یک ظرف بسته مهندسی شده برای نگهداری گازها یا مایعات در فشاری بسیار متفاوت از اتمسفر اطراف، که از مجموعه خاصی از قطعات، مواد، کدها و آزمایشهایی ساخته شده است که با هم مشخص میکنند آیا یک ظرف به عنوان یک مخزن تحت فشار واقعی واجد شرایط است یا خیر.
عبارات جستجویی مانند مخزن تحت فشار چیست، معنی مخزن تحت فشار، و تعریف مخزن تحت فشار، همگی به یک سوال عملی اشاره می کنند: کدام ویژگی یک مخزن معمولی را به یک مخزن تحت فشار تنظیم شده با مهر کد تبدیل می کند. این راهنما به طور کامل به این سوال پاسخ میدهد و از تعریف قانونی و مهندسی از طریق اجزای فیزیکی، مواد، کدهای قابل اجرا، روشهای آزمایش و روالهای بازرسی که کشتی را در طول دهههای خدمت ایمن نگه میدارد، حرکت میکند. مهندسان در حال تحقیق در مورد یک پروژه جدید، تیمهای تدارکاتی که قیمتهای تولیدکننده را مقایسه میکنند، و اپراتورهای کارخانه که برای ممیزی آتی آماده میشوند، همگی تمایل دارند از جهتهای مختلف به این سؤال برسند، اما پاسخ فنی اساسی بدون توجه به اینکه کشتی به کدام صنعت خدمات میدهد یا کد کشوری که برای آن اعمال میشود، یکسان میماند.
تعریف مخزن تحت فشار و ویژگی های اصلی
A مخزن تحت فشار ظروف ساخته شده ای است که برای نگهداری سیال اعم از گاز، بخار یا مایع در فشاری که به طور معنی داری بالاتر یا کمتر از اتمسفر اطراف است، مهندسی و گواهی شده است. طبق اکثر کدهای ملی، یک ظرف زمانی که فشار طراحی داخلی آن از حدود 15 پوند بر اینچ مربع یا حدود 1.03 بار تجاوز کند، و حجم داخلی آن از حداقل تعیین شده، معمولاً حدود 5 فوت مکعب یا 140 لیتر بیشتر شود، به عنوان یک مخزن تحت فشار طبقه بندی می شود، اگرچه آستانه دقیق بسته به حوزه قضایی متفاوت است. بنابراین وقتی کسی می پرسد که یک مخزن تحت فشار چیست یا تعریف مخزن تحت فشار چیست، نسخه کوتاه این است: این یک مرز نگهدارنده فشار است، اندازه، شکل و درجه بندی شده است به طوری که تنش در دیواره های آن تحت بدترین ترکیب فشار، دما و باری که کشتی تا به حال دیده است، به طور ایمن کمتر از مقاومت ماده باقی می ماند.
چهار ویژگی یک مخزن تحت فشار واقعی را از یک تانک معمولی یا اتصالات لوله متمایز می کند.
- یک مرز بسته و نگهدارنده فشار. ظرف به قدری خوب مهر و موم شده است که سیال محتوی نتواند به جز از طریق دهانه ها، دریچه ها یا دستگاه های امدادی طراحی شده خارج شود.
- فشار طراحی و دمای طراحی محاسبه شده هر کشتی دارای حداکثر فشار کاری مجاز است که اغلب به MAWP کوتاه می شود و محدوده دمایی که پوسته و اجزای داخلی آن تحمل می کنند.
- فرآیند طراحی و ساخت تحت کنترل کد. ضخامت دیوار، جزئیات جوش، شکل سر، و تقویت بازشو با استفاده از فرمول های تعیین شده در کد مخزن تحت فشار شناخته شده به جای انتخاب با حدس و گمان محاسبه می شود.
- تست و بازرسی مستند. قبل از اینکه مخزن به کار گرفته شود و در فواصل زمانی پس از آن، تحت آزمایش مخازن تحت فشار، معاینه غیرمخرب و بازرسی رسمی مخازن تحت فشار قرار می گیرد تا تأیید شود که هنوز اساس طراحی اولیه خود را دارد.
شایان ذکر است که املای صحیح مخزن تحت فشار است، اگرچه مخزن فشار نوع آن اغلب در جستارهای جستجو و نوشتن معمولی ظاهر می شود. هر دو اصطلاح به یک کلاس از تجهیزات اشاره دارند، و این راهنما از املای استاندارد در سراسر استفاده میکند و در عین حال به همان سؤال اساسی که هر دو عبارت در جستجوی آن هستند میپردازد.
اجزای فیزیکی که یک مخزن تحت فشار را تشکیل می دهند
آنچه یک مخزن تحت فشار را به معنای واقعی کلمه تشکیل می دهد، مجموع اجزای فیزیکی آن است. هر جزء نقش ساختاری خاصی را ایفا می کند و حذف یا طراحی ناقص هر یک از آنها کشتی را از یک تجهیزات ایمن و مطابق با کد به یک بدهی تبدیل می کند. جدول زیر اجزای اصلی را خلاصه می کند و به دنبال آن نگاه دقیق تری به هر یک می اندازد.
