در این راهنمای مخازن تحت فشار به توضیح مخازن تحت فشار، الزامات بازرسی مخازن تحت فشار، سؤالات رایج مخازن تحت فشار و اینکه چگونه هواپیماهای بدون سرنشین می توانند به بازرسی آنها کمک کنند می پردازیم.
فهرستی از مطالب مقاله در ادامه ذکر شده که می توانید مطلب مورد علاقه خود را پیدا کنید:
- مخزن تحت فشار چیست؟
- بازرسی مخازن تحت فشار
- سوالات متداول در مورد مخازن تحت فشار
- پنج روشی که پهپادها می توانند در بازرسی مخازن تحت فشار کمک کنند
- آینده بازرسی مخازن تحت فشار
مخزن تحت فشار چیست؟
مخازن تحت فشار ظروف(کانتینر) صنعتی هستند که برای نگهداری بخار، مایعات یا گازها طراحی شده اند.
از آنجا که مخازن تحت فشار معمولاً مواد را با فشار بالا نگه می دارند، اگر به درستی نگهداری نشوند می توانند خطرناک باشند.
بازرسی های منظم بخش مهمی از فرآیند تعمیر و نگهداری مخازن تحت فشار است که به دیده شدن مشکلات احتمالی قبل از گسترش آن کمک می کند.
مخازن تحت فشار “ظروف طراحی شده برای نگهداری بخارات، مایعات یا گازها در فشار خاصی هستند” – ولی هر کشوری تعاریف دقیقی از چیستی آنها دارد، بنابراین ارزش صرف زمان بیشتر برای تعریف آنها را دارد.
دلیل این تعاریف کوتاه narrow definitions به این دلیل است که مخازن تحت فشار خطرناک هستند.
برای کمک به کاهش خطرات ناشی از آنها، تقریباً هر کشوری در جهان قوانینی در مورد نحوه طراحی مخازن تحت فشار، نحوه ساخت آنها و نحوه کارکرد آنها دارد.
علاوه بر الزامات نظارتی کلی برای مخازن تحت فشار، هر مخزن تحت فشار دارای محدودیت های عملیاتی خاصی است که به آن “فشار طراحی و دمای طراحی” می گویند.
اگر یک مخزن تحت فشار فراتر از فشار یا دمایی که برای تحمل آن طراحی شده است کار کند، نتیجه می تواند خرابی فاجعه بار واحد باشد.
در بدترین حالت، عملیات خارج از طراحی یک مخزن میتواند منجر به آتشسوزی، نشت گاز سمی یا حتی انفجار شود، که همگی میتوانند برای هر کسی که در منطقه اطراف کار میکند، خطری جدی داشته باشد.
ویژگی های مشترک مخازن تحت فشار
در اینجا برخی از خصوصیات رایج مخازن تحت فشار آورده شده است:
- شکل. در حالی که یک مخزن تحت فشار به طور فرضی می تواند به چندین شکل مختلف ساخته شود، رایج ترین شکل های مورد استفاده مخروطی، کره ای و استوانه هستند.
- طراحی. صرف نظر از شکل مخزن، حداقل جرم مخزن تحت فشار به همراه حجمی که دارد و فشاری که تحت آن قرار می گیرد، مقیاس(اندازه گیریscales) می شود. این جرم با نسبت استحکام و وزن مواد ساختمانی مخزن نسبت معکوس دارد و با بالا رفتن استحکام، حداقل جرم مورد نیاز کاهش می یابد.
- مواد ساخت. از آنجایی که مخازن تحت فشار باید بسیار قوی باشند این مواد باید بتوانند فشارهای بسیار بالا را تحمل کنند،. به همین دلیل متداول ترین ماده ای که برای ساخت آنها استفاده می شود فولاد است. مخازن تحت فشار همچنین می توانند از مواد کامپوزیتی مانند کامپوزیت زخم رشته ای (سیم پیچی فیلامنت -سیم پیچی رشته ای) یا بتن(ساروج concrete) با کابلهایی که در اطراف یا درون مخزن پیچیده شده است ساخته شوند تا کشش مورد نیاز برای مقاومت در برابر فشار داخلی را فراهم کنند.
- مقاومت در برابر خوردگی. اگر یک مخزن تحت فشار در زمینه ای استفاده شود که امکان خوردگی داشته باشد، باید در انتخاب مواد ساخت این مورد در نظر گرفته شود.
