مخزن تحت فشار چیست؟ ⭐ | انواع مخازن تحت فشار

مخزن تحت فشار چیست؟

مخزن های تحت فشار به مخازنی گفته می‌شود که بدون مواد یا سیالات داخلی خود را بدون پارگی و نشتی داخل خود نگهداری کند. مخازن تحت فشار برای نگهداری گازها و مایعات در فشار متفاوتی نسبت به فشار محیط اطراف ساخته شده اند. از مخازن تحت فشار در نیروگاه های برقی، شرکت نفت، فراورده های شیمیایی، صنایع هوافضا و شرکت های تصفیه آب استفاده می‌شود.

فهرست مطالب

انواع مخازن تحت فشار

طراحی و ساخت مخزن تحت فشار در انواع مختلفی صورت می‌گیرد. تنوع ساخت مخزن تحت فشار به به این دلیل می‌باشد که در صنعت و برای هر مدل از گاز و یا مایعات به راحتی مورد استفاده قرار گیرد. از انواع مخزن تحت فشار می‌توان به مخزن تحت فشار بادی، دیافراگمی و بالنی اشاره کرد که در ادامه به شرح کارای و استفاده آنها می‌پردازیم.

مخزن تحت فشار بادی

مخزن های تحت فشار بادی از جنس گالوانیزه بوده و به دلیل تفکیک نشدن اجزاء آن دارای ابعاد بزرگی می‌باشد. این مخزن ها برای مایعات مورد استفاده قرار می‌گیرند و با فشار باد داخلی آن کار می‌کنند.

مخزن تحت فشار دیافراگمی

مخزن های تحت فشار دیافراگمی در ساختمان ها برای آبرسانی، آتش نشانی و کار های صنعتی که نیاز به فشار زیاد باد دارند استفاده می‌شود. این مخزن های به گونه‌ای طراحی شده‌اند که باد مورد نیاز برای ایجاد فشار در پشت مواد داخلی مخزن جمع می‌شود که هنگام باز کردن شیر مورد نظر مواد با سرعت بالا خارج شود.

مخزن تحت فشار بالنی

مخزن های تحت فشار بالنی هم در صنایع ساختمانی هم در صنعت نفت و گاز مورد استفاده قرار می‌گیرد. فشار این مخزن ها توسط بالن هوایی در انتهای این مخزن ها قرار گرفته تامین می‌شود.

کاربرد مخازن تحت فشار

مخزن های تحت فشار کاربر های متنوعی دارند. از این کاربرد ها می‌توان به آب رسانی به ساختمان در هنگام نیاز، استفاده از آنها در صنعت آتش نشانی برای خاموشی آتش، در صنایع نفت و گاز برای نگهداری مواد شیمیایی که باید در فشار به خصوصی نگهداری شوند و در صنعت کشاورزی برای آب رسانی درست به زمین ها اشاره کرد.

نحوه اتصال منبع تحت فشار به پمپ

برای اتصال پمپ به مخزن تحت فشار ابتدا باید تمامی شیر های اصلی بسته باشند. در مرحله بعدی باید ورودی منبع تحت فشار توسط یک لوله به پمپ متصل شود. در قسمت خروجی نیز باید یک 5 راهی وجود داشته باشد. در مرحله آخر تمامی سوئیچ ها و اتصالات پمپ به مخزن تحت فشار متصل می‌شود.

استاندارد مخزن تحت فشار

استاندارد ها در ساخت مخزن های تحت فشار حرف اول را می‌زنند. از استاندارد ها مهم در ساخت این مخازن باید به EN و API اشاره کرد. در ادامه به توضیحا تاین استاندارد ها و قوانین آن ها اشاره خواهیم کرد.

استاندارد API

استاندارد API برای ساخت مخازن تحت فشار صنایع نفتی و گاز استفاده می‌شود. این استاندارد که به استاندارد API 510 نیز معروف است توسط شرکت نفتی آمریکا ساخته و مورد تایید قرار گرفته است. این استاندار به همراه دیگر استاندارد ها مانند PD 5500، API RP-934 مجموعه کاملی از استاندارد ساخت، طراحی و نگهداری مخازن تحت فشار را تشکیل می‌دهند.