| جزء | تابع | نگرانی طراحی معمولی |
|---|---|---|
| پوسته | بدنه استوانه ای یا کروی که حاوی مایع تحت فشار است | ضخامت دیوار در مقابل تنش حلقه و تنش محوری |
| سر یا کلاه انتهایی | هر انتهای پوسته را میبندد، معمولاً بیضوی، نیمکرهای، توریکرهای یا مسطح | شکل به شدت بر تمرکز استرس و استفاده از مواد تأثیر می گذارد |
| نازل ها و دهانه ها | نقاط اتصال لوله کشی، ابزارآلات، راهروها و دستگاه های امدادی | تقویت موضعی در اطراف هر برش در پوسته |
| پشتیبانی می کند | زینها، دامنها، ساقها یا لنگههایی که وزن و بار کشتی را به فونداسیون منتقل میکنند. | تحلیل ترکیبی فشار، باد، لرزه ای و بار مرده |
| Manway یا Access Ports | اجازه ورود پرسنل برای بازرسی داخلی و تعمیر و نگهداری را می دهد | استحکام بسته شدن پیچ و مهره ای و آب بندی واشر |
| دستگاه های کاهش فشار | دریچه های ایمنی یا دیسک های پاره می شوند که فشار اضافی را قبل از خرابی آزاد می کنند | فشار تنظیم صحیح و ظرفیت تسکین کافی |
| داخلی | سینی ها، بافل ها، پدهای دمیستر، کویل ها یا همزن ها بسته به وظیفه فرآیند | جوش های اتصال و ارتعاش ناشی از جریان |
| عایق و کاپشن | دمای فرآیند را حفظ می کند و از پرسنل محافظت می کند | سازگاری با دسترسی بازرسی |
پوسته و سر
پوسته مرز فشار اصلی است که معمولاً از ورق فولادی به داخل یک سیلندر نورد و جوش داده میشود، اگرچه پوستههای کروی برای ذخیرهسازی گاز بسیار بزرگ استفاده میشوند، زیرا یک کره تنش را به طور یکنواختتر از یک سیلندر توزیع میکند. سرها هر انتهای پوسته را می بندند. یک سر بیضی شکل با نسبت 2 به 1 رایج ترین انتخاب برای کاربردهای فشار متوسط است زیرا هزینه مواد را در مقابل استحکام متعادل می کند، در حالی که سرهای نیمکره ای برای مخازن با فشار بالاتر یا قطر بزرگتر در نظر گرفته می شوند زیرا یک نیمکره ذاتاً قوی ترین شکل برای یک ضخامت معین است. سرهای مسطح ضعیف ترین گزینه در واحد ضخامت هستند و معمولاً به مخازن کم فشار یا انتهای قابل جابجایی یک مخزن کوچک محدود می شوند.
نازل ها، مانوی ها و تقویت کننده ها
هر سوراخی که در پوسته مخزن تحت فشار ایجاد می شود، مواد حامل بار را حذف می کند، که استرس را در اطراف دهانه متمرکز می کند. طراحان با پدهای تقویتکننده، گردنهای نازل آهنگری ضخیمتر یا اتصالات تقویتشده یکپارچه جبران میکنند تا تنش موضعی اطراف هر اتصال در همان حاشیه امن پوسته اطراف باقی بماند. قطر مانوی معمولاً 18 تا 24 اینچ است که به بازرس یا تکنسین اجازه ورود فیزیکی به مخزن را برای بازرسی داخلی، تمیز کردن یا تعمیر می دهد که یکی از مهمترین جزئیات عملی در بازرسی طولانی مدت مخازن تحت فشار است.
پشتیبانی می کند
رگ های افقی معمولاً بر روی دو تکیه گاه زین قرار می گیرند، رگ های عمودی معمولاً روی یک دامن جوش داده شده به سر پایین قرار می گیرند و رگ های کوچکتر ممکن است از پایه های پیچ شده یا بند استفاده کنند. طراحی پشتیبانی نه تنها باید وزن استاتیک کشتی و محتویات آن را در نظر بگیرد، بلکه باید بار باد، بارگذاری لرزهای در مناطق زلزلهخیز و انبساط حرارتی لولههای متصل را نیز در نظر بگیرد.
دستگاه های کاهش فشار و ایمنی
هیچ بحثی در مورد اینکه چه چیزی یک مخزن تحت فشار را تشکیل می دهد بدون کاهش فشار کامل نمی شود. یک شیر اطمینان فنری یا یک دیسک پارگی به هر مخزن فشار تعبیه می شود تا اگر فشار داخلی از حداکثر فشار کاری مجاز بالاتر رفت، مایع اضافی قبل از اینکه پوسته پاره شود، به روشی کنترل شده منفذ می شود. اندازه دستگاه امداد به خودی خود یک محاسبه رسمی است که بر اساس بدترین سناریوی فشار بیش از حد، مانند قرار گرفتن در معرض آتش یا یک خروجی مسدود شده است.
فشار طراحی، فشار عملیاتی و MAWP توضیح داده شده است
هر کسی که بخواهد به طور کامل پاسخ دهد که مخزن تحت فشار چیست، در نهایت با سه اصطلاح فشار مرتبط اما متمایز مواجه میشود، و اشتباه گرفتن آنها یک منبع رایج اشتباهات پرهزینه در طول خرید است. درک تفاوت برای خواندن صحیح پلاک کشتی و تعیین دقیق کشتی جدید ضروری است.
