مخازن تحت فشار و پایپینگ

[Mohammad05]

توی این تاپیک میخوایم باهم در مورد نحوه طراحی مخازن تحت فشار، استاندارد ها و کمی هم در مورد پایپینگ صنعتی و استاندارد هاش صحبت کنیم
امیدوارم خوشتون بیاد.

 

[Mohammad05]

مراجعی که برای این تاپیک استفاده میشه:

هندبوک استاندارد های ASME SECTOON 8
DIVISION 1

کتاب طراحی مخازن تحت فشار moss

هندبوک استاندارد های فلنج
ASME B16.5 2009

 

[Mohammad05]

استاندارد ها:

در طراحی مخازن و پایپینگ ما سه استاندارد داریم:

۱.استاندارد API (انستیتو نفت آمریکا)

۲. استاندارد B.S

۳. استاندارد ASME (انجمن مهندسان مکانیک آمریکا)

حین طراحی یک مخزن ما باید حتما استاندارد رو گزارش کنیم. نکته جالب اینه که آمریکایی ها خیلی سعی کردن استاندارد های API و ASME رو باهم همگرا کنن اما یکسری تغییرات کوچیک بین این دو استاندارد وجود داره.

---

آشنایی با استاندارد ASME SEC VII

این استاندارد سه تا قسمت داره برای طراحی مخازن تحت فشار:

۱.Division one : در این قسمت این استاندارد، کاری به نوع تنش وارد شده نداریم. با کمک معیار گسیختگی ماکزیمم تنش نرمال طراحیمون رو انجام میدیم که ضریب ایمنی بین ۳ تا ۵ بهمون میده

۲. Division two : توی این قسمت با انواع تنش های وارد به مخازن تحت فشار آشنا میشیم. این قسمت از قسمت یک استاندارد جامع تره و کامل یک مهندس متوجه عیوب و تنش های اعمالی به بدنه مخزن میشه

توی این استاندارد تنش های زیر بررسی میشن:
۱. تنش خمشی
۲. تنش غشایی
۳. تنش محلی
۴. تنش برشی
۵. تنش ثانویه
۶. تنش ارتعاشی

زیاد برای طراحی های مهندسی که بخوایم یک مخزن رو طراحی کنیم سراغ این سکشن نمیریم و توی این تاپیک روش خیلی مانور نمیدیم

۳. Division three:
این قسمت از استاندارد برای طراحی مخازن تحت فشار بالای ۲۰۰ بار یا ۲۰ مگاپاسکال استفاده میشه که اکثرا توی صنایع اتمی کاربرد داره که هدف بحث ما نیست.

 

[Mohammad05]

⚠️ پیش نیاز:

مروری بر مقاومت مصالح
برای اینکه مطلب کامل جا بیوفته لازمه بخشی از مقاومت مصالح رو باهم مرور کنیم
بخشی از درسنامه ی مبحث تنش در مخازن رو در ادامه مشاهده می‌کنید
هر سوالی در زمینه تحلیل تنش ها داشتید بپرسید تا بعدش بریم سراغ اصل بحث:

 

[Mohammad05]

فلنج ها

روش های تولید فلنج:
۱. ریخته گری
۲. آهنگری
۳. نورد

هرکدوم از این روش ها مزایا و معایب خاص خودشون رو دارن که زیاد وارد دیتالایف ماجرا نمیشیم چرا که بحث ساخت و تولیدی هست و از هدف تاپیک ما دوره.

این مسئله رو باید در نظر داشته باشیم که یک مهندس طراح مخزن و پایپینگ باید به خوبی انواع فلنج هارو قبل از رجوع به استاندارد بشناسه
بنابراین در ادامه با انواع فلنج آشنا میشیم

https://tajhiz-sanat.com/

 

[Mohammad05]

نکته ای در مورد تفاوت مخزن های تحت فشار با مخازن ذخیره

ورق های مخازن از فرآیند نورد بدست میان اما یکی از نکات مهمی که باید درنظرگرفت، جهت نورد اون ورق هست. در نورد فولاد، خاصیت فولاد در جهت نورد شده ی فولاد بهتر از بقیه ی جهات ورق هست.(در جهت نقطه چین های شکل)

در مخازن ذخیره، اگه به نقطه چین ها دقت کنین، تنش طولی ما در برابر وزن سیال مقاومت از خودش نشون میده و مشکلی هم براش ایجاد نمیشه. پس میتونیم به صورت یکدست این مخازن هارو جوش بدیم‌. مثل تانکر های آب داخل خونه ها یا مخازن آب توی تصفیه خونه ها.

