مخازن تحت فشار یکی از انواع مخازن صنعتی و یک محفظه ضد نشتی هستند که مایع یا گاز را ذخیره میکنند. مخازن تحت فشار در اندازهها و شکلهای متفاوت برای اهداف مختلف تولید شدهاند و به طور کلی، ظاهر هندسی آنها به شکل کروی، مخروطی و استوانهای است.
یکی از مدلهای رایج آن، ترکیبی از یک سیلندر بلند با دو کلاهک است. مخازن تحت فشار در فشارهای داخلی بالاتر یا پایینتر از فشار هوا کار میکنند. علاوه بر این، دمای عملیاتی این دستگاهها نیز متفاوت است.
مخزن تحت فشار چگونه کار میکند؟
مخازن تحت فشار به گونهای طراحی شدهاند که با رسیدن به سطح فشار مورد نیاز برای انجام یک عملکرد کاربردی مانند نگهداری هوا در مخزن غواصی، کار کنند. این مخازن میتوانند فشار را مستقیماً از طریق دریچهها و عقربههای رهاسازی اعمال، یا فشار را به طور غیرمستقیم از طریق انتقال حرارت وارد کنند.
سطوح فشار بالقوه از psi 15 تا حدود psi 000/150 متغیر است، در حالی که دما اغلب بالای 400 درجه سانتیگراد (750 درجه فارنهایت) است. یک مخزن فشار میتواند از 75 لیتر (20 گالن) تا چندین هزار لیتر را در خود جای دهد.
کاربرد مخازن تحت فشار در صنعت
صنعت نفت و گاز
در صنعت نفت و گاز، یک مخزن تحت فشار اغلب به عنوان گیرنده استفاده میشود که در آن فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی در دما و فشار بالا انجام میشود.
صنایع شیمیایی
در یک مخزن تحت فشار در صنایع شیمیایی، یک فرآیند (واکنش شیمیایی) انجام میشود که منجر به تغییر اساسی در محتوای ظرف میشود.
صنعت انرژی (تولید برق)
دلایل مختلفی وجود دارد که چرا بخش انرژی به طور کلی به مخازن تحت فشار نیاز دارد. یکی از دلایل اصلی مورد نیاز آنها در بخش انرژی، وجود گازهای مضر است. همچنین نیروگاههای هستهای از مخازن تحت فشار ویژهای به نام مخازن تحت فشار راکتور (RPVs) استفاده میکنند
انواع مخازن تحت فشار
مخازن فرآیند
مخازن فرآیندی (تانکرها) برای نگهداری و ذخیرهسازی مایعات طراحی شدهاند و برای عملیات یکپارچه در تأسیسات پتروشیمی، پالایشگاهها، کارخانههای گاز، تأسیسات تولید نفت و گاز و سایر تأسیسات استفاده میشوند.
اتوکلاوها
اتوکلاوها ظروف بزرگی هستند که تحت فشار قرار میگیرند و به دمای بالا میرسند. آنها معمولاً استوانهای هستند زیرا شکل کروی بهتر میتواند فشارهای بالا را به طور ایمن تحمل کند. اتوکلاوها برای نگهداری وسایلی طراحی شدهاند که داخل آن قرار میگیرند و سپس درب آن مهر و موم میشود.
مخازن فشار قوی
مخازن فشار قوی بادوامترین مخازن موجود در بازارند که در زیر سنگینترین بارها نیز به کار خود ادامه میدهند و در برابر خوردگی، دما و فشار، بهترین مقاومت را دارند. این مخازن معمولاً از فولاد ضدزنگ ساخته میشوند. کارکردهای رایج برای مخزن فشار قوی شامل میکسرهای پرسرعت، راکتورهای شیمیایی و دستگاههای استخراج فوق بحرانی است.
مخازن انبساط
مخازن انبساط برای تنظیم تغییرات در میزان آب گرم در دستگاههای گرمایشی و تغییر در سرعت جریان آب و حفظ فشار استاتیکی تولید شده توسط پمپ در سطح استفاده در دستگاههای آب گرم بهداشتی طراحی شدهاند.
مبدلهای حرارتی
مبدل حرارتی دستگاهی است که حرارت را از یک وسیله به وسیله دیگر منتقل میکند. مبدلهای حرارتی بیشتر در تأسیسات صنعتی مانند آهن و فولاد، نفت، پتروشیمی، گاز، نیروگاهها، مواد غذایی، دارویی، چرم، منسوجات، تهویه هوا، کشتیها و صنایع دریایی استفاده میشوند.
استاندارد جوشکاری مخزن تحت فشار
مخازن تحت فشار برای ذخیرهسازی و توزیع مایعات و گازها در فشار بالا استفاده میشود. جوشکاری باید در مخازن تحت فشار از کیفیت فوقالعاده بالایی برخوردار باشد تا در شرایط کاری مقاومت کند.
آمادهسازی مناسب سطح برای راحت گذراندن اولین بازرسیهای چالشبرانگیز جوشکاری مخازن تحت فشار و حفظ هزینههای گزاف در این فرآیند بسیار مهم است. ممکن است در حین جوشکاری برخی خطاها رخ دهد. در زیر به این خطاها اشاره شده است. انجام آزمایشات بازرسیِ سالم بودن مخازن برای پیدا کردن عیوب، شیوهای رایج است.
تخلخل زمانی رخ میدهد که گاز وارد حوضچه جوش مذاب شود. با سرد شدن و جامد شدن منبع، گاز حبابهایی ایجاد میکند که در حین بازرسی به صورت حفره ظاهر میشوند. مشکلات متعددی میتواند باعث ایجاد تخلخل در جوش شود. بررسی اینکه آیا از تکنیکهای جوشکاری مناسب و مواد مصرفی باکیفیت استفاده میشود، مهم است.
نیتریدها یک آلاینده بسیار چسبنده هستند که هنگام برش پلاسما با هوای فشرده یا نیتروژن ایجاد میشود. به دلیل اینکه نیترید میتواند از 005/0تا 010/0 اینچ وجود داشته باشد، موجب شکنندگی لبهها میشود و در برخی از فرآیندهای جوشکاری، به ویژه جوشکاری قوس فلزی با گاز، تخلخل ایجاد میکند. نیترید را نمیتوان در زیر سطح مواد با برس جدا کرد.
ناخالصیها اغلب ناشی از آلودگیهای سطحی هستند که در حوضچه جوش ترکیب شده و در طول انجماد به دام میافتند. در کاربردهای جوشکاری چند گذری، سربارهای که به طور کامل حذف نشده میتواند منبع ناخالصی باشد. نظافت کامل با برس سیمی مناسب قبل از جوشکاری و بین گذرها، شیوه بسیار مؤثری برای رفع این نوع عیوب است.