مخزن کروی تحت فشار- فروش ورق A283-فروش ورق A516-فروش ورق A537-فروش ورق A285

مخزن کروی تحت فشار (Spherical Pressure Vessels) عمدتاْ جهت ذخیره سیالات با فشار بالا مورد استفاده قرار می گیرد. حال دلیل استفاده از مخازن کروی چیست؟

رایج ترین شکل مخزن ذخیره، شکل استوانه ای افقی با همان حجم توسط سر استاتیک افزایش می یابد. مخازن کروی برای ذخیره سازی با ظرفیت زیاد ترجیح داده می شوند. ظرف کروی انتخاب خوبی با قطر بالای 10 است. مخزن کروی برای نگهداری سیالات در فشار بالا بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.

یک مخزن کروی از استحکام مناسبی در ساختارش بهره می برد. توزیع تنش در سطح داخلی و خارجی کره یکنواخت است. بنابراین نمی توان هیچ نقطه ضعفی رای برای آن متصور بود.

علت کرویت قطره آب در هنگام سقوط آزاد

این شکل زمانی حاصل می شود که تنش بر روی سطح خنثی گردد. وقتی که هیچ نیروی خارجی بر روی آن عمل نمی کند. و کره سطح کوچکتری برای واحد حجم نسبت به بقیه اشکال هندسی مخازن دارد. و این به بدان معنی است که انتقال حرارت از محیط های گرمتر به سیال داخل مخزن. نسبت به مخازن استوانه ای یا مکعبی بسیار کمتر است.

نقش فشار و دما در طراحی مخزن کروی تحت فشار

فشار و دما در سیالات دارای رابطه ای مستقیم می باشند. بنابراین فشار داخلی یکی مخزن به شدت به دمای سیال درون مخزن ارتباط دارد. و این می تواند تا حد زیادی تحت تأثیر دمای محیط قرار بگیرد. در مورد آب اگر انبساط و انقباض آب در داخل یک ظرف بسته را در نظر بگیریم تغییر فشار و دما. در هنگام یخ زدگی یا گرمایش وجود دارد.

شکل کروی استحکام زیادی در مقاومت در برابر فشارها ایجاد می کند. و به واسطه دارا بودن کمترین میزان سطح بیرونی اشکال کروی، باعث کاهش انتقال دمای محیط گرمتر بر حجم کلی می گردد.

البته این مورد را نباش فراموش کرد که ساخت مخازن کروی نسبت به دیگر مخازن از دشواری قابل ملاحظه ای برخوردار است. که این خود باعث گرانتر تمام شدن قیمت مخزن تحت فشار کروی می گردد. اما در ظرفیت های بالا از نظر اقتصادی، صرفه اقتصادی قابل توجهی را خواهند داشت.

مخازن ذخیره سازی کروی به صورت معمول از اجزا یا قطعات متعددی متشکل اند. که در سایت بهره برداری و یا کارگاه شرکت بهینه آب به یکدیگر جوش دهی یا پیچ می شوند. بودن جوش و درز به طور کلی به عنوان نقاط ضعف در طراحی مخزن فشار بالا پذیرفته شده است. و به این نقاط توجه ویژه ای را می طلبد. در مخزن کروی از تعداد قطعات کمتری مورد استفاده قرار می گیرد. و این باعث می گردد تا ضریب اطمینان در ساخت افزایش پیدا کند. و استحکام مخزن را افزایش دهد.

نحوه ساخت مخازن کروی

مخازن کروی عمدتاً به دو روش تولید می شوند.

1- تقسیم مخزن بر اساس خط افق و شکل دهی مخزن کروی به روش انفجاری انجام می گردد.

در روش ساخت مخازن کروی انفجاری قسمت های مختلف مخزن در ابتدا به شکل مخروط های ناقص در کنار یکدیگر قرار می گیرند.

2- تقسیم مخزن براساس خطوط عمودی برابر در این روش مساحت تمامی قسمت ها برابر می باشد.

روش ساخت مخازن کروی

مراحل ساخت مخازن کروی

استاندارد مخازن کروی

رایجترین فولادهای ساخت مخازن کروی تحت فشار: گریده های A516-A537-A285-A283 میباشند.

ورق آلیاژی

تفاوت بین فرمول طراحی پوسته مخزن کروی و پوسته استوانه ای چیست؟

در شرایط طراحی یکسان با فشار طراحی، دمای طراحی و مواد یکسان، ضخامتی که از فرمول فشار داخلی مخزن تحت فشار کروی بدست می آورید. نصف مخزن تحت فشار استوانه خواهد بود.