| مدت | معنی آن چیست | چرا اهمیت دارد |
|---|---|---|
| فشار عملیاتی | فشاری که ظرف در شرایط عادی و روزمره فرآیند تجربه می کند | برای اندازه گیری فرآیند استفاده می شود، نه برای اندازه گیری دیواره رگ |
| فشار طراحی | فشار مورد استفاده در محاسبه ضخامت دیوار، معمولاً 10 درصد یا بیشتر بالاتر از فشار عملیاتی تنظیم می شود | حاشیه ای را برای نوسانات عادی فرآیند بدون فشار بیش از حد پوسته فراهم می کند |
| حداکثر فشار کاری مجاز (MAWP) | بالاترین فشار تکمیل شده است، زیرا کشتی ساخته شده می تواند با خیال راحت در دمای معین تحمل کند | فشار تنظیم شیر تسکین را تنظیم می کند و حد قانونی عملکرد را تعیین می کند |
| فشار تست | فشار بالا به طور خلاصه در طول آزمایش هیدرواستاتیک یا پنوماتیک اعمال می شود | قبل از اینکه سیال فرآیند را ببیند، تأیید می کند که کشتی از ظرفیت نامی خود با حاشیه فراتر رفته است |
در عمل، این رابطه تقریباً همیشه به این ترتیب انجام میشود: فشار کاری کمترین است، فشار طراحی بالاتر از آن با حاشیه ایمنی داخلی قرار میگیرد، MAWP از ضخامت ساخته شده محاسبه میشود و معمولاً برابر یا کمی بالاتر از فشار طراحی است، و فشار تست در طول آزمایش مخزن تحت فشار بالاترین فشار را دارد، معمولاً 1.3 برابر MAWP برای آزمایش هیدرواستاتیک تحت قوانین ASME. پلاک کشتی که دارای MAWP کمتر از فشار عملیاتی فرآیند است، نشان دهنده عدم تطابق جدی است که باید قبل از استفاده از کشتی اصلاح شود.
دما تصویر را پیچیده تر می کند زیرا اکثر فولادها با افزایش دما استحکام مجاز خود را از دست می دهند، بنابراین یک ظرف منفرد اغلب چندین مقدار MAWP را حمل می کند، یکی برای هر باند دمایی درج شده در پلاک آن. اپراتور که کشتی را داغتر از دمای مربوط به یک MAWP معین می کند، به طور موثر در خارج از پوشش تایید شده کشتی کار می کند، حتی اگر قرائت گیج فشار قابل قبول به نظر برسد.
انواع مخازن تحت فشار
اصطلاح مخازن تحت فشار خانواده وسیعی از تجهیزات را پوشش می دهد. درک دستههای اصلی کمک میکند تا روشن شود که چرا مخزن مخزن تحت فشار که برای هوای فشرده استفاده میشود بسیار متفاوت از یک ستون تقطیر بلند یا مخزن تحت فشار راکتور هستهای به نظر میرسد، حتی اگر هر سه تعریف اساسی یکسان دارند.
ذخیره سازی Vessels and Tanks
هوای فشرده، پروپان، آمونیاک یا سایر گازها و مایعات را تحت فشار ذخیره کنید. مخزن مخزن تحت فشار برای هوای فشرده، نوعی است که بیشتر مردم به طور مستقیم با آن مواجه می شوند، اغلب استوانه ای با سرهای نیمکره ای یا بیضوی.
راکتورها
حاوی واکنشهای شیمیایی، پتروشیمی یا دارویی در فشار و دمای کنترلشده، اغلب با همزن، ژاکت و کویل داخلی.
مبدل های حرارتی
مبدل های پوسته و لوله سیال تحت فشار را در سمت پوسته و لوله نگه می دارند در حالی که حرارت را بین دو جریان فرآیند منتقل می کنند.
جداکننده ها و ستون ها
ستونهای تقطیر، درامهای ضربهای و جداکنندهها، مخلوطهای چند فازی را تحت فشار، اغلب با سینیهای داخلی یا بستهبندی کنترل میکنند.
دیگ بخار
تولید بخار تحت فشار برای تولید برق یا گرمایش صنعتی، مشروط به برخی از سختگیرانهترین کدهای ساخت در هر نوع کشتی.
مخازن حمل و نقل و بار
تانکرهای جادهای، واگنهای ریلی و مخازن باری دریایی که گازهای تحت فشار یا گازهای نفتی مایع را بین مکانها جابهجا میکنند.
مخازن تحت فشار نیز بر اساس ساخت دیوار طبقه بندی می شوند. یک رگ تک جداره دارای یک پوسته پیوسته است. یک ظرف ژاکت دار دارای یک پوسته بیرونی در اطراف پوسته فرآیند است تا یک محیط گرمایشی یا خنک کننده را به گردش درآورد. یک ظرف چند لایه یا زخمی دیوار را از چندین لایه نازک صفحه یا سیم زخمی تحت کشش می سازد، تکنیکی که برای خدمات آمونیاکی یا هیدروژنی با فشار بسیار بالا استفاده می شود زیرا در برابر شکست شکننده بهتر از یک صفحه ضخیم مقاومت می کند.
طبقه بندی مخازن تحت فشار بر اساس طبقه بندی ساخت و ساز
فراتر از عملکرد، کدها همچنین مخازن تحت فشار را بر اساس سختی ساخت و ساز طبقه بندی می کنند و این طبقه بندی مستقیماً بر روش های آزمایش مخازن تحت فشار و فواصل بازرسی اعمال می شود. به عنوان مثال، تحت چارچوب ASME، کشتیها به بخشهایی دستهبندی میشوند که حاشیه طراحی را در مقابل الزامات ساخت و بررسی معاوضه میکنند.
| طبقه بندی | حاشیه طراحی معمولی | ساخت و سطح آزمون |
|---|---|---|
| بخش 1 ASME بخش هشتم | ضریب ایمنی استاندارد، تقریباً 3.5 در برابر مقاومت کششی نهایی | آزمایش جوش استاندارد، مناسب برای اکثر خدمات صنعتی عمومی |
| بخش 2 ASME بخش هشتم | ضریب ایمنی کاهش یافته، تقریباً 3.0، اجازه می دهد دیوارهای نازک تر برای فشار یکسان | تجزیه و تحلیل طراحی دقیق تر، رادیوگرافی کامل، و محاسبات تنش دقیق تر |
| بخش 3 ASME بخش VIII | برای خدمات فشار بسیار بالا بالای حدود 10000 psi رزرو شده است | تجزیه و تحلیل مکانیک شکست پیشرفته و آزمایش غیر مخرب گسترده |
اعداد تقسیم کمتر عموماً به معنای قوانین طراحی سادهتر و پوسته ضخیمتر و محافظهکارانهتر است، در حالی که اعداد تقسیمبندی بالاتر امکان ساخت سبکتر و کارآمدتر را در ازای تحلیلهای مهندسی دقیقتر و آزمایشهای گستردهتر در طول ساخت میدهد. خریدارانی که یک کشتی جدید را مشخص می کنند باید تأیید کنند که کدام بخش اعمال می شود، زیرا هم هزینه ساخت اولیه و هم بار بازرسی طولانی مدت را تغییر می دهد.