- فشار . اکثر مخازن تحت فشار برای کارکردن با 15 psig* یا بالاتر طراحی شده اند.
نکته: Psig اندازه گیری فشار است که مخفف Pounds Per Square Gauge است.
انواع مخازن تحت فشار
نکته قابل توجه اینکه اصطلاح “مخزن تحت فشار” می تواند به انواع مخزن های ذخیره سازی مورد استفاده در محیط های صنعتی اشاره کند.
در اینجا برخی از رایج ترین انواع مخازن تحت فشار ذکر شده است:
- مخازن / مخازن ذخیره سازی. مخازن ذخیره که اغلب از فولاد کربنی ساخته می شوند، معمولاً برای ذخیره مایعات و در اندازه های مختلف استفاده می شوند.
- دیگ بخار. دیگ بخار که معمولاً از فولاد آلیاژی ساخته می شود تا بتواند فشارها و دماهای بالا را تحمل کند، ظرفی است که هدف آن ایجاد آب گرم یا بخار است که سپس به عنوان منبع تغذیه برای عملیات های مختلف استفاده می شود.
- مبدل های حرارتی. فولاد کربنی نیز یک ماده رایج مورد استفاده برای ساخت مبدل های حرارتی است که در طیف وسیعی از کاربردهای صنعتی، از پردازش صنعتی گرفته تا خدمات غذایی استفاده می شود.
- ظروف فرآیند. به طور معمول از فولاد کربن ساخته شده و برای انجام نوعی پردازش یک ماده (همانطور که از نام آن پیداست) استفاده می شود، برای ترکیب، شکستن یا حذف عناصر از یک ماده استفاده می شود.
ملاحظات ایمنی در طراحی مخازن تحت فشار
از آنجایی که مخازن تحت فشار بالقوه بسیار خطرناک هستند، معمولاً با در نظر گرفتن ایمنی طراحی می شوند.
در اینجا دو مورد از مهم ترین ملاحظات ایمنی در طراحی یک مخزن تحت فشار آورده شده است:
- سوپاپ های ایمنی. این شیرها که شیر تسکین دهنده (شیر تخلیه فشار) نیز نامیده می شوند، امکان آزادسازی سریع فشار را فراهم می کنند تا در حین استفاده از فشار مورد نظر در حد خطرناک، فراتر نرود.
- نشت قبل از ترکیدن این ویژگی به یک عنصر طراحی در مخازن تحت فشار اشاره دارد که به آنها اجازه می دهد به جای انفجار ترک بخورند. اکثر استانداردهای مخازن تحت فشار در سراسر جهان، از جمله دیگ بخار و کد فشار ASME و استاندارد مخازن تحت فشار فلزی AIAA ، مستلزم این است که مخازن تحت فشار این ویژگی را داشته باشند، که به مخزن اجازه می دهد به جای ترکیدن ناگهانی مایعات ترک بخورد و نشت کند و گزینه ایمن تر را برای مخزن ایجاد کند.
بازرسی مخازن تحت فشار
بازرسی ها بخش مهمی از فرآیند تعمیر و نگهداری مخازن تحت فشار هستند.
در این بخش اطلاعاتی در مورد دفعات بازرسیها، آنچه در حین بازرسی انجام میشود، انواع آزمایش هایی که میتوان در بازرسیها استفاده کرد بیان می شود و با چک لیستی از آنچه که معمولاً در طول بازرسی مخزن تحت فشار پوشش داده میشود، پایان مییابد.
تناوب بازرسی ها
اکثر مقررات مخازن تحت فشار الزامات خاصی را برای دفعات بازرسی ها ارائه می کنند. به عنوان یک قانون کلی، مخازن تحت فشار باید حداقل هر پنج سال یکبار بازرسی شوند. همچنین باید پس از نصب مخزن، قبل از استفاده از آن، بازرسی انجام شود.
آنچه در حین بازرسی انجام می شود
بازرسی مخازن تحت فشار می تواند شامل بازرسی از وضعیت مخزن به صورت خارجی، داخلی یا هر دو باشد.
