مشخصات فنی مخازن تحت فشار

مقدمه

مخازن تحت فشار از مهمترین تجهیزات صنعتی در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، نیروگاهی و شیمیایی محسوب می‌شوند. این مخازن به دلیل کاربرد در شرایط دشوار عملیاتی، نیازمند رعایت دقیق‌ترین مشخصات فنی و استانداردهای طراحی هستند. در این مقاله به بررسی جامع مشخصات فنی مخازن تحت فشار بر اساس استانداردهای بین‌المللی می‌پردازیم.

استانداردهای اصلی طراحی مخازن تحت فشار

1. استانداردهای بین‌المللی:

• ASME Section VIII: معتبرترین استاندارد جهانی

• EN 13445: استاندارد اروپایی

• PD 5500: استاندارد بریتانیا

• AD 2000: استاندارد آلمان

2. استانداردهای ملی ایران:

• ISIRI 7824: استاندارد ملی مخازن تحت فشار

• استانداردهای وزارت نفت: ویژه صنایع نفت و گاز

پارامترهای کلیدی طراحی

1. پارامترهای اصلی:

• فشار طراحی (Design Pressure): معمولاً 10% بالاتر از فشار کارکرد

• دمای طراحی (Design Temperature): بالاترین دمای پیش‌بینی شده

• ظرفیت (Volume): بر حسب لیتر یا مترمکعب

• چگالی سیال (Fluid Density)

• خواص خوردگی سیال

2. پارامترهای محیطی:

• شرایط آب و هوایی

• بارهای زلزله

• بارهای باد

• بارهای برف

جنس و مواد مورد استفاده

1. فولادهای کربنی:

• SA-516 Gr.70: پرکاربردترین گرید

• SA-285 Gr.C: برای فشارهای پایین‌تر

• SA-537: برای دماهای پایین

2. فولادهای آلیاژی:

• SA-387 Gr.11: مقاوم در برابر خوردگی

• SA-240 Type 316: فولاد ضدزنگ

3. مواد غیرفلزی:

• فایبرگلاس: برای محیط‌های خورنده

• پلی‌اتیلن: برای کاربردهای خاص

محاسبات فنی اصلی

1. محاسبه ضخامت دیواره:

• فرمول اصلی: t = (PR)/(SE-0.6P)

  • t: ضخامت (mm)

  • P: فشار طراحی (MPa)

  • R: شعاع داخلی (mm)

  • S: تنش مجاز (MPa)

  • E: ضریب کارایی جوش

2. محاسبات کلگی‌ها:

• کلگی نیمکره‌ای: ضخامت کمتر

• کلگی بیضوی (2:1): متداول‌ترین نوع

• کلگی تخت: برای فشارهای پایین

ملاحظات ساخت و جوشکاری

1. الزامات جوشکاری:

• پروسه جوشکاری تایید شده (WPS)

• صلاحیت جوشکاران (WPQ)

• پیش‌گرم و پس‌گرم

2. کنترل کیفیت:

• آزمون پرتونگاری (RT)

• آزمون فراصوت (UT)

• آزمون ذرات مغناطیسی (MT)

• آزمون مایع نافذ (PT)

تجهیزات جانبی و اتصالات

1. انواع نازل‌ها:

• نازل ورودی/خروجی

• نازل تخلیه

• نازل ابزار دقیق

2. شیرآلات ایمنی:

• شیر اطمینان (PSV)

• شیر تخلیه اضطراری

• شیر کنترل فشار

3. تجهیزات اندازه‌گیری:

• مانومتر

• ترموول

• سنسورهای سطح

آزمون‌های مخازن تحت فشار

1. آزمون هیدرواستاتیک:

• فشار آزمون: معمولاً 1.3 تا 1.5 برابر فشار طراحی

• مدت زمان: حداقل 30 دقیقه

• شرایط: آب با دمای محیط

2. آزمون پنوماتیک:

• برای موارد خاص

• فشار کمتر از آزمون هیدرواستاتیک

• احتیاط‌های ایمنی شدید

سیستم‌های حفاظتی و ایمنی

1. سیستم‌های اضطرار:

• شیرهای اطمینان

• دیسک‌های شکست

• سیستم‌های تخلیه سریع

2. حفاظت در برابر خوردگی:

• پوشش‌های داخلی

• آندهای فداشونده

• سیستم‌های کاتدی

برچسب‌گذاری و نام‌پلاک

اطلاعات الزامی روی نام‌پلاک:

1. شماره سریال

2. فشار و دمای طراحی

3. ظرفیت مخزن

4. کد استاندارد

5. تاریخ ساخت

6. شناسه سازنده

نگهداری و بازرسی دوره‌ای

1. برنامه بازرسی:

• بازرسی چشمی سالانه

• بازرسی کامل هر 5 سال

• آزمون‌های غیرمخرب دوره‌ای

2. مستندات مورد نیاز:

• گزارش‌های بازرسی

• تاریخچه تعمیرات

• گواهی‌های آزمون

ملاحظات خاص برای صنایع مختلف

1. صنایع نفت و گاز:

• مقاومت در برابر H2S

• شرایط سخت محیطی

• بارهای دینامیکی

2. صنایع غذایی و دارویی:

• سطح تمیز (Cleanability)

• مواد تایید شده FDA

• طراحی بهداشتی

نرم‌افزارهای طراحی مخازن تحت فشار

1. نرم‌افزارهای متداول:

• PV Elite

• COMPRESS

• AutoPIPE Vessel

• SolidWorks Pressure Vessel

2. قابلیت‌های کلیدی:

• محاسبات تنش

• آنالیز پایداری

• تهیه نقشه‌های ساخت

• برآورد هزینه

نتیجه‌گیری

طراحی و ساخت مخازن تحت فشار نیازمند دانش فنی عمیق و رعایت دقیق استانداردها است. انتخاب مواد مناسب، محاسبات دقیق و کنترل کیفیت جامع از ضروریات ساخت این تجهیزات حیاتی محسوب می‌شوند.

برای اطمینان از ایمنی و کارایی بلندمدت مخازن تحت فشار، بازرسی‌های دوره‌ای و نگهداری پیشگیرانه باید به صورت سیستماتیک انجام شود. همکاری با مهندسان مجرب و شرکت‌های دارای گواهی‌های بین‌المللی می‌تواند تضمین‌کننده کیفیت و ایمنی این تجهیزات باشد.