فرمول طراحی پوسته استوانه ای (SE-0.6P) =t و برای پوسته کروی (2SE-0.2P)t=PR است.

که “t” نشان دهنده ضخامت، “R” شعاع داخلی، “S” تنش مجاز، “P” فشار طراحی و “E” ضریب بازدهی است.

به عنوان مثال، اگر فشار طراحی ها 250psi است. شعاع داخلی 500 میلی متر است. تنش مجاز 20000psi و joint efficiency یک می باشد.

ضخامت مد نظر پوسته استوانه ای 6.3 میلی متر خواهد بود. ولی برای پوسته کروی 3.129 میلی متر خواهد بود.

کاربرد و مزیت مخازن کروی تحت فشار چیست؟

هنگامی که شما نیاز به ذخیره سازی برای مقدار زیادی مایع یا گاز تحت فشار دارید. به این معنی که به حجم زیادی نیاز دارید. پس به یک مخزن تحت فشار بزرگ نیاز دارید. بنابراین یک مخزن تحت فشار پوسته کروی مقرون به صرفه تر خواهد بود.

همانطور که در مثال بالا بیان شد. ضخامت پوسته مخزن کروی برای یک شرایط طراحی مشابه تقریباً نصف ضخامت پوسته مخزن استوانه ای است. همچنین قرار دادن یک مخزن تحت فشار استوانه ای بلند ممکن است از نظر چیدمان کارخانه مناسب نباشد.

تفاوت روش ساخت مخزن تحت فشار کروی و استوانه ای چیست؟

مخازن تحت فشار پوسته ای عمدتاً در کارگاه تولید می شوند. و سپس به سایت بهره برداری منتقل می شوند. به جز برج های فرآیندهای طولانی که ممکن است در دو قطعه تولید شوند. و در سایت بهره برداری با یک جوش محیطی تکمیل شوند. و این فقط به دلیل تسهیل در روند فرآیند حمل و نقل می باشد.

اما مخزن تحت فشار کروی در سایت بهره برداری مونتاژ می شوند. و قطاع های پوسته کروی عمدتاً در کارگاه شکل می گیرند. و سپس برای مونتاژ به دقت به سایت بهره برداری منتقل می شوند.

چه نوع موای در یک مخزن کروی تحت فشار ذخیره می شود؟

بیشتر مخازن LNG (گاز طبیعی مایع) و LPG مخازن کروی هستند. اما بوتان، پروپان، آمونیاک، اکسیژن، هیدروژن و نیترون نیز در مخازن کروی ذخیره می شوند.

الزامات بازرسی حین سرویس برای مخازن کروی تحت فشار چیست؟

الزامات بازرسی حین سرویس مشابه موارد مربوط به مخزن تحت فشار استوانه ای است و بر اساس الزامات استاندارد API STD 510 است.

برخی از نکات مهم در مورد بازرسی حین بهره بردای مخزن کروی عبارتند از:

برنامه بازرسی باید به صورت شناور تدوین شود. و به طور کلی، بازرسی داخلی مخزن یک الزام اجباری است. شما باید بازرسی داخلی را به فواصل زمانی انجام دهید. در شرایطی که نمی از عمر مخزن باقی مانده و یا عمر مخزن 10 سال بیشتر نباشد، هر کدام کمتر باشد.

می توانید عمر باقی ماند را با فرمول ساده زیر محاسبه نماید:

RL=(Tc=Tmin)CR

هنگامی که TC ضخامت واقعی است. Tmin حداقل ضخامت مورد نیاز است. می توان آن را با تقسیم ضخامت اسمی بر میزان نرخ خوردگی به دست آورد. و CR نرخ خوردگی است.

به عنوان مثال: شما یک مخزن ذخیره کروی با ضخامت واقعی پوسته 1.121 اینچ دارید. و حداقل ضخامت مورد نیاز 1.0 و نرخ خوردگی 0.005 اینچ در سال است. بنابراین طول عمر انتظاری خواهد بود.

سال 24.2=0.005/(1.0-1.121)

بنابراین فاصله بازرسی داخلی به صورت زیر خواهد بود.

نیمه عمر 12/1=24.2/2، بنابراین 10<12.1، سپس فاصله بازرسی داخلی 10 سال خواهد بود.

ابعاد متداول مخزن کروی تحت فشار