مخازن تحت فشار چیست؟
مخازن تحت فشار (انگلیسی: Pressure vessel) یا مخزن پمپ آب تحهیزاتی هستند که برای نگهداری و ذخیره‌سازی انواع مایعات و گازها تحت فشار بالا طراحی شده‌اند. این مخازن معمولاً از جنس فلزی مانند فولاد ساخته میشوند و قادر به تحمل فشارهای بالایی هستند.
مخازن تحت فشار در صنایع مختلف استفاده میشوند. مثلاً در صنعت نفت و گاز، برای ذخیره و حمل مایعات نفتی و گازهایی مانند گاز طبیعی و اتیلن، مخازن تحت فشار بکار می‌روند. همچنین در صنایع شیمیایی، فرآوری غذا، داروسازی و صنایع دیگر نیز استفاده میشوند.
برای ساخت مخازن تحت فشار، اصول و مقررات سخت و سنگینی وجود دارد. این شامل استانداردهای ایمنی، ضوابط ساختاری و مواد استفاده شده در ساخت آنها است. این مقررات برای جلوگیری از وقوع حوادث ناخواسته مرتبط با نشت و انفجار مخازن تحت فشار به کار گرفته میشوند. به طور کلی، مخازن تحت فشار نقش بسیار مهمی در حفظ ایمنی و ذخیره‌سازی درست مایعات و گازهای فشرده دارند.
طراحی و ساخت مخازن تحت فشار | ساخت منبع پمپ آب
طراحی صحیح و توجه به استفاده از استانداردها و مقررات ضروری است تا از رخداد حوادث ناخواسته و خسارات بالقوه جلوگیری شود. در ادامه به معرفی جامع مخازن تحت فشار میپردازیم:
طراحی، ساخت و تولید مخازن تحت فشار از جمله فعالیت‌های حیاتی در صنایع مختلف است که قابلیت نگهداری و حفظ مواد و سوائل تحت فشار را دارد. این مخازن برای ذخیره و حمل و نقل انواع گازها، مواد سیال و مواد شیمیایی به کار می‌روند و باید تحت شرایط بالقوه خطرناک مانند فشار بالا و دمای بالا عمل کنند.
طراحی مخازن تحت فشار باید متناسب با نوع مایع یا گاز مورد نظر، فشار مورد نیاز، دما، حجم و توان محل نصب باشد. این طراحی همچنین باید استانداردها و مقررات صنعتی را رعایت کند تا ایمنی کارکنان و محیط زیست را تضمین کند.
برای طراحی صحیح مخازن تحت فشار، مهندسان مخازن حرفه‌ای با استفاده از نرم‌افزارهای مهندسی، شبیه‌سازی‌ها و محاسبات دقیق، به تحلیل فشارها و استرس‌های مخزن‌ها می‌پردازند. بعد از طراحی، فرآیند ساخت مخازن تحت فشار آغاز میشود. این فرآیند شامل جوشکاری، آزمون فشار، نصب لوازم جانبی مانند شیرآلات و ابزارهای کنترلی و ایجاد اتصالات لازم است. همچنین، مرحله نگهداری، بازرسی و آزمون مخازن تحت فشار نیز بخش مهمی از عملیات ساخت و تولید است. این اقدامات برای اطمینان از کیفیت، ایمنی و دوام مخازن ضروری است
. طراحی، ساخت و تولید مخازن تحت فشار نیاز به تجربه، دانش فنی و استفاده از فناوری‌های پیشرفته دارد. به کمک روش‌های پیشرفته ساخت و استفاده از مواد با کیفیت بالا، تولید مخازنی با طول عمر طولانی و کارایی بالا ممکن است.
در نهایت، جهت بهره‌برداری بهینه و بدون نقص مخازن تحت فشار، نگهداری صحیح و بازرسی دوره‌ای آنها از اهمیت به‌سزایی برخوردار است.
روش‌های ساخت مخزن تحت فشار
1.روش جوشکاری
این روش به عنوان رایج‌ترین روش در ساخت مخازن تحت فشار استفاده میشود. جوش های استفاده شده در جوشکاری مخازن تحت فشار می‌توانند به صورت جوش‌های فلزی (مانند جوش میگ، جوش تیگ و…) یا جوش‌های فیلر (مانند جوش الکترودی، جوش گاز و …) باشند. جوشکاری باید با استانداردها و مشخصات فنی مربوطه انجام شود.
