شماره تماس

00981344311203-4 | 00989125161725

ایمیل

viratank00@gmail.com

مروری بر مخازن تحت فشار

تعریف مخزن تحت فشار : ظرفی است که برای نگهداری گاز یا مایعات در فشار کاملاً متفاوت از فشار محیط طراحی شده است.

ساخته شده در کارگاه

براساس نوع ساخت

 

انواع طبقه بندی مخازن تحت فشار

 

ساخته شده در محل استفاده

 پرجی

جوشی

فورج

فشار ریختگی

مخزن فشار چند لایه

فولادی

با توجه به متریال

 

چدنی

الومینیومی

فشار داخلی

با توجه به فشار

فشار خارجی

شعله مستقیم

بر اساس روش گرمایش

شعله غیر مستقیم

استوانه ای

بر اساس هندسه ساخت

کروی

مخروطی

افقی

بر اساس جهت قرار گیری

عمودی

شیبدار

ثابت

بر اساس نصب

سیار

جدار نازک

بر اساس ضخامت

جدار ضخیم

بدنه مخزن : استوانه ای یا کروی

اجزای مخزن تحت فشار

کلگی های مخزن : تخت،بیضوی،سهموی،نیمه کروی

FLAT,ELLIP,TORI,HEMI

مهارها : پایه،قلاب،دامنه،سدل

LEG,LUG,SKIRT,SADDLE

نازل ها و دریچه آدم رو

استانداردها و کدهای مخازن تحت فشار:

کد: کدها در واقع چیزی جز مجموعه ای از قوانین طراحی ، ساخت ، نصب ، بازرسی و آزمایش کارخانه ها و تجهیزات فرآیند صنعتی نیستند

استاندارد :  شامل مجموعه ای از قوانین است که توسط افراد حرفه ای برای طراحی ، ساخت و یکپارچگی اجزاء تحت فشار تهیه شده است.

کد های رایج دنیا برای مخازن تحت فشار

کشورنام سازمانمخففکد(ها)
آمریکاAmerican Society of Mechanical EngineersASMEASME VIII
هندBureau of Indian StandardsISIS 2825
کاناداCanadian Standard AssociationCSACSA B51
اروپاCommittee of European NormalisationEN OR CENEN13445
بریتانیاBritish Standard InstituteBS OR BSIBS5500
آلمانDeustche Institute of NormalisingDINAD2000
ژاپنJapanese Industrial Standardisation CommitteeJIS OR JISCJIS B 8243
جهانOrganisation for Industrial StandardsISOISO 16528

طراحی مخازن تحت فشار عموما بر اساس ملاحظات سرویس های مورد نظر انجام میشود اغلب این سرویس ها به شرح زیر می باشد:

  1. Cyclic Service: Fatigue
  2. Lethal Service
  3. Vibration Service
  4. Shock Service; Thermal or Impulse loading
  5. Low Temperature Service
  6. Cryogenic
  7. High Temperature Service
  8. Creep
  9. Creep –Fatigue
  10. Corrosion Service
  11. Contents: The contents of the vessel may require

special design considerations and/or material

selection. The following is a list of some of these

special services;

  1. Hydrogen Service
  2. Wet H2S Service (Sour Water)
  3. Caustic Service
  4. Ammonia Service
  5. Chloride Service
  6. Amine Service
  7. Sulfuric Acid
  8. Hydrochloric Acid
  9. Hydrofluoric Acid
  10. Polythionic Acid
  11. Types of Hydrogen Service Failures;
  12. SSC: Sulfide Stress Cracking
  13. ASSC: Alkaline Sulfide Stress

Cracking

  1. SZC: Soft Zone Cracking
  2. HIC: Hydrogen Induced Cracking
  3. SOHIC: Stress Oriented HIC
  4. SCC: Stress Corrosion Cracking
  5. GHSC: Galvanic Hydrogen Stress Cracking
  6. EC: Environmental Cracking
  7. Types of Stress Corrosion Cracking (SCC);
  8. Chloride
  9. Polythionic
  10. Caustic
  11. MEA/DEA
  12. Sulfide
  13. Ammonia

خلاصه فرمول های طراحی مخازن تحت فشار

راهنمای سریع استفاده از متریال در سرویس های مختلف

نکات مربوط به استاندارد ASME

استاندارد ASME  به 12 فصل تقسیم میشود:

