مخزن تحت فشار چیست؟
مخزن تحت فشار Pressure Vessels در پایپینگ محفظه‌ای بسته و ضد نشت است که برای نگهداری سیالات در فشاری متفاوت از فشار محیط طراحی شده است. انواع مخازن تحت فشار برای تحمل فشار داخلی بسیار بالاتر یا کمتر از فشار محیط کاربرد دارند. این مخزن ها معمولاً به شکل استوانه‌ای یا کروی ساخته می‌شوند. انواع مخزن تحت فشار معمولاً از فولاد کربنی یا فولاد ضدزنگ هستند و از طریق جوشکاری صفحات فولادی مونتاژ می‌شوند. همچنین مخازن تحت فشار با مواد دیگری مانند آلومینیوم، مس یا غیر فلزات در برخی شرایط خاص در پایپینگ و تاسیسات لوله‌کشی استفاده می‌شوند. بیشتر مخزن های تحت فشار دارای سیلندرهای بلند در دو انتهای محفظه هستند، اما کل مجموعه شکل یک کره یا مخروط را به خود می‌گیرد.
این بخش از دانستنی‌های آهن نرخ به یکی از تجهیزات لوله کشی؛یعنی مخزن تحت فشار Pressure Vessels در پایپینگ و انواع مخازن تحت فشار و کاربردها اختصاص دارد.
در این مقاله می‌خوانید:
- انواع مخازن تحت فشار کدام‌اند؟
- ساختار مخزن تحت فشار در پایپینگ
- برای طراحی مخزن تحت فشار چه اطلاعاتی نیاز هست؟
- اجزای مخازن تحت فشار
- کدها و استانداردهای پایپینگ برای طراحی مخازن تحت فشار
- متریال ساخت مخزن تحت فشار در لوله کشی صنعتی یا پایپینگ
- کاربردهای مخزن تحت فشار
انواع مخازن تحت فشار کدام‌اند؟
مخزن تحت فشار Pressure Vessels بخشی از تجهیزات لوله کشی محسوب می‌شود که در لوله کشی فرایندی Process Piping و پایپینگ نقش مهمی در صنایع دارد. انواع مخازن تحت فشار بر اساس ویژگی‌های متفاوتی، دسته‌بندی‌های گوناگونی دارند که هر بخش را جداگانه یادآور می‌شویم.
مخزن های تحت فشار بر اساس شیوهٔ نصب به دو گروه زیر طبقه‌بندی می‌شوند:
- مخزن تحت فشار عمودی Vertical pressure vessel
- مخزن فشار افقی Horizontal Pressure Vessel
همچنین تکیه‌گاه‌های مختلفی برای پشتیبانی از مخازن تحت فشار وجود دارد که با عنوان ساپورت مخزن در نوع کاربری تفاوت ایجاد می‌کند:
- ساپورت لاگ Lug Support
- تکیه‌گاه حلقه‌ای Ring Support
- تکیه‌گاه دامنی Skirt Support
- تکیه‌گاه پایه‌ای Leg Support
- ساپورت نشیمن زینی یا سادل Saddle Support
ساپورت های مخزن تحت فشار نیز باید به‌گونه‌ای طراحی شوند که در برابر لرزه و تنش‌های بیرونی دیگر به‌خوبی مقاومت کنند. تکیه‌گاه‌های مخازن تحت فشار همچنین یک وسیله متداول پشتیبانی برای مخزن های عمودی هستند که بر روی تیرهای ایستاده و بلندی نصب می‌شوند.خواندن مقاله ساپورت لوله pipe support در پایپینگ – انواع ساپورت لوله و کاربردها در لوله کشی صنعتی می‌تواند اطلاعات مفید تکمیلی به شما بدهد.
انواع مخزن های تحت فشار بر اساس نوع انتهای متصل به انشعابات به این صورت طبقه‌بندی می‌شوند:
- مخزن با انتهای بسته Dish ends
- مخزن با انتهای مخروطی شکل Conical ends
- مخزن با انتهای صاف Flat Ends
نمونه‌هایی از برخی از مخازن تحت فشار که به طور گسترده در پایپینگ صنایع مختلف مورداستفاده قرار می‌گیرند عبارت‌اند از:
- ستون ها columns
- بویلرها boilers
- جداکننده ها separators
- درام های ضربه ای knock-out drums
- برج ها Towers
- مخازن گلوله‌ای Bullet Tanks
- راکتورها Reactors
- مبدل های حرارتی Heat Exchangers
تمام این تجهیزات پایپینگ زیر مجموعه انواع مخازن تحت فشار قرار می‌گیرند.
