يقدم
في قطاعات النفط والغاز والبتروكيماويات والمصانع، يُعدّ تصنيف الضغط أحد المفاهيم الأساسية في تصميم المعدات واختيارها . عند الحديث عن الفلانشات أو الصمامات أو أوعية الضغط، من الشائع سماع مصطلحات مثل الفئة 150 أو الفئة 300 أو الفئة 600. يتساءل العديد من المهندسين المبتدئين، وحتى المستخدمين الصناعيين،
عن معنى الفئة 150؟ وكم مرةً يمكن أن تتحمل هذا الضغط؟
في هذه المقالة، سوف نقوم بتحليل مفهوم تصنيف الضغط، والحمل المكافئ (بار) لكل تصنيف، واعتبارات التصميم ذات الصلة.
مفهوم مستوى الضغط
تصنيف الضغط، أو مؤشر الضغط، هو مقياس للأداء الميكانيكي للمكون في مقاومة ضغط السوائل الداخلي. تُعرّف هذه القيمة عادةً وفقًا لمعيار ASME B16.5 للشفاه، ومعيار ASME B16.34 للصمامات.
ببساطة، كلما ارتفع تصنيف الضغط، كلما زاد الضغط ودرجة الحرارة التي تم تصميم الشفة أو الصمام لتحملها.
ما هي الفئة 150؟
الفئة 150 هي أدنى تصنيف ضغط قياسي في تصنيف ASME، وتستخدم عادة للأنظمة ذات الضغط المنخفض والتبريد العميق.
عند درجة حرارة الغرفة (حوالي 38 درجة مئوية أو 100 درجة فهرنهايت )، يمكن لشفة الفئة 150 أن تتحمل ضغطًا يبلغ حوالي 285 رطل لكل بوصة مربعة ، أي ما يعادل حوالي 19.6 بار .
مع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن الضغط المسموح به ينخفض مع ارتفاع درجة الحرارة. على سبيل المثال، عند درجة حرارة تقارب 200 درجة مئوية ، يكون الضغط المسموح به لتصنيف ضغط الفئة 150 حوالي 140 رطل/بوصة مربعة (أي ما يعادل 9.6 بار تقريبًا ).
كم مرة المستوى 150؟
للحصول على إجابة أكثر دقة، يرجى الرجوع إلى الجدول أدناه (بناءً على درجات الفولاذ الكربوني ASTM A105 ومعايير ASME B16.5):
| درجة الحرارة (°م) | الضغط المسموح به (رطل/بوصة مربعة) | الضغط المكافئ (بار) |
|---|---|---|
| 38 درجة مئوية (100 درجة فهرنهايت) | 285 رطلاً لكل بوصة مربعة | ≈ 19.6 بار |
| 93 درجة مئوية (200 درجة فهرنهايت) | 260 رطلاً لكل بوصة مربعة | ≈ 17.9 بار |
| 150 درجة مئوية | 235 رطلاً لكل بوصة مربعة | ≈ 16.2 بار |
| 200 درجة مئوية | 200 رطل لكل بوصة مربعة | ≈ 13.8 بار |
| 300 درجة مئوية | 170 رطلاً لكل بوصة مربعة | ≈ 11.7 بار |
| 400 درجة مئوية | 140 رطلاً لكل بوصة مربعة | ≈ 9.6 بار |
لذلك، فإن الضغط الاسمي البالغ 150 يتوافق عادة مع 19 إلى 20 بار في درجة حرارة الغرفة.