استاندارد EN

استاندارد های اروپایی یا استاندارد EN این استاندارد توسط کمیته استاندارد اروپا یعنی CEN به تایید و در ساخت، نگهداری و طراحی مخازن تحت فشار مورد کاربرد قرار می‌گیرد. این استاندارد از مجموع چندین استاندارد دیگر تشکیل شده استاندارد های همچون EN 13445 ، EN 13480، EN286 و EN10028 تشکیل شده است.

مراحل ساخت مخازن تحت فشار

ساخت و تولید مخازن تحت فشار دارای قسمت های مختلفی است. از این قسمت ها باید به طراحی مخزن، ساخت آن و تست های ایمنی اشاره کرد. در ادامه به نحوه اجرایی هر یک از این قسمت ها می‌پردازیم.

طراحی مخزن تحت فشار

طراحی مخزن شروع پروژه ساخت مخزن های تحت فشار می‌باشد. در این قسمت مهندسین با توجه به کارای مخزن شکل، ضخامت و فشار مورد نیاز را توسط کامپیوتر طراحی و پس از تایید به تیم اجرایی تحویل می‌دهد. در ادامه برای درک بهتر به توضیح موارد این بخش می‌پردازیم.

1. شکل مخزن

شکل مخازن تحت فشار با توجه به نوع مواد داخلی آن، فشار وارده بر آن و محل نگهداری این مخزن متفاوت می‌باشد. از اشکال این مخزن می‌توان به مدل پروپان(نگهدارنده گاز های مشتعل)، مخزن کروی(نگهداری و جابه‌جایی مواد شیمیایی خطرناک مانند رادیواکتیو)، بویلر(برای تولید بخار توربین) و اتوکلاو ها (برای استریل سازی محیط های پزشکی) اشاره کرد.

2. ضخامت مخزن

ضخامت مخزن تحت فشار دارای المان ها و معیار های می‌باشد که با تو که به این معیارها ضخامت مخزن تغییر می‌کند. از این معیار ها باید به مواردی همچون فشار داخلی منبع، معیار های ساختاری مخزن و جنس مخزن اشاره کرد.

3. فشار و دمای طراحی

دمای و فشار در طراحی مخزن های تحت فشار همیشه بالاتر از میزان فشاریست که مواد داخلی به مخزن وارد می‌کنند. این امر به این سبب است که میزان استحکام مخزن تحت فشار بالا تر باشد. این امر در ساختار امنیتی تولید و ساخت مخزن بسیار مهم می‌باشد.

ساخت مخزن تحت فشار

پس از تایید و طراحی شکل اولیه مخزن، مرحله دوم یعنی ساخت مخزن شروع می‌شود. در این مرحله مخزن با توجه به آلیاژ یا فلز تایید شده ساخته و پس از آن وارد مرحله تست امنیت مخزن می‌شود.

تست ایمنی مخزن تحت فشار

مرحله سوم مرحله تست امینی مخزن است. این تست ها برای اطمینان خاطر از میزان تحمل مخزن هنگام استفاده، یافتن هر گونه نشتی و شکستگی در هنگام ساخت می‌باشد. این تست دارای دو مرحله، تست فشار و تست های غیر مخرب است که در ادامه به شرح و نحوه انجام این تست ها می‌پردازیم.

تست فشار:

تست فشار مخازن با توجه به نوع استفاده آن مختلف می‌باشد. در این روش مخزن به طور کامل با آب یا گاز پر شده و سیستم تحت فشار آن مورد بررسی قرار می‍گیرد.

تست غیر مخرب:

تست غیر مخرب یا NDT، از مهم ترین تست های ایمنی مخزن های تحت فشار است. از مراحل این تست می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.

تست مایع نافذ:

در این روش تمامی مخزن با مایعی نافذ پوشانده می‌شود و پس از مدتی در صورت داشتن ترک یا شکستگی خود را نشان می‌دهد.

تست چشمی مخزن:

در این روش تمامی قسمت های مخزن توسط کارشناس و مهندسین به طور دقیق مورد بازدید قرار می‌گیرد.

رادیوگرافی:

این روش نه تنها عیب های سطحی مخزن را نمایان می‌کند بلکه تمامی عیوب داخلی مخزن را نیز مورد نمایش قرار می‌دهد.

تست مغناطیسی:

این تست توسط پودر مغناطیسی صورت می‌گیرد. در صورت داشتن هرگونه ترک یا شکستگی مدار مغناطیسی توسط پودر های داخلی رد شده و خود را نمایان می‌کند.

