عوامل اصلی و مقررات ایمنی برای طراحی مخزن و مخزن ذخیره سازی

1. مقدمه
مخازن کشتی فشار دستگاه هایی هستند که قادر به تحمل فشار خاصی هستند و برای ذخیره گازها یا مایعات استفاده می شوند. آنها به طور گسترده ای در صنایعی مانند پتروشیمی ، گاز طبیعی ، تولید برق ، متالورژی ، داروسازی و مواد غذایی مورد استفاده قرار می گیرند. آنها غالباً با فشار زیاد ، درجه حرارت بالا ، قابل اشتعال ، مواد منفجره یا سمی ذخیره می شوند. بنابراین ، عقلانیت طراحی آنها به طور مستقیم ایمنی و عمر خدمات تجهیزات را تعیین می کند.

نادیده گرفتن عوامل کلیدی در مرحله طراحی یا عدم رعایت مقررات ایمنی مربوطه می تواند منجر به تصادفات جدی مانند نشت و انفجار در حین کار شود و در نتیجه تلفات قابل توجهی و خسارات اقتصادی ایجاد شود. بنابراین ، طراحی علمی و پیروی دقیق از استانداردهای ایمنی پیش نیاز برای اطمینان از عملکرد قابل اعتماد مخازن ذخیره سازی است.

2. عوامل کلیدی طراحی
فشار و دما کار

فشار طراحی: طرح باید براساس حداکثر فشار عملیاتی که مخزن می تواند در برابر آن مقاومت کند ، با حاشیه ایمنی کافی.

دمای طراحی: نه تنها باید دمای کار عادی در نظر گرفته شود ، بلکه نوسانات دما در هنگام راه اندازی ، خاموش کردن و شرایط آب و هوایی شدید نیز وجود دارد.

مثال: مخازن ذخیره سازی گاز طبیعی مایع (LNG) باید در دماهای بسیار کم (تقریباً -162 درجه سانتیگراد) کار کنند. بنابراین ، از فولاد یا مواد کامپوزیت کرایوژنیک برای جلوگیری از تصادفات ناشی از شکستگی شکننده استفاده می شود. ویژگی های متوسط ​​ذخیره سازی
اشتعال و انفجار: مخازن ذخیره سازی گاز برای پروپان و بوتان به دستگاه های ضد انفجار و طرح های دقیق آب بندی نیاز دارند.
خوردگی: مایعات خورنده مانند اسید سولفوریک و اسید هیدروکلریک تقاضای بسیار زیادی را بر روی مواد مخزن قرار می دهند ، که اغلب با استفاده از روکش های ضد زنگ یا مقاوم در برابر خوردگی.
سمیت: در هنگام ذخیره گازهایی مانند آمونیاک و کلر ، علاوه بر انتخاب مواد ، پوسته های دو دیواره اضافی یا سیستم های اسپری اضطراری نیز به عنوان اقدامات ایمنی مورد نیاز است.
انتخاب مواد
فولاد کربن: هزینه کم ، مناسب برای دما و فشار طبیعی یا مخازن ذخیره کم فشار ، اما مقاومت در برابر خوردگی ضعیفی دارد.
فولاد ضد زنگ: مقاومت در برابر خوردگی و دما عالی را ارائه می دهد ، مناسب برای صنایعی مانند مواد غذایی ، داروهای و مواد شیمیایی ، اما گران تر است.
فولاد آلیاژ: در محیط های با درجه حرارت بالا و فشار بالا ، مانند مخازن ذخیره سازی دیگ بخار استفاده می شود.
مواد کامپوزیت: در سالهای اخیر ، آنها به طور فزاینده ای در برنامه هایی که نیاز به مواد سبک و مقاوم در برابر خوردگی دارند استفاده شده است.
طراحی ساختاری
ساختارهای مشترک شامل عمودی ، افقی ، کروی و استوانه ای است. مخازن کروی می توانند در برابر فشار داخلی نسبتاً یکنواخت مقاومت کنند و معمولاً برای ذخیره گازهای مایع استفاده می شوند. طراحی ضخامت: بر اساس فرمول های محاسبه ضخامت دیواره (مانند موارد ارائه شده توسط ASME و GB150) ، اطمینان حاصل کنید که ضخامت دیوار می تواند ضمن جلوگیری از زباله های مواد ، از فشار مقاومت کند.
فرآیند جوشکاری: جوش ضعیف ترین پیوند است که نیاز به کنترل کیفیت دقیق و آزمایش غیر مخرب دارد.
تولید و پردازش
کنترل کیفیت جوشکاری: از آزمایش رادیوگرافی (RT) ، آزمایش اولتراسونیک (UT) ، آزمایش نفوذ (PT) و آزمایش ذرات مغناطیسی (MT) برای اطمینان از کیفیت جوش استفاده می شود.
عملیات حرارتی: صفحات فولادی ضخیم برای تسکین استرس و جلوگیری از شکستگی شکننده ، نیاز به عملیات حرارتی کلی دارند.
فرآیندهای تشکیل: برای فرآیندی مانند سیم کشی سرد و فشار داغ ، اطمینان حاصل کنید که صفحه فولادی پس از تشکیل ، ترک یا استرس باقیمانده بیش از حد ایجاد نمی کند.