کشتیها همچنین گاهی اوقات بهطور غیررسمی بر اساس محدوده فشار گروهبندی میشوند، که به توضیح اینکه چرا پاسخ به طراحی مخزن تحت فشار میتواند بسیار متفاوت به نظر برسد از یک پروژه به پروژه دیگر کمک میکند.
- مخازن کم فشار، معمولاً کمتر از 150 psi، بسیاری از برنامههای ذخیرهسازی و کم خطر را پوشش میدهد که در آن ضخامت دیوار بیشتر از طریق جابجایی و خوردگی کمک میکند تا فشار به تنهایی.
- مخازن فشار متوسط، تقریباً 150 تا 1000 psi، اکثر کاربردهای عمومی شیمیایی، غذایی و هوای فشرده را پوشش می دهد.
- مخازن فشار قوی، بالاتر از تقریباً 1000 psi، در پردازش گاز، خدمات هیدروژن و کاربردهای خاص راکتور رایج هستند و معمولاً به دیوارههای ضخیمتر، اجزای آهنگری و آزمایشهای دقیقتر نیاز دارند.
کدهای طراحی و استانداردهای حاکم بر مخازن تحت فشار
یک کانتینر تنها زمانی به عنوان یک مخزن تحت فشار تایید شده به حساب می آید که طبق یک کد شناخته شده طراحی، ساخته و مهر شود. این کدها تنش مجاز برای هر ماده، فرمول ضخامت پوسته و هد، قوانین جوشکاری و عملیات حرارتی و آزمایشات لازم قبل از راه اندازی را تعیین می کنند.
| کد یا استاندارد | منطقه | دامنه |
|---|---|---|
| ASME BPVC بخش هشتم | ایالات متحده و به طور گسترده در سراسر جهان پذیرفته شده است | قوانین طراحی، ساخت و بازرسی برای مخازن تحت فشار پخته نشده |
| PED 2014/68/EU | اتحادیه اروپا | ارزیابی انطباق و الزامات نشان CE برای تجهیزات تحت فشار |
| EN 13445 | اروپا | طراحی دقیق و استاندارد ساخت مخازن تحت فشار پخته نشده |
| GB 150 و TSG 21 | چین | قوانین ملی طراحی، ساخت و نظارت برای مخازن تحت فشار |
| AS 1210 | استرالیا و نیوزلند | استاندارد طراحی و ساخت مخازن تحت فشار |
| JIS B 8265 | ژاپن | استاندارد ساخت مخازن تحت فشار در صنایع عمومی |
این کدها بر اساس منطق مهندسی هسته یکسانی همگرا می شوند، حتی اگر کاغذ بازی بر اساس کشور متفاوت باشد. ضخامت دیوار از فشار طراحی، قطر مخزن، تنش مجاز ماده انتخابی و ضریب کارایی اتصال محاسبه میشود که نشاندهنده چگونگی بررسی دقیق جوشها است. ظرفی که با رادیوگرافی کامل جوش داده میشود، بازده مفصل بالاتری را به دست میآورد، که میتواند پوسته نازکتر، سبکتر و کمهزینهتری را برای فشار طراحی یکسان ایجاد کند.
مواد مورد استفاده در ساخت مخازن تحت فشار
انتخاب ماده تأثیر مستقیمی بر آنچه که مخزن تحت فشار را تشکیل می دهد دارد زیرا تنش مجاز ماده انتخابی حداقل ضخامت دیواره را برای فشار طراحی معین تعیین می کند. ورق فولادی کربن، که معمولاً گریدهایی مانند SA 516 در سیستم ASME است، انتخاب پیش فرض برای خدمات عمومی است زیرا استحکام، جوش پذیری و هزینه خوبی را با هم ترکیب می کند. فولادهای کم آلیاژ کروم یا مولیبدن را برای خدمات دمای بالاتر اضافه می کنند. فولادهای زنگ نزن، به ویژه گریدهای 304 و 316، در برابر خوردگی در فرآوری مواد غذایی، دارویی و شیمیایی مقاوم هستند. برای خدمات برودتی یا هیدروژنی، فولادهای ریز دانه یا آلیاژهای نیکل از شکستگی شکننده در دمای پایین جلوگیری می کنند.
| خانواده مادی | سرویس معمولی | ویژگی کلید |
|---|---|---|
| ورق فولاد کربنی | ذخیره سازی عمومی گاز و مایعات صنعتی | استحکام مقرون به صرفه برای فشار و دمای متوسط |
| فولاد کم آلیاژ | پالایشگاه و مخازن فرآیند با دمای بالا | در دمای بالا استحکام خود را حفظ می کند |
| فولاد ضد زنگ 304 یا 316 | فرآوری مواد غذایی، دارویی، شیمیایی | مقاومت در برابر خوردگی و بهداشت |
| فولاد ضد زنگ دوبلکس | خدمات شیمیایی فراساحلی و بسیار خورنده | استحکام بالا همراه با مقاومت در برابر کلرید |
| آلیاژهای نیکل | خدمات برودتی و خوردگی شدید | چقرمگی در دمای بسیار پایین |
| کامپوزیت یا FRP | مخازن ذخیره خورنده کم فشار | وزن سبک و مقاومت در برابر خوردگی |
فراتر از مواد پایه، میزان خوردگی به حداقل ضخامت محاسبه شده اضافه می شود تا کشتی بتواند مقدار کمی و قابل پیش بینی از مواد دیواره را در طول عمر خود بدون افت کمتر از مقاومت مورد نیاز از دست بدهد. مقدار مجاز خوردگی معمولی بسته به سیال سرویس و عمر طراحی کشتی از حدود 1.5 تا 3 میلی متر متغیر است.
