نحوه طراحی کف و پوسته مخازن
طراحی ورق کف
بنابر بند 1-4-3 استاندارد انستیتوی نفت آمریکا تمام ورق‌های کف باید دارای یک ضخامت اسمی حداقل 6 میلیمتر و جدا از هر میزان خوردگی تعیین شده توسط کارفرما باشند، مگر اینکه به ترتیب دیگری توافق شده باشد، تمام صفحات چهارگوش و نقشه ورقه‌ها، باید دارای یک عرض اسمی حداقل 1800 میلیمتر باشند. ورق‌های کف با حداقل 25 میلیمتر عرض در آن طرف لبه بیرون که به آنولارپلیت‌ها جوش داده می‌شود طرح‌ریزی شود.
طراحی ورق‌های اتصالی کف به بدنه
بر اساس بند 1-5-3 وقتی با استفاده مجاز از مواد گروه IV، IVA و VI ورق کف متصل به بدنه طراحی شد، باید از صفحات مبنای حلقوی جوش خورده در استاندارد شود. وقتی ورق‌های کف از مواد گروه IV، IVA، V و VI باشند و فشار حاصل حداکثر در ورق‌های کف کمتر یا مساوی 160 مگاپاسکال بوده و فشار حداکثر تست مربوط به فشار آب برای اولین کورس ورق بدنه کمتر یا مساوی 172 مگاپاسکال باشد، ممکن است که از ورق‌های کف روی هم جوش خورده در قسمت لبه‌ای به جای صفحات مبنایی حلقوی لب به لب جوش خورده در کف، استفاده شود.
بنابر بند 2-5-3 استاندارد آنولار پلیت‌ها دارای یک عرض شعاعی هستند که این عرض باید حداقل 600 میلیمتر اندازه داشته باشد، همچنین حداقل فاصله از خارج بدنه تا لبه آنولارپلیت‌ها 50 میلیمتر است.
طراحی پوسته
براساس بند 6-3 استاندارد ضخامت ورق مورد نياز بدنه بايد بيشتر از ضخامت طراحي شده باشد كه شامل ضخامت اختلاف خوردگي يا ضخامت ورق مربوط به تست حداكثر فشار آب است و اين ضخامت ورق بدنه نبايد كمتر از موارد جدول باشد.
- بنابر بند 2-1-6-3 استاندارد اگر به ترتیب دیگری با کارفرما توافق شود، دارای عرض اسمی به داخل 1800 میلیمتر باشند، صفحات دارای جوش‌های لب به لب باید بدرستی چهارگوش شوند.
- بنابر بند 5-1-6-3 استاندارد فشار محاسبه شده برای هر کورس ورق بدنه نباید از فشار مجاز برای مواد مورد استفاده در بدنه بیشتر باشد هیچ کورس ورق بدنه نباید نازکتر از کورس ورق بالایی آن باشد.
- بنابر بند 6-1-6-3 استاندارد بدنه مخزن باید به منظور ثبات و پایداری در مقابل کمانش و پایداری در برابر سرعت باید تعیین شده توسط کارفرما و بند 7-9-3 استاندارد بررسی شود.
- بنابر بند 7-1-6-3 طراح باید برای کارفرما یک طرح ارایه کند که حاکی از موارد زیر برای هر پوسته باشد:
_ ضخامت ورق بدنه لازم برای شرایط طراحی (میزان خوردگی) و شرایط تست با حداکثر فشار آب
_ ضخامت اسمی مورد استفاده
_ تعیین خصوصیات مواد
_ تنش‌های مجاز
- بنابر بند 8-1-6-3 استاندارد، بارهای شعاعی مجزا در بدنه مخزن مثل موارد ایجاد شده توسط بارهای سنگین روی سکوها و پیاده‌روهای مرتفع بین مخازن، باید به واسطه بخش‌های ساختاری غلطک خورده و تیغه‌های صفحات یا قطعات تقویتی توزیع شوند.
برای شروع رشد حرفه ای روی تصویر زیر کلیک کنید:
محاسبه نیروی ناشی از باد روی مخازن
فشار یا بار ناشی از باد باید حدود 1.4 کیلوپاسکال برروی سطح صاف و عمودی، حدود 0.86 کیلوپاسکال برروی سطح استوانه‌ای و حدود 0.72 کیلوپاسکال برروی سطوح مخروطی و سطوح دارای دو منحنی، فرض شود. این فشارهای ناشی از باد بر اساس سرعت باد با فرض 160 کیلومتر در ساعت هستند. برای سرعت‌های بادی غیر از 160 کیلومتر در ساعت، بارهای بادی تعیین شده قبلی باید به نسبت ضریب زیر تنظیم شوند. در واحد SI: سرعت باد بر حسب کیلومتر در ساعت است (V).
2^(V/160)
در واحدهای US: سرعت باد بر حسب مایل بر ساعت است.
2^(V/100)
وقتی سرعت باد تعیین نشود، حداکثر سرعت باد که از عدم ثبات واژگونی جلوگیری می‌کند باید محاسبه شود. بنابر بند 3-11-3 استاندارد در یک مخزن مهار نشده، ممان واژگونی ناشی از فشار باد نباید از 2.3 لنگر مقاوم بار مرده (به جز محتوای هر مخزن) بیشتر باشد و باید به صورت زیر محاسبه شود.
