مخزن تحت فشار استوانه ای بخشی از تجهیزات ثابت در صنایع نفت و گاز و پتروشیمی می‌باشد. این مخزن، ساختاری است که برای ذخیره و حمل و نقل مایعات و گازها تحت فشار استفاده می‌شود. این مخازن دارای شکل استوانه ای هستند که به دلیل سازگاری بالا با فشار داخلی و استحکام ساختاری مناسب، برای این منظور استفاده می‌شوند.
مخزن استوانه ای تحت فشار دارای دو سر (کف) بسته هستند که به طور عمومی یک سر آن به صورت مسطح یا کمانه شکل و سر دیگر به صورت کروی یا کاسه ای شکل است. این ساختار به مخزن اجازه می‌دهد تا فشار داخلی را تحمل کند و از نشتی جلوگیری کند.
مخازن ذخیره اتمسفریک (Atmospheric Tank) برای نگهداری نفت خام، فرآورده‌های نفتی و سایر سیالات در فشار اتمسفریک کاربرد دارد. این مخازن در واحدهای تولیدی و فرایندی جهت ذخیره سازی سیالات در زمان کوتاه و با حجم مشخص به‌عنوان واسطه مورد استفاده قرار می‌گیرد.
مخازن سقف ثابت، مخازن بدون سقف، مخازن سقف شناور، مخازن سقف گنبدی و مخازن سقف مخروطی از انواع مخازن استوانه ای هستند.
مزایا
با توجه به قیمت مناسب مخازن ذخیره اتمسفریک به نسبت مخازن تحت فشار و کارایی آن‌ها جهت ذخیره سیالات برای مدت کوتاه یا طولانی، به بخش جدایی‌ناپذیر از پالایشگاه‌ها یا کارخانه‌های تولید محصولات شیمیایی، تبدیل شده‌اند.
معایب
دو نکته بسیار مهم در زمان بهره‌برداری این نوع مخازن جلوگیری از افزایش بیش از حد فشار درون مخازن اتمسفریک و همچنین جلوگیری از کاهش بیش از حد فشار درون مخازن و توجه به الزامات ایمنی می‌باشد.
ویژگی‌های مخزن استوانه ای
ساختار فیزیکی مخزن استوانه ای: مخزن استوانه ای تحت فشار دارای دو سر (کف) بسته هستند که به طور عمومی یک سر آن به صورت مسطح یا کمانه شکل و سر دیگر به صورت کروی یا کاسه ای شکل است. این ساختار به مخزن اجازه می‌دهد تا فشار داخلی را تحمل کند و از نشتی جلوگیری کند.
همچنین بخوانید: نقش مخزن استوانه ای تحت فشار در پیشرفت صنعت
جنس ساخت: مخزن استوانه ای معمولاً از جنس فلزی مانند فولاد کربنی یا فولاد ضد زنگ استوانه ای ساخته می‌شوند. این فلزها به دلیل خصوصیات مکانیکی و مقاومت در برابر فشار، به عنوان مواد ساختاری اصلی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
بیشتر بخوانید: انتخاب متریال مناسب برای مخزن استوانه ای
محدوده فشار و دما: محدوده فشار و دمای مجاز در مخزن استوانه ای، به عوامل مختلفی مانند اندازه، شکل و جنس مخزن، نوع مایع یا گازی که درون مخزن قرار دارد و نیز نوع کاربری مخزن بستگی دارد. با این حال، برای ایمنی و عملکرد بهینه مخزن استوانه ای، حداقل و حداکثر مقادیری برای فشار و دما تعیین شده‌اند.
به طور کلی، برای مخزن استوانه ای حداکثر فشار مجاز معمولاً در حدود ۱۰۰۰۰ پوند بر اینچ مربع (PSI) است. این حداکثر فشار در برخی موارد ممکن است بالاتر یا پایین تر باشد، به عنوان مثال در صنایع نفت و گاز که فشار بالاتری نسبت به صنایع دیگر وجود دارد. همچنین، محدوده دمایی مجاز در مخزن استوانه‌ای به‌طورکلی بین منفی ۲۰ درجه سانتی‌گراد تا ۱۲۰ درجه سانتی‌گراد است. با این حال، در برخی موارد، نظیر صنایع پتروشیمی، دمای مجاز بالاتر از این مقدار است.