2.روش فورجینگ
برخی مخازن تحت فشار با استفاده از ورق‌های فلزی تشکیل میشوند که به صورت فرم شده و جوش‌داده شده‌اند. که در این روش 2 صفحه فلزی را در کنار هم قرار داده و با حرارت زیاد محل اتصال دو ورق را به حالت خمیری در می آورند. سپس با فشار و پرس لبه دو قطعه، اتصال بین صفحات را ایجاد میکنند.
استانداردهای مخزن تحت فشار
صنعت مخازن تحت فشار از استانداردهای مختلفی برای طراحی، ساخت و اجرای مخازن استفاده می‌کند. برخی از مهم‌ترین استانداردها عبارت‌اند از:
الف. استاندارد ASME (مخفف American Society of Mechanical Engineers) برای مخازن تحت فشار صنعتی.
ب. استاندارد API (مخفف American Petroleum Institute) برای طراحی و ساخت مخازن نفت و گاز.
ج. استاندارد EN (مخفف European Norm) برای استفاده در اتحادیه اروپا.
د. استانداردهای محلی و ملی که در هر کشور برای صنایع خاص مختلف تعریف شده‌اند.
استانداردها و کدهای طراحی مخازن تحت فشار
لیست استانداردهای مورد استفاده در طراحی مخازن تحت فشار:
- EN 13445: استاندارد طراحی مخازن در اروپا
- ASME Boiler and Pressure Vessel Code Section VIII: قوانین ساخت مخازن تحت فشار
- BS 5500: استاندارد قدیمی انگلیسی که با EN 13445 جایگزین شده‌است
- AD Merkblätter: استاندارد آلمانی ساخت مخازن
- EN 286(قسمت ۱ تا ۴): استاندارد اروپایی برای ساخت مخازن ساده (تانکر هوا)
- BS4994: مشخصات طراحی و ساخت مخازن و تانکرهای پلاستیکی مسلح
- ASME PVHO: استاندارد آمریکایی برای ساخت مخازن در تصرف انسان
- CODAP: استاندارد فرانسوی برای ساخت مخازن تحت فشار بدون آتش
- API 510: استاندارد آمریکایی برای بازرسی مخازن تحت فشار
خصوصیات مخازن تحت فشار
مواد ساخت مخازن تحت فشار
در طراحی مخازن تحت فشار، انتخاب مواد مناسب برای ساخت اهمیت بسیاری دارد. مواد باید مقاومت کافی در برابر فشار، حرارت و خوردگی داشته باشند. انتخاب مواد مناسب برای ساخت مخازن تحت فشار نقش بسیار مهمی در عملکرد و عمر مفید مخزن دارد. مواد باید مقاومت کافی در برابر فشار، حرارت و خوردگی داشته باشند. عواملی که باید در انتخاب مواد مد نظر قرار گیرند، عبارتند از:
- نوع ماده‌ی ذخیره‌شده: باید موادی را انتخاب کرد که با خاصیت‌های مخازن و نیازهای مواد ذخیره‌شده سازگاری داشته باشند.
- فشار و دما: مواد باید مقاومت کافی در برابر فشار و دماهای مختلف داشته باشند.
- خوردگی: از مواد مقاوم به خوردگی استفاده کرد تا جلوگیری از آسیب‌های کوروزیونی.
- عوامل محیطی: شرایط محیطی مانند رطوبت، شوری، حرارت محیط و … باید در انتخاب مواد در نظر گرفته شوند.
اکثر مخازن تحت فشار از فولاد ساخته میشوند. برای ساخت یک مخزن استوانه ای یا کروی، اجزای نوردشده و احتمالاً فورج شده باید به هم جوشکاری شوند. خواص مکانیکی بدست آمده توسط نورد یا فورج ممکن است توسط فرایند جوشکاری کاهش پیدا کند به همین دلیل باید اقدامات لازم جهت مقابله و رفع این پدیده در نظر گرفته شود. علاوه بر استحکام مکانیکی کافی، استانداردها استفاده از فولادی با مقاومت در برابر ضربه بالا را تعیین میکنند، مخصوصاً برای مخازن با دماهای کاری پایین.