بیشتر بخوانید: انواع لرزه گیر صنعتی در لوله کشی
مخزن های تحت فشار به طور گسترده در پایپینگ صنایع نفت و گاز و پایپینگ پالایشگاه‌های نفت کاربرد دارند. در پایپینگ صنایع شیمیایی Chemical industry piping مخزن های تحت فشار به شکل‌های مختلف کاربرد وسیعی دارند. پایپینگ صنایع پتروشیمی و لوله کشی تاسیسات نیروگاه‌ها دارای فشار و دمای عملیاتی متفاوتی هستند که استفاده از انواع مخازن تحت فشار را گریزناپذیر می‌کنند. لازم به یادآوری است که یک مخزن ذخیره هوا را به‌عنوان مخزن تحت فشار Pressure Vessels نمی‌شناسیم. به این معنی که مخزن هایی که تحت فشار معمولی و هم‌طراز با فشار بیرون محفظه هستند، تنها برای ذخیره‌سازی سیالات استفاده می‌شوند. به‌این‌ترتیب شاید بین یک مخزن معمولی و مخزن تحت فشار شباهت‌های ظاهری وجود داشته باشد، اما به لحاظ ساختاری با یکدیگر متفاوت هستند.
نکته: هیچ‌گاه از مخازن معمولی ذخیره‌سازی نمی‌توان به جای مخزن تحت فشار Pressure Vessels در پایپینگ استفاده کرد.
خواندن مقاله پایپینگ در صنایع فرایندی Process piping – تجهیز لوله کشی فرایندی در کارخانه شما را با بخش‌های مهم سیستم لوله کشی صنعتی آشنا می‌کند.
ساختار مخزن تحت فشار در پایپینگ
طراحی و ساختار مخزن تحت فشار در پایپینگ باید با نهایت دقت انجام شود زیرا این مخازن با بار فشار بسیار زیاد داخلی و بیرونی مواجه هستند. همچنین طراحی مخزن تحت فشار دارای دستورالعمل‌های خاص ایمنی و الزامات مواد و ساختار است تا از صدمه به پایپینگ جلوگیری شود. یک مخزن تحت فشار پاره شده یا ترکیده می‌تواند صدمات جبران‌ناپذیر جدی به انسان و دارایی وارد کند. معمولاً کد ASME Sec VIII بر طراحی مخازن تحت فشار حاکم است.
در مقاله مرجع استانداردهای پایپینگ در لوله و اتصالات لوله – ASME و API و ASTM به‌تفصیل نمونه‌هایی از هر بخش آورده شده. خواندن این مقاله مفید است. همچنین در مقاله استانداردهای پایپینگ در تجهیزات MSS-SP – جوشکاری AWS – خوردگی NACE به شرح الزامات و نمونه‌هایی از هر بخش پرداخته‌ایم. این دانستنی‌ها را از دست ندهید.
برای طراحی مخزن تحت فشار چه اطلاعاتی نیاز هست؟
برای طراحی مخازن تحت فشار ورودی اطلاعات زیر موردنیاز است:
- فشار داخلی
- فشار خارجی
- تست فشار
- دمای سیال
- متریال سازه ها
- نوع ساپورت و تکیه گاه
- نوع بارگذاری: بار باد، بارگذاری لرزه‌ای، تحمل بارگیری برف
اجزای مخازن تحت فشار
مخزن تحت فشار از بخش‌های زیر تشکیل شده است:
- پوسته و سر مخزن Shell, head
- عدسی ها و نازل ها Nozzles
- فلنج ها Flanges
- واشرها Gaskets
- سیستم داخلی Internals
- سکوها و نردبان Platforms & ladders
- ساپورت و تکیه گاه دامن یا زین Skirt or saddles Support
- صفحه پایه Baseplate
کدها و استانداردهای پایپینگ برای طراحی مخازن تحت فشار
برخی از کدها و استانداردهای پایپینگ مخازن تحت فشار که به‌صورت بین‌المللی قابل‌اجرا هستند شامل موارد زیر است:
- در استانداردهای پایپینگ اروپا از کد EN 13445 هماهنگ با دستورالعمل تجهیزات فشار (97/23/EC) به طور گسترده در استفاده می‌شود.
- در استانداردهای پایپینگ منتشر شده توسط انجمن مهندسین مکانیک آمریکا ASME؛ بخش VIII کد ASME توسط بخش‌های II (مواد)، V (NDT/NDE) و IX (جوشکاری) پشتیبانی می‌شود.
