مراحل ساخت مخازن تحت فشار

مخازن تحت فشار از جمله تجهیزاتی محسوب می‌شوند که در بخش نفت و پتروشیمی کاربردهای زیادی دارند. آنها نقشی کلیدی را در نیروگاه‌ها و حمل و نقل ایفا می‌کنند.

از این‌رو، توجه به طراحی و ساخت مخازن تحت فشار از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. ما نیز در این مطلب مواد اولیه مورد نیاز و روش های ساخت مخازن تحت فشار را بررسی می‌کنیم. همراه وبلاگ آیرومارت باشید.

مخزن تحت فشار چیست؟

طبق استاندارد انجمن مهندسان مکانیک آمریکا (ASME)، این نوع مخزن فشار طراحی داخل آن بیشتر از psi 15 و کمتر از psi 3000 است. این مخازن فلزی، معمولا به شکل استوانه‌ای یا کروی ساخته می‌شوند و برای ذخیره یا انجام فرآیندهای شیمیایی مایعات یا گازها به کار می‌روند. به علاوه، ظرفیت تحمل بارهای مختلف (فشار داخلی، فشار خارجی و خلا در داخل) را دارند.

این مخازن عمدتا در صنعت نفت و گاز مورد استفاده قرار می‌گیرند. محاسبات طراحی مخازن تحت فشار در یک فشار و دمای خاص صورت می‌گیرد تا عملکردی ایمن داشته باشند.

ساخت این تجهیزاتِ تحت فشار، نمی‌تواند بدون اصول و بدون استفاده از ضوابط و استانداردها صورت بگیرد. زیرا این کار به شدت خطرناک است و منجر به بروز حوادث نامناسب می‌شود.

روش ساخت مخازن تحت فشار

به طور کلی نحوه ساخت مخازن تحت فشار را می‌توان در دو گروه جوشکاری و فورجینگ قرار داد:

۱. روش جوشکاری

در تولید مخازن تحت فشار به روش جوشکاری، بسته به جنس فلز پایه، نوع کاربرد، میزان حساسیت در ساخت مخزن و تجهیزات کارگاهی، روش‌های مختلفی وجود دارند.

از جمله انواع جوشکاری مورد استفاده می‌توان به جوشکاری MIG، جوشکاری زیر پودری، جوشکاری الکترود دستی و جوشکاری تیگ اشاره کرد. در این روش پس از رول کردن قسمت اصلی مخزن و ساخت کلاهک، آنها را به یکدیگر جوش می‌دهند.

۲. روش فورجینگ

ساخت مخزن تحت فشار به روش فورجینگ برای مخازنی که جوش طولی ندارند، قابل اجرا است. در ضمن، این روش برای فولادهای کم کربن و فولادهای کم آلیاژ نیز به کار می‌رود.

مواد اولیه برای ساخت مخازن تحت فشار

در تئوری، هر ماده‌ای که می‌تواند تنش کششی بالا را تحمل کند و خواص کششی مناسبی داشته باشد، برای استفاده در مخازن به کار می‌رود. بسیاری از منابع تحت فشار از آهن ساخته می‌شوند و ورق‌های آهنی به صورت رول درآمده و به عدسی‌ها و به یکدیگر جوش داده می‌شوند. اما اگر قبل از جوشکاری دقت نشود، این جوش می‌تواند بر بسیاری از خواص نورد تاثیر منفی بگذارد.

استانداردهای روز دنیا شرکت‌ها را موظف می‌کند تا از آهن با مقاومت بالا در برابر ضربه استفاده کنند. همچنین در محیط‌هایی که سیالات باعث خوردگی کربن استیل می‌شوند، استفاده از موادی با قابلیت مقاومت در برابر خوردگی ضروری است.

برخی از مخازن تحت فشار از کامپوزیت‌هایی مانند فیبر کربن ساخته می‌شوند. به دلیل استحکام بالای فیبر کربن در برابر کشش، این نوع مخازن تحت فشار می‌توانند بسیار سبک باشند، اما ساخت آنها بسیار دشوار است.

منابع تحت فشار را می‌توان با پلیمرها یا سرامیک‌ها محافظت کرد تا از خرابی جلوگیری شود. علاوه بر این، خود این پوشش می‌تواند فشار زیادی را تحمل کند و پایه خوبی برای لایه اصلی است. به طور کلی ۵ نوع ماده اولیه برای ساخت مخازن تحت فشار استفاده می‌شوند:

۱. تیتانیوم

تیتانیوم در برابر خوردگی بسیار مقاوم بوده و پایداری ابعادی آن عالی است. در عین حال، استحکام کششی خوبی دارد و نقطه ذوب آن بسیار بالاتر از فولاد و آلومینیوم است.

۲. نیکل

از آلیاژهای نیکل نیز در طراحی و ساخت مخازن تحت فشار استفاده می‌شود. این فلز در برابر خوردگی بسیار مقاوم است و در محیط‌های سخت از جمله شرایط آب و هوایی نامساعد، دوام بالایی از خود نشان می‌دهد. در بین فلزات مختلف، نیکل بهترین عملکرد را در برابر اکسیداسیون دارد.

۳. فولاد زنگ نزن

فولاد زنگ نزن یا استیل استحکام بالایی دارد و می‌تواند به خوبی در برابر خوردگی مقاومت کند. مواد شیمیایی اثر مخرب کمی روی این فلز دارند و به سادگی می‌توان از آن برای ذخیره مایعات اسیدی یا قلیایی استفاده کرد. مقاومت فولاد زنگ نزن در برابر حرارت نیز بسیار بالاست.