دیگر مواد رایج برای ساخت مخازن شامل پلیمرهایی مانند PET در ظروف نوشابه‌های گازدار و مس در تجهیزات لوله‌کشی میشود.
سطوح داخلی مخازن تحت فشار را میتوان با مواد فلزی، سرامیکی و پلیمری برای محافظت در برابر سیال داخل محفظه پوشش داد. این پوشش می‌تواند همچنین درصد زیادی از فشار محفظه را تحمل کند.
فشار کاری منبع تحت فشار
سیلندرهای معمولی استوانه‌ای با فشار بالا برای گازهای دائمی مانند هوا، اکسیژن، نیتروژن، هیدروژن، آرگون و هلیوم با استفاده از فرآیند فورج گرم دوران و پرس، به منظور ساخت یک مخزن فولادی بدون درز، تولید میشوند. قبل از سال ۱۹۵۰، در اروپا فشار کاری استاندارد سیلندرها برای استفاده در صنعت، صنایع دستی، غواصی و پزشکی ۱۵۰ بار بود. اما از سال ۱۹۷۵، فشار کاری استاندارد ۲۰۰ بار شده است. برای نیازهای آتش‌نشانان در حرکت در فضاهای محدود، سیلندرهای باریک و سبک لازم است. در حدود سال ۱۹۹۵، سیلندرهای با فشار کاری ۳۰۰ بار و با استفاده از فولاد خالص عرضه شدند.
تلاش‌هایی برای ساخت سیلندرهایی با وزن‌های سبک‌تر منجر به تولید نسل‌های مختلفی از سیلندرهای کامپوزیتی شد. این سیلندرها شامل الیاف و ماتریس با یک لایه آستری هستند، اما از خارج به راحتی توسط ضربه آسیب می‌بینند. به منظور مقابله با این آسیب‌پذیری، ضخامت آنها افزایش می‌یابد. سیلندرهای کامپوزیتی – آتش‌نشانی به عنوان یک بازار مهم محسوب میشوند و معمولاً برای فشار کاری ۳۰۰ بار تولید میشوند. فشار تست هیدرواستاتیک (که به وسیله یک مخزن پر از آب انجام میشود) تقریباً ۵۰٪ بیشتر از حداکثر فشار کاری این سیلندرها است.
شکل مخزن تحت فشار
مخازن تحت فشار به صورت کلی به دو شکل استوانه یا کروی تولید میشوند. که رایج ترین نوع مخزن تحت فشار، مخزن تحت فشار استوانه ای است که خود به دو صورت عمودی و افقی تولید میشود و در انتهای دو عدسی یا کلاهک وجود دارد. اما باید توجه داشت که نوع کروی برای فشارهای بالا مناسبتر میباشند.
ساخت شکل‌های پیچیده‌تر برای مخازن تحت فشار همیشه یک چالش دشوار و پرهزینه بوده است. در تئوری، مخازن تحت فشار کروی با ضخامت جدار یکسان دوبرابر مخازن استوانه ای، استحکام بیشتری دارند و بهترین گزینه برای ساخت مخازن تحت فشار به حساب می‌آیند. با این حال، به دلیل دشواری و هزینه بالا در ساخت این نوع مخازن، بیشتر مخازن شکل استوانه ای با کلاهک‌های نیمه-بیضوی و نسبت ۲ به ۱ را دارا میباشند. در این روش، مخازن کوچکتر از یک لوله و دو کلاهک ساخته میشوند.
ایمنی مخازن تحت فشار
ایمنی در طراحی، ساخت و تولید مخازن تحت فشار بسیار حائز اهمیت است. استفاده از تکنولوژی‌های جدید و رعایت استانداردها به منظور کاهش خطرات و حوادث آتش‌سوزی، انفجار و نشتی مواد بسیار ضروری است. جدید و رعایت استانداردها به منظور کاهش خطرات و حوادث آتش‌سوزی، انفجار و نشتی مواد بسیار ضروری است. برخی از عوامل ایمنی در ارتباط با مخازن تحت فشار عبارت‌اند از:
- طراحی ایمن: طراحی مخازن باید بر اساس استانداردها و مقررات ایمنی انجام شود تا در شرایط نرمال و غیرنرمال ایمنی اطمینان حاصل شود.