در این بازرسی ها، بازرسان می توانند:
- جمع آوری داده های بصری در مورد وضعیت مخزن، از جمله وضعیت عایق، جوش، اتصالات، یا اتصالات ساختاری(سازه ای)
- دادههای ضخامت را جمعآوری کنید تا مشخص کنید آیا مخزن به دلیل استفاده تغییر کرده است یا خیر
- برای تعیین اینکه آیا مخزن هنوز برای استفاده مناسب است، تجزیه و تحلیل استرس(فشار-تنش) انجام دهید
- دریچه های تخلیه فشار مخزن را بررسی کنید تا از عملکرد صحیح آنها مطمئن شوید
- آزمایش فشار هیدرواستاتیک را انجام دهید.
انواع آزمایش مخازن تحت فشار
پنج نوع آزمایش متداول وجود دارد که بازرسان هنگام بازرسی مخازن تحت فشار انجام می دهند:
-
تست بصری
تست بصری رایج ترین نوع آزمایش غیر مخرب (NDT) است که ممکن است بازرس انجام دهد. هدف از بازرسی بصری، بررسی بصری داخل و خارج مخزن برای بررسی هرگونه ترک یا نقص است (برای جزئیات بیشتر به چک لیست زیر مراجعه کنید).
-
تست اولتراسونیک
آزمایش اولتراسونیک از امواج صوتی برای اندازهگیری ضخامت سطح یک ماده استفاده میکند تا هر گونه نقصی را که ممکن است ایجاد شده باشد شناسایی کند. این نوع آزمایش حجمی است، به این معنی که می تواند عیوب داخل مخزن و همچنین روی سطح آن را تشخیص دهد.
-
تست رادیو گرافی
آزمایش رادیوگرافی از رادیوگرافی برای تشخیص عیوب نزدیک سطح یا سطح مخزن(مجرا) استفاده می کند. این روش تست نیز حجمی است.
-
تست ذرات مغناطیسی
آزمایش ذرات مغناطیسی از جریان مغناطیسی عبوری از مخزن تحت فشار برای شناسایی تغییر شکلها یا نقصها در سطح مخزن استفاده میکند که باعث قطع جریان مغناطیسی میشود و به عنوان یک “میدان نشت شار” ظاهر میشود.
-
تست نافذ رنگ
آزمایش رنگ یا مایع نافذ از مایع (یعنی ماده نافذ) استفاده میکند که روی ظرف اسپری میشود تا عیوب یا ایرادات روی سطح آن شناسایی شود. یک ماده شیمیایی فلورسنت می تواند به ماده نافذ اضافه شود تا عیوب زیر نور UV قابل مشاهده باشد.
لیست بازرسی ظروف تحت فشار
در اینجا چک لیستی از چیزهایی است که بازرسان معمولاً در طول بازرسی مخزن تحت فشار به دنبال آن هستند.
بازرسی های خارجی – چه چیزی را باید بازرسی کرد
مواردی که بازرسان هنگام بازرسی بیرونی یک مخزن تحت فشار به دنبال آن هستند عبارتند از :
- پوشش های خارجی، از جمله پوشش های عایق و مقاوم در برابر خوردگی، برای عیوب بازرسی شده اند.
- کل نمای بیرونی مخزن برای هر نوع نشت گاز، بخار یا مایع بازرسی می شود
- پایهها بازرسی میشوند تا ببینند آیا انبساط و انقباض مناسب را دارند یا خیر
- اتصالات مخزن و خود مخزن از نظر تغییر شکل، بریدگی، ترک ، از جمله روی نازل ها، کوره و صفحات تقویت کننده بازرسی شده است.
- مهره ها، پیچ و مهره ها، صفحه های فلنج (flange faces-پیچ)، سطح مخزن، از نظر خوردگی یا سایر عیوب بازرسی می شود
- سطوح و سرهای پوسته(عایق) از نظر تاول، برآمدگی یا سایر تغییر شکل ها بررسی می شوند
- اتصالات جوش داده شده و نواحی مجاور از نظر ترک یا نقص بازرسی می شوند
بازرسی های داخلی – چه چیزی باید بازرسی شود
در اینجا چیزی است که بازرسان هنگام بازرسی داخلی یک مخزن تحت فشار به دنبال آن هستند:
- ترک، تاول، خوردگی، تغییر شکل یا هر گونه نقص دیگر در داخل مخزن بازرسی شده
- رزوههای بازرسی شده برای اطمینان از تعداد کافی رزوهها بر روی اتصالات رزوهدار درگیر شده.
