند اما BPVC فقط یک کد (استاندارد) داخلی نیست، بسیاری از کشورهای دیگر BPVC را به عنوان کد رسمی خود پذیرفتهاند. با این حال، دیگر کشورها مانند ژاپن، استرالیا، کانادا، انگلیس و اروپا دارای کدهای خود هستند (بعضی از آنها به بخشهایی از BPVC ارجاع میدهند)
انواع مخازن تحت فشار
1- مخازن تحت فشار کروی (Spherical Pressure Vessels)
2- مخازن تحت فشار مخروطی (Conical Pressure Vessels)
3- مخازن تحت فشار استوانه ای (Cylindrical Pressure Vessels)
1- مخازن تحت فشار کروی (Spherical Pressure Vessels)
مخازن تحت فشار کروی از استحکام بالایی برخوردار هستند؛ اما ساخت آن ها دشوار تر بوده و در نتیجه گران تر می باشند.
این مخازن برای ذخیره سیالات با فشار بالا مورد استفاده قرار می گیرند.
از طرفی شکل کروی مخزن باعث می شود جای بیشتری اشغال کرده و در استفاده از آن، محدودیت فضا در نظر گرفته شود.
- برای فشارهای خیلی بالا از مخزن کروی استفاده می شود
- معمولا در صنایع نفت و گاز به مخازنی با فشار خیلی بالا نیاز است
- این مخازن توزیع تنش یکنواختی دارند و در سراسر آن، نقطه ضعیف تر وجود ندارد
- توزیع تنش در سطح داخلی و خارجی کره یکنواخت است بنابراین نمی توان هیچ نقطه ضعفی را برای آن متصور بود
- کره سطح کوچکتری بر واحد حجم نسبت به بقیه اشکال هندسی مخازن دارد و این به بدان معنی است که انتقال حرارت از محیط های گرمتر به سیال داخل مخزن نسبت به مخازن استوانه ای یا مکعبی بسیار کمتر است
- این مخازن بسیار هزینه بر بوده و تولید آن سختتر از مخازن استوانه ای است
استاندارد های جهانی مخزن تحت فشار
EN 286(قسمت ۱ تا ۴): استاندارد اروپایی برای ساخت مخازن ساده (تانکر هوا)
- EN 13445: استاندارد طراحی مخازن در اروپا
- ASME Boiler and Pressure Vessel Code Section VIII: قوانین ساخت مخازن تحت فشار
- BS4994: مشخصات طراحی و ساخت مخازن و تانکرهای پلاستیکی مسلح
- ASME PVHO: استاندارد آمریکایی برای ساخت مخازن در تصرف انسان
- CODAP: استاندارد فرانسوی برای ساخت مخازن تحت فشار بدون آتش
- API 510: استاندارد آمریکایی برای بازرسی مخازن تحت فشار
- BS 5500: استاندارد قدیمی انگلیسی که با EN 13445 جایگزین شدهاست
- AD Merkblätter: استاندارد آلمانی ساخت مخازن