- تجهیزات حفاظتی: استفاده از تجهیزات حفاظتی مانند سوپاپ‌ها، دریچه‌های ایمنی و دیگر اقدامات جلوگیری از افزایش فشار یا حرارت درون مخزن.
- آموزش و آگاهی: کارکنان باید به طور منظم آموزش‌های ایمنی دریافت کنند و با مقررات ایمنی آشنا باشند.
کاربردهای مخزن تحت فشار
کار مخزن تحت فشار چیست؟
مخازن تحت فشار در کاربردهای گوناگون مورد استفاده قرار می‌گیرند. به عنوان مثال، مخازن هوای فشرده صنعتی و مخازن ذخیره‌سازی آب خانگی می‌توانند به عنوان مثال‌هایی از آنها نام برد.
انواع دیگری از مخازن تحت فشار شامل سیلندرهای غواصی، برج‌های تقطیر، راکتورهای فشاری، اتوکلاوها و بسیاری دیگر در عملیات استخراج معادن، پالایشگاه‌های نفت و پتروشیمی، مخازن راکتورهای هسته‌ای، زیردریایی‌ها و ایستگاه‌های فضایی، مخازن پنوماتیک، مخازن هیدرولیک تحت فشار، مخازن ترمز وسایل نقلیه جاده‌ای و مخازن ذخیره‌سازی گازهایی مانند آمونیاک، کلر و LPG (پروپان و بوتان) هستند.
یکی از کاربردهای منحصر به فرد مخازن تحت فشار، استفاده در کابین هواپیماهای مسافربری است. پوسته بیرونی این مخازن بر عهده حمل بارهای مانور هواپیما و تحمل فشار کابین قرار دارند. استفاده از مخازن تحت فشار در ذخیره آب پشت پمپ های آب ساختمان نیز یک کاربرد دیگر است. استفاده از این مخازن باعث میشود تا نیاز به روشن و خاموش کردن پمپ آب هربار باز و بسته شدن شیرهای آب واحدها نباشد.
مخازن تحت فشار برای ذخیره و نگهداری مواد مختلفی که به شکل مایع، گاز یا مخلوط‌های فشرده وارد میشوند، استفاده میشوند. این کاربردها عبارتند از:
1.نفت و گاز
مخزن تحت فشار از جمله مخازن نفت خام، گاز طبیعی، بنزین، دیزل و مواد اولیه‌ی پتروشیمیک، برای ذخیره و نگهداری مواد اولیه و تولیدات پایانی استفاده میشوند.
2.پتروشیمی و شیمیایی
این مخازن برای ذخیره و نگهداری مواد شیمیایی از جمله اسیدها، قلیایی‌ها، حلال‌ها و مواد خورنده در صنایع پتروشیمی و شیمیایی به کار می‌روند.
3.فرآیندهای صنعتی
در صنایع مختلف، نیاز به ذخیره‌سازی مواد با خواص خاص و فشار مشخص است، از جمله در تولید غذا، نساجی، داروسازی و …
4.انرژی
پمپ های آب یا همان منبع تحت فشار در نیروگاه‌ها و سیستم‌های تولید و انتقال انرژی برای ذخیره‌سازی بخار، هوا، هیدروژن و غیره استفاده میشوند.
5.اتمسفری
برخی از مخازن تحت فشار برای ذخیره گازهای اتمسفری مانند اکسیژن، نیتروژن، آرگون و … استفاده میشوند.
جمع بندی
در این مقاله با تعریف مخزن تحت فشار و پمپ آب آشنا شدیم. از دیگر مواردی که به بررسی آنها پرداختیم میتوان به روش های ساخت منبع تحت فشار، استانداردها، کاربردها، مواد ساخت، فشار کاری، ایمنی و شکل مخازن تحت فشار اشاره کرد. در نهایت برای سفارش مخازن تحت فشار میتوانید از خدمات شرکت بخار تجهیز خراسان به علاوه مشاوره رایگان استفاده نمایید و بهترین مخزن تحت فشار که مناسب با نیاز شما است، را خریداری کنید. برای خرید مخزن تحت فشار و استعلام قیمت مخزن تحت فشار( منابع تحت فشار)، با کارشناسان بخار تجهیز در ارتباط باشید. (شماره تماس بخار تجهیز خراسان)