- بازرسی دهانه های منتهی به اتصالات یا کنترل های خارجی برای اطمینان از عدم انسداد آنها
- بستههای ویژه بازرسی میشوند تا اطمینان حاصل شود که کافی(مناسب) هستند
- نواحی با غلظت تنش(تراکم فشار) بالا از نظر ترک یا سایش دیگر بازرسی می شوند
به دنبال الگوی چک لیست بازرسی مخازن تحت فشار هستید؟ توصیه می کنیم لیست بالا را در یک سند قرار دهید و کادرهایی را در کنار هر مورد وارد کنید.
سوالات متداول در مورد مخازن تحت فشار
در ادامه چند سوال رایج در مورد مخازن تحت فشار، با پاسخ آنها ذکر شده است.
از آنجا که برخی از پاسخها نسبتاً طولانی هستند، فهرستی از سؤالات در پایین آمده تا به پاسخ سوالات مورد نظر خود برسید:
- مخزن با چه فشاری به مخزن تحت فشار تبدیل می شود؟
- تفاوت بین یک مخزن تحت فشار بدون آتش و یک مخزن تحت فشار چیست؟
- چه نهادهای نظارتی بر ساخت و بازرسی مخازن تحت فشار نظارت دارند؟
- استانداردهای مخازن تحت فشار در سراسر جهان چیست؟
مخزن با چه فشاری به مخزن تحت فشار تبدیل می شود؟
پاسخ به این سوال میتواند متفاوت باشد، اما معمولاً یک مخزن زمانی که بخار، گاز یا مایعات را در فشارهای 15 psig یا بالاتر نگه میدارد، از نظر قانونی یک مخزن تحت فشار در نظر گرفته میشود.
تفاوت بین مخزن تحت فشار (بدون آتش و آتشین-حرارت مستقیم و غیر مستقیم) بدون آتش و آتشین چیست؟
مخزن تحت فشار آتش گرفته (حرارت مستقیم)به هر مخزن فشاری گفته می شود که گرما را دریافت می کند.
مخزن ممکن است به طور جزئی یا کامل در معرض منبع گرما قرار گیرد و گرما ممکن است مستقیم یا غیرمستقیم دریافت شود. مخازن تحت فشار آتش گرفته (حرارت مستقیم) به احتیاطات خاصی نیاز دارند زیرا ممکن است بیش از حد گرم شوند که منجر به نگرانی های ایمنی می شود.
در اینجا برخی از رایج ترین انواع مخازن تحت فشار آتش نشان (حرارت مستقیم) ذکر شده است:
- بخاری های(کوره) روغنی حرارتی که برای سیستم های لوله کشی مایع آلی استفاده می شوند. صنایعی که از مخازن تحت فشار استفاده می کنند عبارتند از : تولید برق (برق)، نفت و گاز و پتروشیمی.
یک مخزن تحت فشار پخته نشده(غیر مستقیم An unfired pressure vessel) را می توان برای خنک کردن یا گرم کردن سیال در صورت ترکیب با سیال دیگر استفاده کرد که اساساً به عنوان یک مبدل حرارتی عمل می کند.
مخازن تحت فشار پخته نشده معمولاً حاوی چندین بسته لوله و محفظه برای گرم کردن یا خنک کردن سیالات هستند.
در اینجا برخی از رایج ترین انواع مخازن تحت فشار غیر مستقیم آورده شده است:
- ژنراتورهای بخار مرتبط با سیستم های لوله کشی.
- هر ظرف بسته ای که دیگ بخار نیست و برای نگهداری آب گرم، گاز یا هوا ساخته شده است.
صنایعی که از مخازن تحت فشار استفاده نمی کنند عبارتند از: تولید برق (برق)، حفاظت در برابر آتش و اتوماسیون.