نظام الاختبار الهيدروستاتيكي المتقدم لشركة MacArtney Pressure Vessels Company
مقارنة الفئة 150 مع الفئات الأخرى
| مستوى الضغط | الضغط (رطل/بوصة مربعة) عند 38 درجة مئوية | الضغط المكافئ (بار) | غرض عام |
|---|---|---|---|
| الصف 150 | 285 رطلاً لكل بوصة مربعة | ≈ 19.6 بار | نظام الضغط المنخفض ، الماء، الهواء، البخار الخفيف |
| موديل 300 | 740 رطل لكل بوصة مربعة | ≈ 51 بار | أنابيب الضغط المتوسط، البخار الصناعي |
| الموديل 600 | 1480 رطلاً لكل بوصة مربعة | ≈ 102 بار | خطوط أنابيب نقل الغاز الطبيعي وأنظمة الضغط العالي |
| موديل 900 | 2220 رطل لكل بوصة مربعة | ≈ 153 بارًا | المصافي والعمليات الخاصة |
| الموديل 1500 | 3705 رطل لكل بوصة مربعة | ≈ 255 بار | وعاء الضغط العالي |
| الموديل 2500 | 6170 رطلاً لكل بوصة مربعة | ≈ 425 بار | تطبيقات خاصة للجهد العالي |
العلاقة بين الضغط الاسمي ودرجة الحرارة والمادة
والمفتاح هو أن الضغط الاسمي لا يعتمد فقط على الضغط، بل يعتمد أيضًا على درجة حرارة التشغيل ومادة الحافة أو الخزان .
على سبيل المثال:
-
إذا كان الحافة مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ، فيمكنها تحمل ضغط أعلى في درجات حرارة عالية من الفولاذ الكربوني.
-
على النقيض من ذلك، فإن الحديد الزهر لديه مقاومة قليلة للضغط وليس مناسبًا لتحمل الضغوط العالية.
لذلك، عند تصميم خطوط الأنابيب، لا يأخذ المهندسون في الاعتبار الضغط الاسمي فحسب، بل يأخذون في الاعتبار أيضًا مادة السائل ودرجة حرارة التشغيل.
تطبيق شفة الدرجة 150
تُعد حواف الفئة 150 الأكثر استخدامًا في التطبيقات الصناعية نظرًا لانخفاض تكلفتها وسهولة تركيبها . تشمل تطبيقاتها:
-
أنظمة إمدادات المياه والصرف الصحي
-
أنبوب الهواء المضغوط
-
بخار منخفض الضغط
-
الصناعات الغذائية والدوائية
-
أنابيب تبريد محطة الطاقة
على النقيض من ذلك، بالنسبة لأنابيب النفط والغاز ذات الضغط العالي، يتم عادةً استخدام الأنابيب من الفئة 300 أو أعلى.
المعايير ذات الصلة
المعايير الرئيسية لتحديد تصنيفات الضغط هي:
-
ASME B16.5 : ينطبق على الشفاه
-
ASME B16.34 : الصمامات قابلة للتطبيق
-
ASME المجلد الثامن : تصميم أوعية الضغط
توفر هذه المعايير جداول مفصلة للضغوط المسموح بها لكل درجة حرارة ومادة.
نصائح التصميم والسلامة
عند اختيار الشفاه أو خزانات التخزين، ينبغي مراعاة النقاط التالية:
-
يجب أن يكون ضغط التصميم دائمًا أعلى من ضغط تشغيل النظام.
-
يجب أن تأخذ درجة الحرارة التصميمية في الاعتبار الحد الأقصى لدرجة حرارة البيئة أو السائل.
-
قد يؤدي استخدام الحواف ذات الجودة المنخفضة في الأنظمة ذات الضغط العالي إلى حدوث تسربات أو تمزقات .
-
في دوائر البخار أو الزيت الساخن، يجب أن يؤخذ انخفاض الضغط الناتج عن ارتفاع درجة الحرارة في الاعتبار أثناء الحسابات.
-
تأكد من استخدام شهادة المواد وشهادات مطابقة المصنع.
ختاماً
تُعد الفئة 150 من أكثر تصنيفات الضغط شيوعًا واقتصادًا في الصناعة.
في درجة حرارة الغرفة، تتحمل هذه الفئة ضغوطًا تتراوح بين 19 و20 بارًا تقريبًا ، إلا أن مقاومتها للضغط تتناقص مع ارتفاع درجة الحرارة.
يؤثر اختيار الفلانشات أو فئة الأوعية المناسبة بشكل مباشر على السلامة وعمر المعدات وتكاليف الصيانة. بالنسبة للأنظمة منخفضة الضغط ودرجة الحرارة المحيطة، تُعد الفئة 150 خيارًا مثاليًا واقتصاديًا؛ أما في الظروف الأكثر تطلبًا، فينبغي استخدام فلنشات من فئة أعلى.