ما هو الفصل ٣٠٠؟ كم مرة تم تدريسه؟

يقدم

في قطاعات النفط والغاز والبتروكيماويات والمصانع، يُعدّ الاختيار الصحيح لمعدات الأنابيب (مثل  الفلانشات والصمامات والوصلات)  أمرًا بالغ الأهمية. ومن أهم مواصفات هذه الأجهزة  تصنيف الضغط  ، والذي يُشار إليه عادةً بالأرقام 150، 300، 600، 900، 1500، و2500.

ولكن أحد الأسئلة الأكثر شيوعاً التي يطرحها المهندسون والفنيون هو:
ماذا يعني 300 وما عدد دورات الإجهاد التي يمكنه تحملها؟

في هذه المقالة سوف نقوم بتحليل مفصل وتقني لمفهوم ونطاق الضغط المسموح به  والتطبيقات والاختلافات بين أوعية الضغط من الفئة 300 وفئات أخرى من أوعية الضغط.

---

مفهوم تصنيف ضغط الشفة

تصنيف الضغط  هو قيمة عددية تشير إلى  قدرة المكون على تحمل ضغط السوائل الداخلي عند درجات حرارة مختلفة  .  تُعرّف هذه التصنيفات وفقًا لمعيار  ASME B16.5، وتُستخدم عادةً في  الفلانشات والصمامات وتجهيزات الأنابيب المعدنية.

باختصار:
كلما ارتفع التصنيف، زادت قدرة الشفة على تحمل الضغط ودرجة الحرارة.
على سبيل المثال:

• مستوى الضغط المنخفض 150

• متوسط ​​الضغط عند مستوى 300

• أنظمة الجهد العالي من المستوى 600 وما فوق

---

ما هي الفئة 300؟

الفئة 300 هي فئة الضغط الثانية في معيار ASME، وهي مصممة  للأنظمة  ذات الضغط ودرجة الحرارة أعلى من الفئة 150.

عند درجة حرارة الغرفة (حوالي  ٣٨ درجة مئوية أو ١٠٠ درجة فهرنهايت  )،  يمكن لشفة فولاذية من الفئة ٣٠٠ تحمل ضغط يبلغ حوالي  ٧٤٠ رطل/بوصة  مربعة. وهذا يعادل تقريبًا  ٥١ بار  .

ومع ذلك، كما هو الحال في الفئات الأخرى، فإن الضغط الذي يمكنها تحمله ينخفض ​​مع ارتفاع درجة الحرارة.

---

كم مرة المستوى 300؟

من أجل فهم أفضل، يوضح الجدول أدناه الضغوط المسموح بها للفولاذ من الدرجة 300 عند درجات حرارة مختلفة (وفقًا لـ  ASME B16.5 و  ASTM A105 –  الفولاذ الكربوني):

ولذلك يمكن القول أن:

يمكن لشفة الفئة 300 أن تتحمل ضغوطًا تتراوح بين 35 إلى 51 بارًا تقريبًا، اعتمادًا على درجة حرارة التشغيل.

---

الفرق بين المستوى 300 والمستوى 150

يعتقد الكثيرون أن شفة الفئة 300 أقوى بمرتين من شفة الفئة 150، لكن هذا ليس صحيحًا تمامًا. في الواقع، تعتمد القوة الميكانيكية للشفة على تصميمها وسمكها؛ فكلما ارتفع مستوى الشفة،  زادت سماكتها ووزنها  .

مقارنة بسيطة:

لذلك، في تصميم الأنابيب، إذا كان ضغط النظام أعلى من حوالي 20 بار، فمن المستحسن عمومًا استخدام  حواف الفئة 300.

---

المعايير ذات الصلة

تُحدَّد تصنيفات الضغط وفقًا لعدة معايير دولية. وأهمها:

• شفة ASME B16.5   →

• ASME B16.34   → الصمامات الصناعية

• ASME المجلد الثامن، القسم 1  → تصميم أوعية الضغط

• ANSI/API 600 وAPI 6D   → ينطبق على صمامات البوابة وصمامات الكرة وصمامات الفحص

تحدد جميع هذه المعايير قيم الضغط المسموح بها بناءً على درجة الحرارة ونوع المادة.