- در ردیف طراحی بر اساس فرمول استانداردهای پایپینگ ASME در بخش VIII کد ASME به نوع طراحی مخزن تحت فشار که به طور گسترده در جهان استفاده می‌شود، پرداخته شده است.
- بخش 2 کد ASME بخش هشتم: قوانین جایگزین، طراحی بر اساس تجزیه‌وتحلیل مخازن تحت فشار ذکر شده است.
- بخش 3 کد ASME بخش هشتم: قوانین جایگزین برای ساخت مخزن‌‌های فشارقوی نوشته شده است.
- کد EN 286 در بخش‌های 1-4 مربوط به استاندارد اروپایی مخازن تحت فشار ساده یعنی مخازن هوا است.
- کد BS 4994 مربوط به مشخصات طراحی و ساخت مخازن با پلاستیک‌های تقویت شده است.
- متریال ساخت مخزن تحت فشار در لوله کشی صنعتی یا پایپینگ
متریال ساخت مخزن تحت فشار در لوله کشی صنعتی یا پایپینگ
متریال ساخت مخزن تحت فشار Pressure Vessels در لوله کشی صنعتی یا پایپینگ بر اساس نوع و ماده سیال، فشار و دما و میزان خورندگی سیال انتخاب می‌شود. همچنین نوع فرایندی که مخزن تحت فشار بخشی از آن است، در تعیین مواد ساخت مخازن تحت فشار مؤثر هستند.
به‌عنوان نمونه در پایپینگ صنایع غذایی و لوله کشی فرایندی صنایع دارویی استفاده از فولاد ضدزنگ برای متریال ساخت مخزن تحت فشار ضروری است. همچنین مخازن تحت فشار که در پایپینگ – انواع لوله انتقال آب و لوله کشی صنایع کشاورزی استفاده می‌شوند می‌توانند از فولاد گالوانیزه باشند. متریال ساخت مخزن تحت فشار نیز از رایج ترین انواع فولاد در لوله کشی صنعتی و پایپینگ Piping با متریال پایپینگ هماهنگ می‌شود.
بخشی از متداول‌ترین متریال ساخت مخزن تحت فشار شامل موارد زیر می‌شود:
- مخزن تحت فشار فولاد کربنی و گالوانیزه
- فولادهای کم‌آلیاژ
- فولاد آلیاژی
- فولاد ضدزنگ
- فولاد آلیاژ منگنز
- فولاد ضدزنگ دوبلکس
- آلیاژهای آلومینیوم
- مس
- نیکل
- پلاستیک تقویت شده با الیاف شیشه
خواندن مقاله پایپینگ – لوله گالوانیزه چیست؟ مشخصات لوله گالوانیزه و کاربرد فولاد گالوانیزه در لوله کشی اطلاعات مفیدی را درباره این متریال پوششی در اختیار شما می‌گذارد.
کاربردهای مخزن تحت فشار
مخزن تحت فشار Pressure Vessels در پایپینگ و تاسیسات کارخانه‌های فرایندی بیشترین کاربرد را در بخش‌های زیر دارد:
- پایپینگ پالایشگاه و صنایع پتروشیمی
- پایپینگ صنایع نفت و گاز
- پایپینگ مواد شیمیایی
- پایپینگ نیروگاه ها برای تولید انرژی
لازم به ذکر است توجه به بازرسی منظم مخازن تحت فشار برای جلوگیری از خرابی مخزن تحت فشار Pressure Vessels در پایپینگ بسیار مهم است. در استانداردهای پایپینگ کد API 510 دستورالعمل‌هایی را برای بازرسی مخازن تحت فشار ارائه می‌دهد. تعمیر و نگهداری تجهیزات لوله کشی و پایپینگ و توجه به مسائل خوردگی از ضروریات ایمنی و طول عمر سیستم لوله کشی صنعتی و لوله کشی فرایندی است. مقاله نکات کاربردی در پایپینگ Piping و بررسی خوردگی شما را در این باره پشتیبانی می‌کند.
برای خرید محصولات فولادی موردنیاز در صنعت لوله‌کشی به مرکز تجهیزات لوله کشی آهن نرخ مراجعه نمایید. همکاران ما در دفتر مرکزی صنایع فولادی آهن نرخ پاسخگوی نیاز شما در هر بخش از تاسیسات لوله کشی ساختمانی و صنعتی هستند.
با ما تماس بگیرید.