اما در مخازن تحت فشار چون میزان تنش محیطی ما بیشتر از تنش طولیه، نمیتونیم ورق ها رو مثل مخازن ذخیره جوش بدیم چرا که به محض وارد شدن تنش محیطی، ورق به خوبی تنش محیطی رو نمیتونه بگیره و مخزن fail میشه (به زبون عامیانه خودمون ورق مخزن پاره میشه)
پس میایم به صورت تیکه تیکه و در راستای محیط مخزن جوشکاری مخازن رو انجام میدیم

 

[Mohammad05]

نحوه انتخاب کلاس فلنج

بر اساس هندبوک استاندارد ASME B16.5 2009
ما برای انتخاب یه فلنج باید چند تا پروسه رو طی کنیم:

به جدول بالا دقت کنین
ستون اول گروه متریال رو نشون میده. هرچی از گروه یک به سمت بالا یعنی گروه ۳ و ۴ میریم، فولاد ما پر کربن تر و آلیاژی تره و به طبع، گرون تر و جوشکاری اون فلنج سخت تر میشه

ستون دوم ترکیبات به کار رفته در فولاد رو نشون میده

ستون سوم دقیقا همون جدولی هست که نارو ارجاع میده برای پیدا کردن کلاس فلنج بر اساس دما و فشار کاری مخزن

سه ستون آخر هم فرایند تولید این فلنج هارو نشون میده که قابلیت ساختش از طریق کدوم روش ها امکان پذیره.

برای مثال من میخوام یک مخزن تحت فشار برای صنایع شیمیایی طراحی کنم. با توجه به جدول بالا و فلنجی که هایلایت کردم، فولاد ۳۰۴ رو انتخاب می‌کنم که به هر سه روش میشه تولیدش کرد. پس برای انتخاب کلاس فلنجم باید برم به جدول ۲.۲.۱ استاندارد

 

[Mohammad05]

ما به جدول ۲.۱.۱ صفحه ۲۳ استاندارد رفتیم
فرض میکنیم که مهندس شیمی فرآیند دمای کاری مخزن رو ۳۰۰ درجه سانتی گراد و فشار کاری رو ۹۰ بار گزارش کرده
این فشار ۹۰ بار بین فشار های کلاس ۶۰۰ و ۹۰۰ هست. ما مطمئن حالت رو انتخاب میکنیم. بنابراین کلاس فلنج ما کلاس ۹۰۰ خواهد بود
پس به جدول فلنج های کلاس ۹۰۰ برای انتخاب فلنج مورد نظرمون میریم

 

[Mohammad05]

صفخه ۹۵ ASME مربوط به فلنج های کلاس ۹۰۰ هست. فرض میکنیم سایز لوله ی من ۱۲ باشه. با توجه به این سایز من هر فلنجی که دلم بخواد میتونم پارامتر های هندسیش رو به کمک جدول ۱۸ که هایلایت کردم براتون رو داشته باشین و فلنج رو سفارش بدین.

 

[Mohammad05]

شاید تصور کنین که ساخت یه مخزن فقط خم کردن ورق و جوش دادن اون و تحویلش به کارفرماست.
اما با دیدن تصویر زیر به خوبی درک خواهید کرد یه مخزن تحت فشار واقعی چه اجزائی داره

عکس از پیوست کتاب ماز

 

[Mohammad05]

تصویری از فلنج های ساکت که از فولاد ۳۰۴ برای ساختش استفاده شده
پ.ن: یکم شلوغ بود محیطش به بزرگی خودتون ببخشید.

 

[Mohammad05]

https://my.uupload.ir/p/6E95XKGp
فیلم جلسه ی آموزش نصب نرم افزار PVelite برای طراحی مخازن
(اگه سریع مطلب رو گفتم به بزرگی خودتون ببخشید)