3. مقررات و استانداردهای ایمنی
استانداردهای بین المللی
ASME Boiler & Pressure Code Code (انجمن مهندسان مکانیک آمریکا): پرکاربردترین کد طراحی کشتی فشار در سراسر جهان ، کل فرآیند طراحی ، ساخت و بازرسی را پوشش می دهد. API 650/620 (موسسه نفت آمریکایی): در درجه اول برای طراحی و ساخت مخازن ذخیره سازی با ظرفیت بزرگ استفاده می شود. API 650 در مورد مخازن فشار جوی اعمال می شود ، در حالی که API 620 در مورد مخازن کرایوژنیک و کم فشار اعمال می شود.

استانداردهای چینی
GB 150 "کشتی های فشار": استاندارد طراحی کشتی فشار هسته چین.
GB/T 151 "مبدلهای حرارتی پوسته و لوله": مقررات دقیق برای کشتی های فشار تبادل گرما.
TSG 21 "مقررات مربوط به نظارت فنی ایمنی کشتی های فشار ثابت": مقررات مدیریت ایمنی از طراحی ، ساخت ، تا بازرسی عملیاتی.

حاشیه ایمنی طراحی

تجزیه و تحلیل استرس: تجزیه و تحلیل عناصر محدود (FEA) برای محاسبه توزیع استرس در مؤلفه های مختلف برای اطمینان از یک عامل ایمنی معقول استفاده می شود.

ملاحظات بار: علاوه بر فشار داخلی ، عوامل خارجی مانند زمین لرزه ، بارهای باد و بارهای برفی نیز باید در نظر گرفته شود.

لوازم جانبی ایمنی

دریچه ایمنی: مانع از کار مخازن تحت فشار بیش از حد می شود.

دیسک پارگی: برای محافظت از مخزن ، فشار را در شرایط شدید آزاد می کند.

فشار سنج و سنج سطح: نظارت بر وضعیت عملیاتی در زمان واقعی. سیستم کنترل خودکار و هشدار: از سنسورها و PLC ها برای فعال کردن نظارت از راه دور و هشدارهای تصادف استفاده می کند.

4. بازرسی و نگهداری
بازرسی قبل از حمل و نقل: شامل یک آزمایش فشار هیدرولیک (برای تأیید ظرفیت تحمل فشار) و یک آزمایش ضد هوایی (برای جلوگیری از نشت) است.
بازرسی ضمن خدمت: از آزمایش ضخامت اولتراسونیک و نظارت بر میزان خوردگی برای ارزیابی تخریب تجهیزات استفاده می شود.
بازرسی دوره ای: بازرسی های منظم و جامع مطابق با قوانین و مقررات (مانند مقررات مربوط به نظارت ایمنی تجهیزات ویژه) مورد نیاز است.
مدیریت چرخه عمر: یک بایگانی کامل چرخه عمر برای مخزن ذخیره سازی ، مستند سازی طراحی ، ساخت ، بهره برداری و داده های نگهداری برای تسهیل ارزیابی ریسک. $ $