---

نوع المادة وتأثيرها على الفئة 300

يعتمد الضغط المسموح به لمستوى معين  على مادة الشفة أو الصمام  . على سبيل المثال:

لذلك، يتم استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ عادة في الأنظمة ذات درجات الحرارة العالية أو السوائل المسببة للتآكل، ولكن يتم استخدام الفولاذ الكربوني A105 بشكل أكثر شيوعًا في خطوط الأنابيب التقليدية للنفط والغاز.

---

تطبيق شفة الفئة 300

تُستخدم حواف الدرجة 300 على نطاق واسع في العديد من الصناعات بفضل متانتها المتوسطة وسعرها المناسب. من أهم تطبيقاتها:

1. خطوط أنابيب النفط والغاز

2. أنبوب بخار متوسط ​​الضغط

3. أنظمة التبريد الصناعية

4. أنبوب الهواء المضغوط عالي الضغط

5. معدات تكرير النفط والبتروكيماويات

6. خراطيم إطفاء الحرائق والخدمات الصناعية

تُعد الفئة 300 خيارًا مثاليًا  للبيئات ذات ضغوط العمل بين 20 و50 بار.

---

تصميم شفة الفئة 300

عادةً ما تكون حواف الفئة 300 أكثر سُمكًا من حواف الفئة 150، ويُصنع شكلها وأبعادها وفقًا لمعايير ASME.
يجب مراعاة المعايير التالية عند تصميم الحواف:

• سمك الشفة

• القطر الداخلي والقطر الخارجي

• عدد وقطر البراغي (فتحات البراغي)

• نوع المفصل

• أنواع التوصيل: نوع الأكمام الانزلاقية، نوع الرقبة الملحومة بعقب، نوع الحافة العمياء، نوع اللحام بالمقبس، النوع الملولب

على سبيل المثال،  فإن شفة عنق اللحام من الفئة 300،  برقبتها الطويلة ولحامها الكامل الاختراق، مثالية للبيئات ذات الضغط العالي.

المعرفة الأساسية حول مشاريع الغلايات

---

نصائح السلامة والاختيار الصحيح لمستوى الضغط

عند اختيار الشفاه أو معدات الضغط، ينبغي مراعاة النقاط الرئيسية التالية:

1. يجب أن يكون ضغط التصميم  أكبر من ضغط العمل الفعلي.

2. يجب أن تكون درجة حرارة التصميم  دائمًا أعلى من درجة حرارة التشغيل.

3. في الأنظمة التي قد تحدث فيها زيادات  مفاجئة في الضغط  (مثل أنظمة البخار)، من الضروري استخدام صمامات ذات سعة أعلى.

4. لضمان الجودة، يجب أن تحتوي الحواف على شهادة اختبار المواد (MTC) التي تتوافق مع معايير ASTM أو EN  .

5. تجنب استخدام الحواف والمسامير من درجات مختلفة معًا (  على سبيل المثال  ، حافة من الدرجة 300 مع مسمار من الدرجة 150).

---

فرق الضغط عند مستويات مختلفة عند 38 درجة مئوية

كما هو واضح في الرسم البياني، فإن الضغط الذي يمكن تحمله يتزايد بشكل خطي تقريبًا مع زيادة المستوى.

---

ختاماً

الفئة 300 هي  إحدى فئات الضغط الأكثر استخدامًا  في الأنظمة الصناعية، حيث  تتراوح ضغوطها التصميمية بين 35 و51 بار تقريبًا  . تقع هذه الفئة بين الفئتين 150 و600 من حيث التكلفة والمتانة، مما يجعلها الخيار الأمثل لأنظمة الضغط المتوسط.

عند درجة حرارة الغرفة (حوالي ٣٨ درجة مئوية)، يمكن لشفة الفئة ٣٠٠ تحمل  ضغوط تصل إلى ٧٤٠ رطل/بوصة مربعة (حوالي ٥١ بار). ومع ذلك، تنخفض هذه القيمة مع ارتفاع درجة الحرارة.

إن اختيار الضغط الاسمي المناسب بناءً على ضغط التصميم ودرجة الحرارة لا يمكن أن يؤدي إلى تحسين سلامة النظام فحسب، بل يمنع أيضًا التكاليف الإضافية والأعطال المحتملة.