تست مخزن تحت فشار: تایید طراحی قبل از راه اندازی
آزمایش مخازن تحت فشار مرحله رسمی است که ثابت می کند یک مخزن ساخته شده در واقع روشی را که محاسبات طراحی پیش بینی شده انجام می دهد. هیچ کشتی بدون گذراندن حداقل یکی از روش های آزمایش زیر در خدمت قرار نمی گیرد و بیشتر کشتی ها به ترتیب از چندین مورد از آنها عبور می کنند.
تست هیدرواستاتیک
ظرف کاملاً با آب پر می شود و تا سطحی بالاتر از فشار طراحی خود تحت فشار قرار می گیرد که معمولاً 1.3 برابر حداکثر فشار کاری مجاز طبق قوانین ASME است، سپس برای مدت معینی نگه داشته می شود تا بازرسان نشت، تغییر شکل دائمی یا نقص جوش را بررسی کنند. آب به جای گاز استفاده می شود زیرا آب تقریباً تراکم ناپذیر است، بنابراین اگر شکافی در طول آزمایش باز شود، آزاد شدن انرژی ذخیره شده بسیار کوچکتر و ایمن تر از گاز فشرده است.
تست پنوماتیک
هنگامی که آب نامناسب است، برای مثال زمانی که رطوبت کمی فرآیند را آلوده می کند یا زمانی که کشتی نمی تواند وزن اضافی یک پر آب را تحمل کند، آزمایش پنوماتیک به جای آن از هوای فشرده یا نیتروژن استفاده می کند. از آنجایی که گاز فشرده انرژی بسیار بیشتری نسبت به آب در فشار یکسان ذخیره میکند، آزمایش پنوماتیک به کنترلهای ایمنی دقیقتر، نظارت از راه دور و نسبت فشار تست پایینتر، معمولاً حدود 1.1 برابر فشار طراحی نیاز دارد.
معاینه غیر مخرب
در کنار تست فشار، چندین روش غیر مخرب بدون آسیب رساندن به کشتی، عیوب پنهان را بررسی میکنند.
- تست رادیوگرافی از اشعه ایکس یا اشعه گاما برای آشکار کردن عیوب داخلی جوش مانند تخلخل، گنجاندن سرباره یا عدم همجوشی استفاده می کند.
- تست اولتراسونیک امواج صوتی را از طریق مواد می فرستد تا ترک های داخلی را تشخیص دهد و ضخامت دیواره باقی مانده را در بازرسی بعدی اندازه گیری کند.
- آزمایش ذرات مغناطیسی ترک های سطحی و نزدیک سطح را در مواد فرومغناطیسی پیدا می کند.
- تست نفوذ مایع ترک های ریز شکسته سطحی را بر روی مواد مغناطیسی و غیر مغناطیسی نشان می دهد.
- شناسایی مواد مثبت تأیید می کند که آلیاژ نصب شده در واقع با آلیاژ مشخص شده در طرح مطابقت دارد.
تست اثبات و انفجار
برای طرحهای نمونه اولیه یا پیکربندیهای غیرمعمول، برخی از تولیدکنندگان یک آزمایش اثبات را بر روی یک ظرف نمونه انجام میدهند، و آن را تحت فشار قرار میدهند تا تأیید نشود که فشار انفجار واقعی از حاشیه تئوری موجود در فرمولهای کد بیشتر است. این امر برای کشتیهای تولید انبوه کوچک، مانند سیلندرهای گاز فشرده، بیشتر از کشتیهای فرآوری سفارشی بزرگ رایج است.
این مجموعه از روشهای آزمایش مخزن تحت فشار با هم، چیزی است که به بازرس اجازه میدهد تا گزارش دادههای ساخت را امضا کند و مهر کد رسمی را اعمال کند، که سندی است که به طور رسمی تأیید میکند که کشتی برای راهاندازی ایمن است.
بازرسی مخازن تحت فشار در حین سرویس
آزمایش یک بار قبل از راه اندازی انجام می شود، اما بازرسی مخازن تحت فشار برای کل عمر عملیاتی تجهیزات ادامه می یابد. بازرسی منظم چیزی است که سال به سال یک کشتی را ایمن نگه می دارد، زیرا خوردگی، خستگی و آسیب مکانیکی به آرامی جمع می شوند و به ندرت از بیرون قابل مشاهده هستند.
انواع بازرسی در سرویس
- بازرسی بصری خارجی پوسته بیرونی، تکیه گاه ها، ژاکت عایق، اتصالات نازل و شیر تسکین را از نظر خوردگی، خرابی پوشش یا آسیب فیزیکی بررسی می کند.
- بازرسی بصری داخلی از طریق راهرو با کشتی از سرویس خارج شده، تمیز شده و بدون گاز تایید شده انجام می شود و مستقیماً به سطح پوسته داخلی، جوش ها و قسمت های داخلی نگاه می کند.