چه کدهای طراحی نظارتی مربوط به مخازن تحت فشار است؟
پاسخ ها بر اساس کشور متفاوت است، اما در اینجا برخی از رایج ترین آنها آورده شده است:
- استرالیا – استانداردهای استرالیا
- کانادا – CSA B51
- اتحادیه اروپا – دستورالعمل تجهیزات تحت فشار اتحادیه اروپا
- ژاپن- استاندارد صنعتی ژاپن (JIS)
- آمریکای شمالی- کد دیگ بخار و مخزن تحت فشار ASME
استانداردهای مخازن تحت فشار در سرتاسر جهان چیست؟
در اینجا لیستی از برخی از رایج ترین استانداردهای مخازن تحت فشار در جهان آمده است:
- AD Merkblätter . این استاندارد آلمانی است که با دستورالعمل تجهیزات فشار (97/23/EC) هماهنگ شده است.
- کد ASME بویلر و مخزن تحت فشار بخش هشتم: قوانین ساخت مخازن تحت فشار.
- API 510 . این استاندارد آمریکای شمالی برای بازرسی مخزن تحت فشار است. (این استاندارد در جاهای دیگر نیز استفاده می شود.)
- B51-09 . کد دیگ، مخزن تحت فشار و لوله کشی کانادایی
- BS 5500 . این استاندارد در بریتانیا با BS EN 13445 جایگزین شده است اما تحت نام PD 5500 برای طراحی و ساخت تجهیزات صادراتی حفظ شده است.
- CODAP . این قانون فرانسه برای ساخت مخازن تحت فشار بدون آتش است.
- EN 13445 . این استاندارد اروپایی فعلی که با دستورالعمل تجهیزات فشار (97/23/EC) هماهنگ شده است.
- EN 286 (قسمت های 1 تا 4). این استاندارد اروپایی برای مخازن فشار ساده (مخازن هوا) است که با دستورالعمل شورا 87/404/EEC هماهنگ شده است.
پنج روشی که پهپادها می توانند در بازرسی مخازن تحت فشار کمک کنند
پهپادها (هواپیمای بدون سرنشین) می توانند ابزار قدرتمندی برای بازرسان در هنگام جمع آوری داده های بصری در داخل یک مخزن تحت فشار باشند.
با استفاده از یک پهپاد، بازرسان اکنون میتوانند وارد مخزنها شوند و به صورت بصری فضای داخلی آنها را بدون نیاز به قدم گذاشتن در داخل آن اسکن کنند.
این بدان معنی است که بازرسان از محیط های بالقوه خطرناک و ناراحت کننده دور نگه داشته می شوند، در حالی که داده های با کیفیت بالا را جمع آوری می کنند.
همچنین به این معنی است که بازرسیها میتوانند سریعتر و کارآمدتر از استفاده از روش دستی انجام شوند.
در اینجا چهار مورد از مزایای اصلی استفاده از هواپیماهای بدون سرنشین در بازرسی مخازن تحت فشار آورده شده است:
-
ایمنی
استفاده از پهپاد برای ورود به مخزن تحت فشار برای جمعآوری دادههای بصری به این معنی است که بازرسان مجبور نیستند وارد آن فضای محدود شوند، که به بهبود ایمنی کلی افراد درگیر در فرآیند بازرسی کمک میکند.
-
پس انداز
استفاده از پهپاد به جای شخص برای جمعآوری دادههای بصری در داخل یک مخزن تحت فشار میتواند هزینه بازرسی را به میزان قابل توجهی کاهش دهد و نیاز شرکتها به ساخت و از بین بردن داربستهای گران قیمت را از بین ببرد.
به دلیل سرعت و کارایی، پهپادها همچنین می توانند زمان توقف مورد نیاز برای بازرسی مخازن تحت فشار را کوتاه کنند، که می تواند به شرکت ها کمک کند تا صرفه جویی قابل توجهی نیز داشته باشند.
-
دسترسی
هواپیماهای بدون سرنشین میتوانند به بازرسان اجازه دهند تا از نزدیک از جوشها، مشعلها و سایر قسمتهای مخزن تحت فشار که دسترسی به آنها در بازرسی دستی دشوار است، مشاهده کنند.
-
داده های بهتر
پهپادها معمولاً می توانند داده های بصری با کیفیت بالاتری نسبت به جمع آوری دستی جمع آوری کنند. آنها همچنین به بازرسان اجازه میدهند تا یک رکورد تاریخی دقیق از یک بازرسی ایجاد کنند که در آینده در صورت نیاز میتوان به آن اشاره کرد.