۴. آلومینیوم

به طور کلی، آلیاژهای آلومینیوم برای ساخت مخازن مفید محسوب می‌شوند. زیرا این فلز استحکام کششی بالایی دارد و در عین حال قیمت آن نسبت به سایر فلزات پایین است. ضریب انبساط حرارتی آلومینیوم نیز بسیار بالا است.

۵. فولاد کربن

انواع فولاد کربنی، استحکام بسیار بالایی دارند و در عین حال، پایداری خود را در برابر تنش کششی حفظ می‌کنند. این ماده در برابر ضربه و لرزش مقاومت خوبی دارد و به راحتی قابل بازیافت است.

مراحل ساخت مخازن تخت فشار

ساخت مخزن را می‌توان طبق گام‌های زیر انجام داد:

۱. طراحی

در مرحله طراحی، برخی از اصول ساخت مخزن تحت فشار تعیین می‌شوند که عبارتند از:

شکل مخزن

مخازن تحت فشار عمدتا به شکل‌های استوانه‌ای و کروی شکل ساخته می‌شوند. مخازن استوانه‌ای که از متداول‌ترین انواع مخازن تحت فشار به حساب می‌آیند، به صورت عمودی و افقی ساخته می‌شوند. معمولا در مواقعی که فشار مخزن خیلی زیاد است، سراغ طراحی کروی می‌روند.

ضخامت مخزن

با توجه به نوع ضخامت، مخازن به جداره نازک و جداره ضخیم تقسیم می‌شوند. نسبت ضخامت پوسته به قطر، در مخزن جدار نازک کمتر از ۱۰ درصد و در مخزن جدار ضخیم بیش از ۱۰ درصد است.

فشار طراحی

در مرحله ساخت مخازن تحت فشار، محاسبه فشار طراحی از اهمیت بالایی برخوردار است. تمام محاسبات مربوط به ضخامت و استحکام مخزن، به فشار طراحی آن بستگی دارد.

پس از تعیین فشار طراحی، عدد حاصل باید حدود ۱۰ درصد افزایش یابد و به عنوان مبنایی برای محاسبات بعدی استفاده شود. بنابراین، ایمنی طراحی مخزن تحت فشار به خوبی رعایت می‌شوند.

دمای طراحی

یکی دیگر از پارامترهای اساسی در طراحی مخازن تحت فشار، دمای عملیاتی آنها است. بسته به نوع سیال و کاربرد آن، دمای طراحی مخزن تعیین می‌شود.

با دانستن دمای طراحی، محاسباتی در مورد حداکثر تنش‌های مجاز مخزن صورت می‌گیرند. به علاوه، دانستن دمای طراحی در انتخاب ماده اولیه مناسب بسیار موثر است.

۲. ساخت مخازن تحت فشار

فاز سوم ساخت مخزن تحت فشار، پس از محاسبات مخزن شروع می‌شود. در این مرحله، تمامی تجهیزات مورد نیاز برای ساخت مخزن، خریداری شده و در اختیار سازنده قرار می‌گیرند.

ورق a516 و a283 جزو مهمترین تجهیزات محسوب می‌شوند و قیمت آنها بر هزینه ساخت مخازن تحت فشار اثر دارد. شما می‌توانید جهت بررسی قیمت ورق A516 و قیمت ورق A283 قیمت وارد سایت آیرومارت شوید و قیمت روز آنها را مشاهده کنید.

از بین دو روش جوشکاری و فورجینگ، یکی از آنها با توجه به شرایط مورد نظر انتخاب می‌شود. پس از ساخت بدنه مخزن، نوبت به طراحی پایه‌ها، اتصالات، ورودی و خروجی آن می‌رسد. همه این عوامل در طول محاسبه طراحی مخزن مشخص می‌شوند. بنابراین، پس از اتمام ساخت بدنه، هر اتصال مورد نظر نیز در جای خود قرار می‌گیرد.

۳. تست ایمنی مخزن تحت فشار

پس از اتمام ساخت مخازن تحت فشار و قبل از بهره برداری، باید بر روی آنها آزمایشات ایمنی انجام شوند:

تست غیر مخرب

این تست، مجموعه‌ای از روش‌های ارزیابی عملکرد است که به تجهیزات آسیب نمی‌رساند. با کمک انواع تست غیر مخرب می‌توان بخش قابل توجهی از عیوب در طراحی و ساخت مخازن تحت فشار را تشخیص داد. روش‌های مختلفی برای انجام تست‌های غیر مخرب وجود دارد که شامل بازرسی چشمی، رادیوگرافی و تست اولتراسونیک می‌شوند.

تست فشار

انجام آزمایش فشار قبل از بهره‌برداری مخزن، بسیار مهم است. این آزمایشات باید توسط یک متخصص واجد شرایط و زیر نظر بازرس انجام شوند. در طی این تست‌ها، محدوده فشار طراحی در نظر گرفته شده برای مخزن، در حین محاسبه ارزیابی و تأیید می‌شود.

هزینه ساخت مخازن تحت فشار

همانطور که مطالعه کردید، ساخت مخازن تحت فشار با مواد اولیه مختلفی صورت می‌گیرد. یکی از مهمترین تجهیزات، ورق است که قیمت آن به طور مداوم تغییر می‌کند.

شما می‌توانید جهت اطلاع از قیمت ورق 17mn4، وارد سایت آیرومارت شوید و قیمت‌های به روز را مشاهده کنید. تمامی این تجهیزات به صورت آنلاین به فروش می‌رسند. جهت کسب اطلاعات بیشتر، با شماره ۰۲۱۴۵۳۰۶ تماس بگیرید و توسط کارشناسان مجرب راهنمایی شوید.