- بررسی ضخامت اندازه گیری ضخامت اولتراسونیک در نقاط شبکه ثابت نرخ خوردگی را در طول زمان ردیابی می کند و عمر باقیمانده را پیش بینی می کند.
- تست دستگاه امدادی دریچه های ایمنی در فواصل زمانی تعیین شده توسط کد یا توسط شرکت عامل برداشته می شوند، تست می شوند و مجددا تایید می شوند.
- تناسب اندام برای ارزیابی خدمات هنگامی که یک نقص مانند یک منطقه خورده یا یک ترک پیدا می شود، محاسبات مهندسی تعیین می کند که آیا کشتی می تواند با خیال راحت به کار خود ادامه دهد، نیاز به تعمیر دارد یا باید به فشار کمتری کاهش یابد.
فواصل بازرسی معمولی
| نوع بازرسی | فاصله معمولی | هدف |
|---|---|---|
| بصری خارجی | سالانه | زود خوردگی سطح و آسیب مکانیکی را بگیرید |
| بررسی بصری و ضخامت داخلی | هر 3 تا 10 سال، بر اساس نرخ خوردگی | تأیید کنید که ضخامت پوسته و سر بالاتر از حداقل مورد نیاز باقی بماند |
| تست شیر تسکین دهنده | هر 1 تا 5 سال بسته به خدمات | اطمینان حاصل کنید که شیر در فشار تنظیم شده صحیح باز می شود |
| ارزیابی مجدد کامل غیر مخرب | در گردش عمده یا بعد از هر تعمیر | ترک خوردگی، تخریب جوش یا خستگی مواد را تشخیص دهید |
نهادهای نظارتی و بیمهگران عموماً میخواهند که هر مخزن تحت فشار ثبت شود، یک شماره شناسایی منحصربفرد به آن اختصاص داده شود و توسط یک بازرس مجاز در یک برنامه زمانبندی مستند بازرسی شود. نادیده گرفتن یا تأخیر در بازرسی مخازن تحت فشار یکی از رایج ترین علل ریشه ای است که پس از خرابی تجهیزات تحت فشار صنعتی شناسایی می شود، به همین دلیل است که اپراتورهای مسئول برنامه بازرسی را به عنوان یک تعهد ثابت به جای یک دستورالعمل انعطاف پذیر در نظر می گیرند.
برنامه های کاربردی در سراسر صنایع
از آنجایی که این تعریف گسترده است، مخازن تحت فشار تقریباً در هر صنعت سنگین ظاهر می شوند، که هر کدام نوع مخازن و شرایط خدماتی خود را دارند.
| صنعت | نوع کشتی رایج | مایع معمولی حاوی |
|---|---|---|
| نفت و گاز | جداکننده، درام ضربه ای، اسکرابر گاز | نفت خام، گاز طبیعی، آب تولیدی |
| پردازش شیمیایی | راکتورها, storage tanks | اسیدها، حلالها، گازهای صنعتی |
| تولید برق | دیگ بخار, steam drums, deaerators | آب تغذیه بخار و دیگ بخار |
| غذا و نوشیدنی | مخازن اختلاط و CIP | هوای فشرده، CO2، مایعات فرآیندی |
| دارویی | استریل کننده ها، اتوکلاوها، راکتورها | بخار، آب تصفیه شده، گازهای فرآیندی |
| تصفیه آب | فیلترهای فشار، گیرنده های هوا | هوای فشرده، آب تصفیه شده |
| کشاورزی و کود | کره های ذخیره آمونیاک | آمونیاک بدون آب |
برای مثال، یک مخزن مخزن تحت فشار که هوای فشرده را به یک ایستگاه پمپاژ کف کارخانه میرساند، باید همان منطق طراحی اساسی یک کره ذخیرهسازی آمونیاک بسیار بزرگتر را داشته باشد، حتی اگر این دو به نظر هیچگونه شبیه به هم نباشند و در فشارهای بسیار متفاوت کار کنند.
ملاحظات ایمنی و پیشگیری از شکست
درک اینکه چه چیزی مخازن تحت فشار را تشکیل می دهد همچنین به معنای درک چگونگی خرابی مخازن است، زیرا هر قانون طراحی و روال بازرسی برای جلوگیری از یکی از تعداد کمی از حالت های خرابی وجود دارد.
- فشار بیش از حد فشار از MAWP به دلیل مسدود شدن خروجی، واکنش فرار یا قرار گرفتن در معرض آتش به بالای MAWP میرود. دستگاه های امدادی با اندازه صحیح دفاع اولیه هستند.
- نازک شدن خوردگی. خوردگی داخلی یا خارجی به تدریج ضخامت دیواره را به کمتر از حداقل مورد نیاز کاهش می دهد، به همین دلیل است که بررسی ضخامت در بازرسی مخازن تحت فشار نقش اساسی دارد.
- ترک خوردگی خستگی. چرخه فشار یا دما مکرر باعث شروع و رشد ترک در نقاط تمرکز تنش، معمولاً نزدیک نازل ها یا انگشتان جوش می شود.
- شکستگی شکننده. در دمای پایین، برخی از فولادها شکلپذیری خود را از دست میدهند و میتوانند بهجای تغییر شکل در ابتدا، ناگهان شکسته شوند، به همین دلیل است که انتخاب مواد و آزمایش ضربه برای سرویس سرد اهمیت دارد.
- عیوب جوش. تخلخل، همجوشی ناقص، یا ترک هیدروژن در یک جوش، استحکام موضعی را کاهش می دهد، به همین دلیل است که آزمایش رادیوگرافی و اولتراسونیک به طور خاص جوش ها را هدف قرار می دهد.