M2/3(WD/2)
M: لنگر مقاوم واژگونی ناشی از فشار باد N-m(ft-Ibf)
W: وزن بدنه بدون ضخامت خوردگی N(Ibf)
D: قطر مخزن m(ft)
بنابر بند 3-11-3 استاندارد وقتی نگهدارنده‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند، طراحی باید بر اساس بخش 12-3 باشد. بنابر بند 4-11-3، مخزن‌هایی که به واسطه باد لغزش دارند، باید از اصطکاک لغزشی مجاز حداکثر 4/0 استفاده کنند که در نیروی مقابل کف مخزن ضرب می‌شود.
بنابر بند 1-3، متمم ورق‌های کف باید دارای حداقل ضخامت اسمی 5 میلیمتر باشند (البته جدا از هر مقدار خوردگی). همه صفحات چهارگوش و نقشه ورقه‌ها باید دارای حداقل عرض اسمی 1200 میلیمتر باشند. بنابر بند 2-3، استاندارد حداقل ضخامت مورد نیاز ورق‌های بدنه باید بیشتر از مقادیر محاسبه شده توسط فرمول بعد باشد و ضخامت بدنه نباید کمتر از ضخامت صفحه اسمی موجود در بند 1-1-6-3 استاندارد باشد.
در سیستم SI:
Td=0.9D(H-03)/(Sd)E+CA
Tt=0.9D(H-03)/(St)E
- Td: ضخامت طراحی بدنه (میلیمتر)
- Tt: ضخامت بدنه در تست ایستایی یا فشار آب (میلیمتر)
- D: قطر اسمی مخزن (میلیمتر)
- H: سطح مایع حرارتی (میلیمتر)
- CA: میزان خوردگی مجاز (میلیمتر) که توسط کارفرما تعیین می‌شود
- Sd: تنش مجاز برای طراحی (مگاپاسکال)
- ST: تنش مجاز برای تست ( مگاپاسکال)
تنش‌های مجاز، حاکی از سختی زیاد فولادهای ضدزنگ، فولادهای کربنی یا فولاد سخت و ضریب‌های نسبتاً پایین کشش و بازدهی فولادهای ضدزنگ است. سفتی زیاد باعث نسبت بالای تنش تسلیم می‌شود که کارفرما و طراح باید بدانند که این امر منجر به کشش و تغییر شکل ثابت می‌شود. در بند 3-3 قسمت ورق کف، حداقل ضخامت اسمی اتصالات و دهانه‌ها باید به شرح جدول زیر باشد:
محاسبات طراحی کف
طراحی کف بر اساس نیروی وارد بر کف مخزن، نیروی لهیدگی ناشی از ارتفاع سیال و همچنین فشار ناشی از این نیرو بر بدنه سیلندر صورت می‌گیرد. بر اساس بند 1-4-3 موجود در استاندارد انستیتوی نفت آمریکا حداقل ضخامت کف 6 میلیمتر بدون خوردگی برای هر نوع ماده در نظر گرفته شود. با احتساب 1.6 میلیمتر خوردگی گفته شده توسط کارفرما ضخامت کف باید حداقل 7.6 میلیمتر باشد و به علت عدم وجود خوردگی ورقی با ضخامت مورد نظر مجبور هستیم که ضخامت انتخابی برای کف را 8 میلیمتر در نظر بگیریم.
محاسبات طراحی سیلندر
فشار بخار در بالای مایع نباید بیشتر از 2.5 پوند در هر اینچ مربع باشد در غیراینصورت باید گازهای فوق از داخل مخزن خارج شوند.
Sc=PD/2t
Sc: تنش در راستای محیطی مخزن
P: فشار داخلی مخزن
D: قطر داخلی مخزن
T: ضخامت مورد نیاز
SL=PD/4t
SL: تنش در راستای طول مخزن
در مخازن ذخیره به علت اختلاف فشار در ارتفاع‌های متفاوت (بر خلاف مخازن تحت فشار) باید سعی شود که ضخامت‌ها به صورت بهینه انتخاب شود تا افزایش هزینه و همچنین افزایش وزن سازه جلوگیری شود.
با انتخاب ورقی که تعداد کورس‌ها را کاهش می‌دهد و به علت کاهش دقت اندازه‌گیری ضخامت (اختلاف فشار در عرض ورق زیاد است و نرم افزار بر اساس فشار ماکزیمم که همان فشار لبه پایین است ضخامت را تعیین می‌کند) خود به خود وزن مخزن مخصوصاً در قطرهای زیاد به شدت افزایش می‌یابد که اصلاً به صرفه نیست. با انتخاب ورقی که تعداد کورس‌ها را افزایش می‌دهد ضمن افزایش دقت در محاسبه ضخامت بدنه، باعث افزایش خط جوش‌های محیطی و در نتیجه افزایش هزینه تولید می‌شود که این افزایش کورس‌ها فراوانی این نوع ورق در بازار داخل است. که خود باعث کاهش شدید هزینه تولید نسبت به حالتی می‌شود که باید به صورت سفارشی از خارج تهیه شود. به علت کاهش فشار ناشی از ارتفاع سیال درون مخزن، کورس ضخامت هر ورق را باید حساب کنیم.
محاسبه ضخامت بر اساس Sc>SL : Sc
t=Pd/2SC
با جایگزینی (فشار طلایی بالا) P=ghp داریم:
t=pDgh/2SC
طبق استاندارد Sc را با shallow able sall جایگزین کرده و داریم:
PA=ph1g
PB=pg(h1-1500)
برای محاسبه ضخامت بدنه چند روش در استاندارد آمده است که در ادامه آنها را به صورت مختصر شرح می‌دهیم.
دیدگاهتان را بنویسید
برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.