طراحی مخزن استوانه ای
ابعاد و شکل
ابعاد و شکل مخازن استوانه ای، بسته به نوع کاربری و نیازهای مورد نظر، متفاوت است. در اینجا به برخی از ابعاد و شکلهای رایج مخازن استوانه‌ای اشاره خواهیم کرد:
- قطر و ارتفاع: دو ابعاد اصلی در مخازن تحت فشار استوانه ای، قطر و ارتفاع هستند. قطر مخزن، فاصله بین دو کف مخزن در نقطه افقی است که بیشترین عرض مخزن را دارد و ارتفاع، فاصله بین دو کف مخزن در نقطه عمودی که بیشترین طول مخزن را دارد است.
- شکل کف: شکل کف مخزن نیز می‌تواند در بسته به نیازهای کاربردی مخزن متفاوت باشد. برخی از شکلهای کف مخازن شامل کف مسطح، کف کاسه ای و کف کمانی هستند.
- شکل سر: شکل سر یا بخش بالایی مخزن نیز به شکل و ابعاد مخزن بستگی دارد. شکلهای سر مخزن نیز مانند کف مخزن شامل سر مسطح، سر کاسه ای و سر کمانی می‌باشد.
- ضخامت دیواره: ضخامت دیواره مخزن نیز بسته به فشار داخلی مخزن و جنس مواد ساختاری آن تعیین می‌شود. در برخی موارد، مخازن با ضخامت دیواره بالاتر نیز ساخته می‌شوند تا احتمال شکست و نشتی در شرایط نامطلوب را کاهش دهند.
بیشتر بخوانید: طراحی و ساخت مخزن استوانه ای تحت فشار
جوشکاری و اتصالات
جوشکاری و اتصالات در مخزن استوانه ای بسیار مهم هستند و نقش مهمی در ایمنی و عملکرد مخزن ایفا می‌کنند. در ادامه به برخی از نکات و مسائل مربوط به جوشکاری و اتصالات در مخزن استوانه‌ای اشاره خواهیم کرد:
- نوع جوش: نوع جوش باید با توجه به جنس مواد ساختاری مخزن و نوع کاربری آن تعیین شود. برای مثال، در صورت استفاده از فولاد کربنی برای ساخت مخزن، جوشکاری با الکترود روتیلی یا جوشکاری MIG/MAG مناسب است.
- تست‌های غیرمخرب: پس از جوشکاری، تست‌های غیرمخرب برای بررسی کیفیت جوش‌ها و حذف هرگونه نقص احتمالی باید صورت گیرد. این تست‌ها شامل تست رادیوگرافی، تست اولتراسونیک و تست مغناطیسی هستند.
- لحیم کاری: در برخی موارد، به جای جوشکاری، از لحیم کاری برای اتصال قطعات مخزن استفاده می‌شود. لحیم کاری به دلیل داشتن تأثیر کمتر بر خصوصیات مکانیکی مواد ساختاری مخزن، در برخورداری از استحکام ساختاری بالاتر نسبت به جوشکاری بهتر عمل می‌کند.
پوششدهی ضد زنگ
پوشش دهی ضد زنگ در مخزن استوانه ای بسیار اهمیت دارد، زیرا این پوشش به مخزن در برابر خوردگی و زنگ زدگی محافظت می‌کند و عمر مفید مخزن را افزایش می‌دهد. در ادامه به برخی از روش‌های پوششدهی ضدزنگ در مخزن استوانه ای اشاره خواهیم کرد:
- رنگ آمیزی: استفاده از رنگ‌‌های ضد زنگ مناسب بر روی سطح داخلی و خارجی مخازن، به عنوان پوشش ضدزنگ، از روش‌های شایع است. این رنگ‌ها باید دارای خصوصیات مقاومت در برابر فشار، حرارت و مواد شیمیایی باشند.
- روش‌های آلایش الکتروشیمیایی: در این روش، با استفاده از جریان الکتریکی و محلول‌های شیمیایی مناسب، لایه‌های ضدزنگ بر روی سطح مخزن تشکیل می‌شود. این روش به عنوان یک روش پوششدهی ضدزنگ پایه استفاده می‌شود.
- استفاده از پوشش‌های فلزی: استفاده از پوشش‌های فلزی نظیر استیل ضدزنگ بر روی سطح داخلی و خارجی مخازن، به عنوان یک پوشش مقاوم در برابر زنگ زدگی و خوردگی، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