یک کشتی به خوبی طراحی شده، به درستی آزمایش شده و به طور مداوم بازرسی می شود، هر یک از این حالت های خرابی را با حاشیه ایمنی گسترده کنترل می کند، دقیقاً به همین دلیل است که کدها به جای هر معیاری به تنهایی، بر بسته ترکیبی محاسبه طراحی، کنترل مواد، آزمایش مخزن تحت فشار و بازرسی مداوم اصرار دارند.
نحوه تعیین مخزن تحت فشار هنگام سفارش
خریدارانی که درک می کنند مخزن تحت فشار چه چیزی را تشکیل می دهد، موقعیت بهتری برای نوشتن مشخصاتی دارند که یک سازنده بتواند در اولین بار به طور دقیق نقل قول کند. اطلاعات از دست رفته یکی از شایع ترین دلایل قیمت گذاری با تاخیر، قیمت گذاری نادرست و دوباره کاری در طول ساخت است. چک لیست زیر اطلاعاتی را پوشش می دهد که یک سازنده با صلاحیت قبل از شروع کار طراحی به آن نیاز دارد.
- سیال سرویس و خواص آن ترکیب شیمیایی، خورندگی و قابل اشتعال یا سمی بودن سیال همگی بر انتخاب مواد و مقررات ایمنی تأثیر میگذارند.
- فشار طراحی و دمای طراحی هم حداکثر و هم برای برخی خدمات، حداقل دمایی که کشتی باید تحمل کند.
- حجم داخلی یا ابعاد ظرف. یا ظرفیت هدف یا قطر و طول ترجیحی، زیرا این دو پس از تعیین ضخامت دیوار به هم متصل می شوند.
- جهت گیری و پشتیبانی. افقی روی زین، عمودی روی دامن، یا عمودی روی پاها، همراه با هر محدودیتی برای فونداسیون خاص سایت.
- کد و حوزه قضایی قابل اجرا ASME، PED، GB 150 یا استاندارد دیگری، زیرا این روش محاسبه، مهر مورد نیاز و مدارکی را که خریدار دریافت خواهد کرد تعیین می کند.
- میزان خوردگی و عمر مفید مطلوب. عمر طراحی اعلام شده، معمولاً 15 تا 30 سال، به سازنده کمک می کند تا حد مجاز خوردگی مناسب را انتخاب کند.
- برنامه نازل. تعداد، اندازه، درجه بندی، و جهت هر اتصال برای لوله کشی، ابزارآلات و راهرو.
- درمان سطحی پوشش داخلی، پوشش خارجی یا الزامات عایق بر اساس محیط خدمات.
- تست و مدارک مورد نیاز تأیید آزمایش مخزن تحت فشار هیدرواستاتیک یا پنوماتیک، پوشش معاینه غیرمخرب مورد نیاز، و فرمت گزارش دادههای نهایی ساخت.
کار بر روی این فهرست قبل از درخواست قیمت، مقایسه پیشنهادات از تولیدکنندگان مختلف را بر اساس یکسان بسیار آسانتر میکند، زیرا مشخصات مبهم تمایل به تولید مظنههای مبهم دارند که فقط دامنه واقعی و هزینه واقعی آنها را زمانی که ساخت در حال انجام است نشان میدهد.
انتخاب سازنده ای که بفهمد یک مخزن تحت فشار به چه چیزی نیاز دارد
از آنجایی که یک مخزن تحت فشار تنها زمانی مطابق طراحی عمل می کند که هر مرحله، از انتخاب مواد تا جوشکاری، عملیات حرارتی، آزمایش و مستندسازی، به درستی اجرا شود، انتخاب سازنده به همان اندازه که انتخاب کد اهمیت دارد. Beloni (Jiangsu) Pump Manufacturing Co., Ltd یک تولید کننده تجهیزات صنعتی با تجربه مستقر در جیانگسو، چین است که مخازن تحت فشار و سیستم های پمپ را برای تصفیه آب، پردازش صنعتی و کاربردهای جابجایی مایعات تولید می کند. این شرکت محاسبات طراحی مطابق با کد، روشهای جوشکاری کنترلشده و آزمایش مخزن تحت فشار مستند را برای هر واحدی که تولید میکند اعمال میکند و به خریداران گزارش دادههای ساخت قابل ردیابی را در کنار تجهیزات فیزیکی ارائه میدهد.
سوالات متداول
Q1 مخزن تحت فشار به زبان ساده چیست؟
مخزن تحت فشار یک ظرف مهر و موم شده است که برای نگهداری ایمن گاز یا مایع در فشاری متفاوت از فشار معمولی اتمسفر، با استفاده از ضخامت دیواره محاسبهشده، دهانههای تقویتشده و یک مهر کد ساخته شده و تأیید شده است که طراحی، ساخت و آزمایش صحیح آن را تأیید میکند.
Q2 تفاوت بین مخزن تحت فشار و مخزن معمولی چیست؟
یک مخزن ذخیره اتمسفر، مایع را اساساً با فشاری برابر با هوای اطراف نگه می دارد، بنابراین دیواره های آن فقط باید در برابر وزن مایع مقاومت کنند. یک مخزن تحت فشار علاوه بر این باید در برابر فشار داخلی محتویات خود مقاومت کند، که نیاز به محاسبات ضخامت بر اساس کد، دستگاه های کاهش فشار و آزمایش مخزن تحت فشار رسمی دارد که یک مخزن اتمسفر به آن نیاز ندارد.
Q3 منظور از مخازن تحت فشار در مقررات صنعتی چیست؟
در زبان مقرراتی، معنای مخزن تحت فشار عموماً به هر ظرفی بالاتر از آستانه فشار و حجم تعریف شده اشاره دارد که تحت بررسی اجباری طراحی، ثبت، بازرسی دوره ای و الزامات شیر تخلیه است که توسط مرجع قضایی دیگ بخار و مخزن تحت فشار اعمال می شود.