تست الکترومغناطیسی:

در این تست یک مدار الکترو مغناطیسی در مخزن قرار گرفته و در صورت مشاهده هرگونه ترک یا ناخالصی توسط امواج نمایان می‌شود.

روش های ساخت مخازن تحت فشار

تولید مخزن های تحت فشار دارای روش های می‌باشد. از این روش ها باید به روش جوشکاری و روش فورجینگ اشاره کرد. در ادامه به شرح هر یک از موارد می‌پردازیم.

جوشکاری

روش جوشکاری باید طبق استاندارد های خاص و مرتبط با آن صورت گیرد. در این روش با جوشکاری قسمت های مختلف به یکدیگر ساختاری محکم و یک پارچه ای ساخته می‌شود. عوامل مختلفی در روش جوشکاری مخازن تحت فشار موثر است که در ادامه به آنها می‌پردازیم.

سازگاری مواد

ضخامت مواد

پیکربندی اتصال جوش

ویژگی های جوش مورد نظر

فورجینگ

این روش یکی از به روز ترین روش های اتصال قطعات مخزن به یکدیگر است. در روش فورجینگ از طریق ایجاد فشار فلزات را به یکدیگر پیوند می‌زنند. این امر باعث ایجاد استحکامی بیشتر در ساختار منبع تحت فشار می‌شود و این مخزن را قادر به تحمل فشار بیش از اندازه می‌کند.

مواد اولیه برای ساخت مخازن تحت فشار

مواد اولیه در تولید و ساخت مخزن های تحت فشار انواع مختلفی دارد. این تنوع به دلیل میزان فشار و محل قرار گیری مخزن می‌باشد. از مواد اولیه مورد استفاده در تولید مخزن تحت فشار می‌توان به مواردی همچون تیتانیوم، نیکل، فولاد زنگ نزده، فولاد کربن و آلومینیوم اشاره کرد که در ادامه موارد استفاده این فلزات را بیان می‌کنیم.

تیتانیوم

فلز تیتانیوم نسب به دیگر فلزات از مقاومت بالاتری برخوردار است. فلز تیتانیوم به دلیل برخورداری از استحکام کششی بالا در صنایع پتروشیمی، هسته‌ای، هوافضا و صنایع پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

نیکل

فلز نیکل که از آلیاژ های نیکل به دست می‌آید برای ساخت مخازن تحت فشاری که در شرایط آب و هوایی بدی قرار دارند بسیار مناسب است. این فلز در برابر خوردگی و شرایط محیطی بد بسیار دوام بالا دارد.

فولاد زنگ نزن

فولاد زنگ نزن از ترکیب چند فلز تولید می‌شود. از ترکیبات آن می‌توان به 11 درصد کروم و پایه آهن اشاره کرد که باعث می‌شود مخازن تحت فشار تولید شده با فولاد زنگ نزن در برابر هر گونه شرایطی مقاوم شده و هیچ آسیبی نبیند.

آلومینیوم

فلز آلومینیوم همانند تیتانیوم دارای استحکام کششی بالایی می‌باشد. فرق بین این دو فلز در میزان قیمت آنها است که فلز آلومینیوم قیمت مناسب تری دارد.

فولاد کربن

بهترین مزیت فولاد کربن بازیافت آن است. این فلز دارای مقاومت بسیار بالایی در برابر تنش های کششی و مقاوم در برابر ضربه و لرزش است.

سخن پایانی

تولید و ساخت مخزن های تحت فشار دارای اصول و قوانین خاصی می‌باشد. از موارد مصرفی این مخزن می‌توان به صنعت نفت و گاز، پتروشیمی، ساختمان سازی، کشاورزی، هوافضا و تصفیه آب اشاره کرد. این مخزن ها دارای انواع مختلفی می‌باشد که از مدل های آن می‌توان به مدل بادی، دیافراگمی و بالنی اشاره کرد. تولید و ساخت مخزن های تحت فشار باید طبق استاندارد های EN و API باشد. این استانداردها طبق یک‌سری قوانین ایمنی و ساختاری جهانی به وجود آمده‌اند. از مراحل ساخت این مخازن باید به طراحی، ساخت و تست های ایمنی آن اشاره کرد. از فلزات محکم در تولید و ساخت مخزن های تحت فشار می‌توان از فلزاتی مانند تیتانیوم، کربن، فولاد زنگ نزن، آلومینیوم و نیکل اشاره کرد.