اصول و مراحل ساخت مخازن تحت فشار

مخازن تحت فشار (Pressure Vessels) تجهیزاتی هستند که برای نگهداری مایعات یا گازها در فشار بالاتر یا پایین‌تر از فشار محیط طراحی می‌شوند. این مخازن در صنایع مختلف مثل نفت و گاز، پتروشیمی، نیروگاه‌ها و صنایع غذایی کاربرد دارند.

2. اصول طراحی

طراحی مخازن تحت فشار باید مطابق استانداردهای بین‌المللی مانند ASME Section VIII, EN 13445 و API 650 باشد. اصول مهم شامل:

1. انتخاب فشار طراحی: بالاترین فشار عملیاتی مخزن.

2. انتخاب ضخامت دیواره: بر اساس فرمول‌های مهندسی برای مقاومت در برابر فشار داخلی:

• $t$t : ضخامت دیواره

• $P$P : فشار طراحی

• $R$R : شعاع داخلی

• $S$S : تنش مجاز ماده

• $E$E : ضریب جوش

3. انتخاب شکل هندسی: معمولاً استوانه‌ای با کف و سقف محدب (dished) برای مقاومت بیشتر در فشار داخلی.

4. حفظ ضریب ایمنی: معمولاً بین 1.5 تا 4، بسته به کاربرد.

3. انتخاب مواد

مواد مخزن باید مقاوم در برابر فشار و خوردگی باشند:

• فولاد کربنی (Carbon Steel) – برای فشار متوسط

• فولاد ضدزنگ (Stainless Steel) – برای محیط‌های خورنده یا مواد شیمیایی

• آلیاژهای خاص – برای دما یا فشار بسیار بالا

4. فرآیند ساخت

4.1 برش و شکل‌دهی

• ورق‌ها یا لوله‌ها با استفاده از CNC یا گیوتین برش داده می‌شوند.

• خمکاری یا رولینگ برای شکل‌دهی استوانه و کلاهک‌ها.

4.2 جوشکاری

• معمولاً با روش‌های SMAW, GTAW یا SAW انجام می‌شود.

• جوش‌ها باید طبق استاندارد NDT (Non-Destructive Testing) بررسی شوند: رادیوگرافی، التراسونیک، مایعات نافذ.

4.3 مونتاژ و بازرسی

• نصب اتصالات، فلنج‌ها و دریچه‌ها

• آزمایش هیدرواستاتیک: فشار مخزن تا 1.3–1.5 برابر فشار طراحی تست می‌شود.

5. نکات ایمنی

• استفاده از شیر اطمینان (Safety Valve)

• رعایت حداکثر فشار و دمای طراحی

• نظارت دوره‌ای برای ترک‌ها، خوردگی و تغییر شکل

• علامت‌گذاری فشار و ظرفیت روی بدنه مخزن

6. جمع‌بندی

ساخت مخزن تحت فشار نیازمند دانش مهندسی، مواد مناسب و رعایت استانداردها است. کوچک‌ترین اشتباه در طراحی یا جوشکاری می‌تواند منجر به انفجار و آسیب شدید شود، بنابراین رعایت دقیق دستورالعمل‌ها ضروری است.