شماره فصلنام فصل
1RULES FOR CONSTRUCTION OF POWER BOILERS
2MATERIALS
3Rules for Construction of Nuclear Facility Components
4Rules for Construction of Heating Boilers
5Nondestructive Examination
6Recommended Rules for the Care and Operation of Heating Boilers
7Recommended Guidelines for the Care of Power Boilers
8Rules for Construction of Pressure Vessels
9Welding, Brazing, and Fusing Qualifications
10Fiber-Reinforced Plastic Pressure Vessels
11Rules for Inservice Inspection of Nuclear Power Plant Components
12Rules for Construction and Continued Service of Transport Tanks
  • فصل های 2،5،8،9،12 مربوط به مخازن تحت فشار است
شماره فصلعنوانزیر مجموعه
2متریالPart A      مشخصات فنی مواد آهنی
Part B      مشخصات فنی مواد غیر آهنی
      PART Cمشخصات فنی الکترودها و سیم جوشها
 Part D        ویزگی ها
5آزمون های غیر مخرب
8ساخت مخازن تحت فشارDivision 1
Division 2
Division 3
9جوشکاری و لحیم کاری
12ساخت مخازن حمل
  • زیر مجموعه های فصل هشتم بخش 1
Subsection APart UGکلیات
Subsection BPart UWروش ساخت با جوشکاری
Part UFروش ساخت با فورج
Part UBروش ساخت با لحیم کاری
Subsection CPart UCSساخت با مواد آهنی
Part UNFساخت با مواد غیر اهنی
Part UHAساخت با  مواد الیاژی
Part UCIساخت با چدن
Part UCLورقهاي روكش شده يكپارچه
Part UCD 
Part UHTساخت با موادی که با عملیات حرارتی استحکام یا فته اند
Part ULW 
Part ULTسرویس دمای پایین
Part UHXمبدل های حرارتی
Part UIG 
  • طبقه بندی اتصال جوش

نام گروهویژگی ها
Aجوشهای طولی در بدنه و نازل ها،تمامی جوشهای واقع در کلگی کروی یا تخت،جوشهای محیطی متصل به کلگی کروی که به نازل یا بدنه متصل شده
Bجوشهای محیطی در بدنه و نازل،جوشهای محیطی متصل به عدسی فرم داده شده( بجز کروی ) که به بدنه یا نازل وصل شود
Cجوش فلنج ، تیوب شیت یا عدسی تخت به بدنه ، عدسی یا نازل
Dجوش نازل ها به بدنه ،عدسی ها و نازل ها

جدول راندمان جوش ها

انواع کلگی (HEADS )

شکل عدسینام عدسیمشخصات

Elliptical Head

(NF E 81-103)

R≈ 0.856De
r≈ 0.183De
h1≥ 3e
h2= Di/3.8
H= h2+h1+e
V(h2)≈ (Di.1,06)².0,466h2

G.R.C.

(NF E 81-102)

R= De
r= 0.1De
h1≥ 3.5e
h2= 0.1935De-0.455e
H= h2+h1+e
Dd= 1.11De+1.85h1
V(h2)≈ 0.1(Di)³

Ellipsoidal head

ASME

Form 1,9:1

Di = Da – 2 x s

r1 = Di / 1,16

r2 = Di / 5,39

h1 = gem. NF E81-103

h2 = Di / 3,8

h3 = h1 + h2

Form 2:1

R≈ 0.9De
r≈ 0.17De
h2= Di/4
H= h2+h1+e
V(h2)≈ 0,52Di².h2

Flanged & Dished (ASME)R= De
r= 0.06De
h2= R-√((R-r)²-(Di/2-r)²)
H= h2+h1+e
V(h2)≈ (Di/25,4)³.0,0013
Hemispherical headR=0.5Di
CALOTA + SECTORES
V≈0,2618Di³

Korbbogen (DIN 28013)

 

R= 0.8De
r= 0.154De
h1≥ 3e
h2= 0.255De-0.635e
H= h2+h1+e
Dd= 1.16De+ 2h1
V(h2)= 0.1298(Di)³

Klopper (DIN 28011)

 

R= De
r= R/10
h1≥ 3,5e
h2= 0.1935De-0.455e
H= h2+h1+e
Dd= 1.11De+1.85h1
V(h2)= 0.1(Di)³

High Crown Flanged & Dished (ASME)

 

R= 0.8De
r= 0.06De
h2= R-√((R-r)²-(Di/2-r)²)
H= h2+h1+e
V(h2)≈ (Di/25,4)³.0,0016
80-10 Flanged & Dished (ASME)

R= 0.8De

r=0.1De

h2= R-√((R-r)²-(Di/2-r)²)