-
کاهش انتشار گازهای گلخانه ای
کاهش هزینه بازرسی ها با استفاده از پهپاد می تواند به شرکت ها اجازه دهد تا تعداد بازرسی ها را افزایش دهند. مطالعه ای که توسط مشاور اتاق دیگ بخار انجام شد نشان داد که افزایش دفعات بازرسی های پشتیبانی شده توسط Elios 2 به طور بالقوه می تواند انتشار CO2 را تا 649 تن در سال کاهش دهد.
آینده بازرسی مخازن تحت فشار
آینده برای بازرسی مخازن تحت فشار چیست؟
روندهای نوظهور شامل افزایش پذیرش تجهیزات RVI مانند هواپیماهای بدون سرنشین برای بازرسی و پیشرفت در فناوری حسگر است که امکان جمع آوری داده های متنوع تری را با ابزارهای بازرسی از راه دور فراهم می کند.
پذیرش رو به رشد هواپیماهای بدون سرنشین
استفاده از هواپیماهای بدون سرنشین برای بازرسی بصری در این بخش به سرعت در حال افزایش است.
به دلیل مزایای ایمنی و صرفه جویی در زمان و هزینه، شرکت های بیشتری از وسایل پرنده در عملیات خود استفاده می کنند.
کمیت و کیفیت دادههای جمعآوریشده توسط پهپادها – و توانایی آنها برای دسترسی سریع به مکانهای چالش برانگیز – آنها را به ابزاری عالی برای بازرسی تبدیل میکند.
از آنجایی که بازرسان می توانند بازرسی های هواپیماهای بدون سرنشین را به سرعت انجام دهند، می توان آنها را به دفعات بیشتری انجام داد.
حتی می توان یک بازرسی نسبتاً خود به خودی از پهپاد انجام داد ، از جمله دسترسی به مناطقی که نیاز به برنامه ریزی قابل توجهی برای بازرسی انسانی دارند یا معمولاً غیرقابل دسترس هستند.
شرکت های انرژی پیشرو از تکنیک های کاهش محیط زیست استفاده می کنند تا امکان دسترسی پهپادها به فضاهایی را فراهم کنند که در غیر این صورت به تجهیزات ذاتا ایمن محدود می شد.
این موضوع برای هواپیماهای بدون سرنشین ایدهآل است، زیرا حتی زمانی که تحت تأثیر محیط های بالقوه قابل انفجار قرار نگیرند، این مکانها خطرات قابلتوجهی را برای انسانهایی که با پوشیدن تجهیزات حفاظتی وارد فضاهای محدود میشوند، ایجاد میکنند.
پیشرفتهای فناوری اخیر ممکن است موارد استفاده از هواپیماهای بدون سرنشین را متنوع کند
عملکردهای مکان یابی و نقشه برداری جدید در حال گسترش سودمندی بازرسی پهپادها هستند.
بهعنوان مثال، به لطف فناوری SLAM ، آخرین نسل پهپادها، از جمله Elios 3 ، میتوانند در زمان پرواز خود را بر روی نقشهای سه بعدی بیابند.
به این ترتیب، کاربران می توانند در حین مشاهده فید بصری زنده دقیقاً بدانند که یک پهپاد در کجا قرار دارد و می توانند محل دقیق نقص ها را شناسایی کنند.
پهپادها همچنین میتوانند با حسگرهایی که معمولاً در NDT برای آزمایش ضخامت اولتراسونیک، تصویربرداری حرارتی، تصویربرداری از گاز نوری، تشخیص میدان مغناطیسی و غیره استفاده میشوند، مجهز شوند.
کاربردهای حسگرهای نصب شده بر روی پهپاد تقریباً بی حد و حصر است و مهندسان هواپیماهای بدون سرنشین در حال بررسی چگونگی انجام بازرسی از راه دور حتی همه کاره تر و مؤثرتر هستند.
به طور مشابه، پیشرفتهای نرمافزاری، راههای سریعتر و سادهتری را برای مدیریت و تفسیر مقادیر زیادی از دادههایی که بازرسان اکنون میتوانند دریافت کنند، در اختیار بازرسان قرار میدهد.
برای آشنای بیشتر با محصولات ما بر روی مقاله قیمت و خرید دیگ آبگرم و قیمت و خرید دیگ روغن داغ کلیک کنید.
مطالب پیشنهادی:
راهنمای خرید انواع بویلر | نکات کلیدی انتخاب بویلر استاندارد