Q4 بازرسی مخازن تحت فشار هر چند وقت یکبار باید انجام شود
بازرسی بصری خارجی معمولاً سالانه انجام میشود، در حالی که بررسیهای داخلی و بررسی ضخامت معمولاً هر سه تا ده سال یکبار بسته به نرخ خوردگی سرویس خاص انجام میشود، دریچههای امداد بر اساس برنامه جداگانه خود آزمایش میشوند.
Q5 چه آزمایش مخازن تحت فشار قبل از ورود یک کشتی جدید مورد نیاز است
تقریباً همه مخازن تحت فشار جدید، قبل از اینکه یک بازرس مجاز گزارش دادههای ساخت را امضا کند و کشتی مهر کد خود را دریافت کند، تحت آزمایش هیدرواستاتیک در فشاری بالاتر از فشار طراحی خود، همراه با بررسی غیرمخرب جوشها قرار میگیرند.
Q6 آیا مخزن هوای فشرده یک مخزن تحت فشار در نظر گرفته می شود
بله. گیرنده هوای فشرده یکی از متداولترین نمونههای مخزن مخزن تحت فشار است و در بیشتر حوزههای قضایی باید همان کد طراحی، آزمایش و بازرسی دورهای را مانند مخازن فرآیند بزرگتر زمانی که از حداقل آستانه فشار و حجم فراتر رفت، برآورده کند.
Q7 آیا مخزن فشار املای صحیحی دارد؟
نه. املای صحیح مخزن تحت فشار با یک L است. نوع L دوگانه یک اشتباه تایپی رایج است، اما هر دو املا به یک نوع ظرف تحت فشار اشاره دارد که در این راهنما توضیح داده شده است.
Q8 توصیف مخزن تحت فشار که یک بازرس در طول بررسی به دنبال آن است چیست؟
شرح مخزن تحت فشار بازرس معمولاً دادههای پلاک، فشار و دما طراحی، مشخصات مواد، قرائتهای ضخامت دیوار، خوردگی یا آسیب قابل مشاهده، وضعیت دستگاه امداد و تاریخ بازرسی مورد نیاز بعدی را ثبت میکند که همگی با گزارش دادههای ساخت اصلی بررسی میشوند.
Q9 مخزن تحت فشار برای چه در یک سایت صنعتی معمولی استفاده می شود؟
در اکثر سایتهای صنعتی، مخزن تحت فشار برای ذخیره هوای فشرده یا گاز فرآیند، جداسازی سیالات چند فازی، اجرای یک واکنش شیمیایی تحت فشار و دمای کنترلشده، یا انتقال حرارت بین دو جریان، با وظیفه دقیق بسته به کارخانه و فرآیندی که از آن پشتیبانی میکند، استفاده میشود.
Q10 آیا می توان یک مخزن تحت فشار را به جای تعویض پس از یافتن نقص تعمیر کرد
در بسیاری از موارد بله. اگر در بازرسی، خوردگی موضعی یا یک ترک کوچک مشاهده شود، مهندسان میتوانند برای ارزیابی خدمات، یک تناسب را انجام دهند و اگر نقص در محدوده قابل قبول باشد، اجازه تعمیر جوش مطابق با کد یا صفحه دوبرنده را به جای از بین بردن مخزن بدهند، و پس از آن مجدداً آزمایش غیرمخرب مربوطه برای تأیید صحیح بودن تعمیر انجام شود.
Q11 چه کسی واجد شرایط تأیید نتایج آزمایش مخازن تحت فشار است
آزمایش مخازن تحت فشار و علامتگذاری ناشی از آن معمولاً تحت نظارت یک بازرس مجاز انجام میشود که دارای مدرک معتبری است، که اغلب از طرف یک بیمهگر یا یک حوزه قضایی دولتی کار میکند، و امضای آنها در گزارش دادههای تولید چیزی است که نتیجه آزمایش را از نظر قانونی معتبر میسازد.
نتیجه گیری
آنچه که یک مخزن تحت فشار را تشکیل می دهد هرگز یک ویژگی واحد نیست بلکه یک سیستم کامل است: پوسته و سرهای محاسبه شده، نازل های تقویت شده، تکیه گاه های کافی، دستگاه امدادی به درستی تنظیم شده، مواد مناسب برای سرویس، ساخت با کد شناخته شده، آزمایش مخزن تحت فشار مستند قبل از راه اندازی، و بازرسی منظم مخازن تحت فشار در طول عمر کاری آن. رد شدن از هر یک از پیوندها در آن زنجیره، یک مخزن تحت فشار تایید شده را به یک ظرف تأیید نشده و بالقوه خطرناک تبدیل می کند. چه تجهیزات مورد بحث یک مخزن مخزن تحت فشار کوچک باشد که یک خط هوای فشرده را تغذیه می کند یا یک راکتور فرآیند بزرگ، همان منطق زیربنایی اعمال می شود، و همکاری با سازنده ای که هر یک از این الزامات را اجباری می داند، مانند Beloni (Jiangsu) Pump Manufacturing Co., Ltd، مستقیم ترین راه برای اطمینان از اینکه یک کشتی واقعاً به روشی که تعریف می کند عمل می کند، است. خریدارانی که این تصویر کامل را در ذهن نگه میدارند، به جای تمرکز بر قیمت، به طور مداوم به تجهیزاتی میرسند که طولانیتر کار میکنند، بازرسی را با یافتههای کمتری پشت سر میگذارند و هزینه کمتری برای کارکرد در طول عمر کامل آن دارند.



.jpg)















TOP