H= h2+h1+e

V(h2)≈ (Di/25,4)³.0,0019

 

M.R.C. (NF E 81-104)

Dished head

R= De

h2= R-√((R-r)²-(Di/2-r)²)

H= h2+h1+e

V(h2)≈ (De+r)².0,42h2

MRC NF E 81 104

Dished head

R= De

h2= R-√((R-r)²-(Di/2-r)²)

H= h2+h1+e

V(h2)≈ (De+r)².0,42h2

نکات مربوط به ساخت ، بازرسی  ( FABRICATION):

برشکاری: درصورت برش ورق با اکسیژن یا قوس، اکسیدهای ناشی از برش باید به روش مکانیکی برطرف شود اگر سطح برشکاری شده برای جوشکاری استفاده نمیشود فقط ایجاد سطح صاف کافی است  UG – 76

رواداری خارج از گردی در مخزن تحت فشار داخلی: اختلاف بین حداکثر و حداقل قطر داخلی نباید از یک درصد قطر اسمی تجاوز کند UG – 80

رواداری خارج از گردی برای کلگی ها : برای کلگی های سهموی،مخروطی،کروی و بیضوی UG – 81

  • انحراف قسمت داخلی عدسی باید در محدوده 4/5% قطر و 8/5 % قطر قرارداشته باشد
  • شعاع KNUCKLE نباید کمتر از مقدار تعیین شده باشد
  • خارج از گردی SKIRT حداکثر یک درصد قطر مجاز است

تست هیدرواستاتیک : طبق UG- 99 فشار آزمون هیدرواستاتیک 1.3 برابر MAWP ضربدر نسبت ( تنش در دمای تست به تنش در دمای طراحی) برای فولاد مورد استفاده می باشد معمولا این نسبت یک درنظر گرفته میشود. بازرسی از مخزن باید در فشار آزمون تقسیم بر 1.3 انجام شود.برای جلوگیری از خطر شکست ترد دمای آزمون بهتر است  17 درجه سانتی گراد بالای MDMT باشد و از 48 درجه هم بیشتر نباشد.

وسایل کنترلی فشار ( شیر اطمینان یا سوپاپ اطمینان …): تنظیم فشار سوپاپ اطمینان در صورت استفاده از یک سوپاپ نباید از MAWP  بیشتر باشددر صورت استفاده از بیش از یک سوپاپ فشار سوپاپ اول کمتر یا مساوی  MAWP  و سوپاپ دوم در فشاری بالاتر از MAWP  ( حداکثر 105 درصد MAWP) تنظیم شود

تقسیم بندی مخازن در ASME  بر اساس محدودیت های سرویس مورد استفاده
  • سرویس مهلک
  • دما پایین
  • بخار
  • شعله مستقیم
نوع سرویسملاحظات
مهلک (LETHAL)

·         تمامی جوشها باید رادیوگرافی شوند

·         مخازن با فولاد کربن استیل و کم الیاژ باید تنش زدایی شوند

·         همه جوشهای دسته A باید از نوع  1 باشند

·         همه جوشهای دسته B,C باید از نوع 1 یا 2 باشند

·         جوشهای دسته D باید نفوذی کامل باشند

دما پایین LOW TEMPERATURE

·         همه جوشهای دسته A باید از نوع  1 باشند

·         همه جوشهای دسته B باید از نوع 1 یا 2 باشند

·         جوشهای دسته D  C, باید نفوذی کامل باشند

طراحی جوش طبق ASME  :

  • ابعاد و شکل لبه ها به گونه ای باشد که نفوذ کامل و ذوب کامل انجام شود
  • طول تیپر نباید کمتر از سه برابر تریم باشد
  • زمانی تیپر انجام شود که ضخامت تریم از 3 میل یا 0.25 درصد ضخامت ورق کمتر( هرکدام کوچکتر است ) باشد
  • جوشکاری و یا برشکاری هر دو برای انجام تیپر قابل قبول است
  • فاصله بین دو خط جوش طولی در دو بدنه مجاور از 5 برابر ضخامت ورق ضخیم تر کمتر نباشد

رادیوگرافی و تسهای غیر مخرب:

  • در مورد راندمان جوش ( JOINT EFFICIENCY ) به جدول راندمان جوش در بالا مراجعه کنید در مورد معیار قبولی جوشها در رادیوگرافی به جدول مربوطه در همین سایت مراجعه کنید
  • استفاده از روش آلتراسونیک بجای رادیوگرافی در مخازن تحت فشار مجاز است
  • در صورتی که طبق طراحی، رادیوگرافی موضعی (SPOT) برای کل مخزن در نظر گرفته شود برای جوشهای لب به لب دسته B,C

در نازل های حداکثر 10اینچ و حداکثر ضخامت 29 میلیمتر به رادیوگرافی نیست

  • درصورت رادیوگرافی موضعی ،در هر مخزن به ازای هر 15 متر خط جوش حداقل 6 اینچ رادیوگرافی انجام شود
  • به ازای هر جوشکار یا اپراتور یک 6 اینچی باید رادیوگرافی شود

تلرانس عدم همترازی در مونتاژ ( HI-LO)

ضخامت /mmجوشهای Aجوشهای B,C,D
تا 13 و13¼ ضخامت¼ ضخامت
بیش از 13 تا 19 و 193mm¼ ضخامت
بیش از 19 تا 38 و 383mm5mm
بیش از 38 تا 51 و 513mm1/8 t
بالای 51کمتر از  1/16 t یا 10 mmکمتر از 1/8t یا 19 mm

حداکثر گرده جوش :

ضخامت /mmجوشهای دسته B,C لب به لبسایر جوشها
تا 2.42.40.8
بیش از 2.4 تا 4.83.21.6
بیش از 4.8 تا 1342.4
بیش از 13 تا 254.82.4
بیش از 25 تا 5153.2
بیش از 51 تا 7664
بیش از 76 تا 10266
بیش از 102 تا 12766
بیش از 12788

عملیات حرارتی تنش زداییPWHT

از PWHT می توان برای کاهش تنش های باقیمانده ، به عنوان روشی برای کنترل سختی یا حتی برای افزایش مقاومت مواد استفاده کرد انجام فرایند تنش زدایی به روش نادرست ، می تواند منجر به خرابی جوش ، ترک خوردگی بیشتر و افزایش حساسیت به شکست ترد شود.

PWHT انواع مختلفی دارد که دو نوع رایج آن عبارتند از :

  • پس گرمایش POST HEATING:

ترک خوردگی ناشی از هیدروژن (HIC) اغلب هنگامی رخ می دهد که مقدار زیادی هیدروژن محیط در هنگام جوشکاری به ماده نفوذ می کند. با گرم کردن ماده پس از جوشکاری ، می توان هیدروژن را از منطقه جوش داده شده متفرق کرد ، بنابراین از HIC جلوگیری می شود. این فرایند به عنوان پس گرمایش شناخته می شود و باید بلافاصله پس از اتمام جوشکاری آغاز شود. به جای اینکه اجازه داده شود تا خنک شود ، بسته به نوع و ضخامت مواد لازم است تا درجه حرارت مشخص شود. بسته به ضخامت ماده باید چند ساعت در این دما نگه داشته شود.

  • تنش زدایی STRESS Relieving :

فرآیند جوشکاری  می تواندمقادیر  زیادی تنش باقیمانده را در ماده ایجاد کند ، که می تواند منجر به افزایش پتانسیل خوردگی تنش و ترک خوردگی ناشی از هیدروژن شود. از PWHT می توان برای از بین بردن این تنشهای باقیمانده و کاهش این پتانسیل استفاده کرد. این فرایند شامل گرم كردن مواد تا دمای خاص و سپس سردکردن تدریجی آنها است.

  • دمای کوره نباید در هنگام قرارگرفتن مخزن در داخل ان نباید از 425 درجه سانتی گراد بیشتر باشد
  • بالای 425 درجه آهنگ گرم کردن نباید از 222 درجه در ساعت به ازای ضخامت قطعه بیشتر باشد
  • در حین گرم کردن تغییرات دمایی در فواصل 1.6 متری از 139 درجه بیشتر نشود
  • در زمان نگهداشت اختلاف حداکثر دما و حداقل دما کوره در نقاط مختلف مخزن از 83 درجه تجاوز نکند
  • محیط کوره از نظر اکسیداسیون بیش از حد باید کنترل گردد
  • بالای 425 درجه آهنگ سرمایش از 280 درجه بر ساعت به ازای حداکثر ضخامت فلز بیشتر نشود
  • اهنگ گرمایش و سرمایش به طور کلی از 56 درجه بر ساعت کمتر نباشد
  • در صورت به رفتن فولاد با چند نوع P NUMBER از دمای بالاتر استفاده گردد
  • درصورت انجام تعمیرات برای 1,2,3 تا ضخامت 38 میل بعد از عملیات حرارتی نیاز ه عملیات حرارتی مجدد نیست