خزانات الضغط
خزانات الضغط عبارة عن حاويات مغلقة تم تصميمها للاحتفاظ بالسوائل عند ضغط أكبر من 15 psi أو 1 atm. يمكن أن يكون هذا الضغط هو الضغط الداخلي الناجم عن السائل، أو الضغط الخارجي الناتج عن التسخين المباشر أو غير المباشر للخزانات.
فرق الضغط عامل خطير، ويوجد احتمال لوقوع انفجار ودمار نتيجة تغيرات الضغط في خزانات الضغط. ونتيجة لذلك، فإن تصميم، صناعة، وتشغيل هذه الخزانات يخضع للإشراف القانوني من قبل المنظمات الهندسية. المعاملات المهمة في تعريف خزانات الضغط هي الحد الأقصى للضغط ودرجة حرارة الخزانات المناسبة.
استخدام أوعية الضغط
يتم استخدام هذه الخزانات في الصناعة كخزانات هواء مضغوط، خزانات تخزين المياه، سخان مياه (بويلر)، خزانات تخزين انواع الغاز، غرف ضغط، برج تقطير، خزانات مفاعلات نووية، خزانات هواء المركبات الفضائية، خزانات هواء الغواصات، خزانات الهواء المضغوط، خزانات هيدروليك مضغوط، خزانات تخزين للغازات السائلة مثل الأمونيا، الكلور، البروبان، البوتان، LPG، و…
خزانات الضغط الأسطوانية
يمكن تسمية الأسطوانة ذات الغطاءين بشكل قبعة في البداية والنهاية، والتي تسمى Head، بالتصميم الرائج. غالبًا ما يكون الشكل الهندسي للقبعتين إما نصف كروي أو بشكل عدسة محدبة. السطح الذي تشغله الخزانات الأسطوانية أقل بكثير من الخزانات الكروية. لذلك في معظم الحالات، يتم تصنيع مخازن الضغط بشكل أسطواني.
خزانات الضغط الكروية
من الناحية النظرية، الشكل الكروي هو أفضل حل لصناعة خزان ضغط. إن صناعة الخزانات الكروية أمر صعب وذو تكلفة عالية. من ناحية أخرى، تسبب مساحة السطح التي تشغلها الخزانات الكروية بإيجاد قيود على استخدامها على نطاق واسع. تصنع الخزانات الكروية أيضًا بطرق مختلفة. خزانات البتلة والمتفجرات هي أنواع من خزانات الضغط الكروية.
صناعة خزانات الضغط
توجد أكواد ومعايير لتصميم هذه الخزانات، مثل ASME section II ، التي تحتوي على قوائم طويلة لمجموعة من المواد إلى جانب حدود درجة حرارتها. معظم خزانات الضغط مصنوعة من الفولاذ. لإنتاج خزان أسطواني أو كروي، يجب أن تكون الأجزاء الملفوفة ملحومة ببعضها البعض.
بعض الخصائص الفيزيائية للفولاذ، والتي تحدث عن طريق الدرفلة، من الممكن أن تتأثر بعملية اللحام، ما لم يتم اتخاذ تدابير خاصة لمنع وقوع هذه الأضرار. أيضًا من أجل الحصول على مقاومة ميكانيكية مناسبة، توصي المعايير الحالية باستخدام الفولاذ لمقاومة عالية للصدمات في الخزانات ذات درجات الحرارة المنخفضة. في مكان ما في الممارسة العملية، حيث يكون الفولاذ الكربوني عرضة للتآكل، يجب استخدام مواد ذات مقاومة عالية للتآكل.
بعض خزانات الضغط مصنوعة من مواد مركبة تكون فيها خيوط مركبة سميكة مقيدة بألياف الكربون ونوع من البوليمر. نظرًا لقوة الشد العالية جدًا لألياف الكربون، يمكن أن تكون هذه الخزانات خفيفة جدًا، ولكن في النهاية يصعب تصنيع هذه الخزانات. يمكن لف المركب حول جلبة معدنية لتشكيل وعاء ضغط مركب.
يمكن تغطية خزانات الضغط بأغطية من نوع المعدن، السيراميك، والبوليمر لمنع تسرب السوائل وحماية الجسم من المواد المحتواة. يمكن أن تتحمل هذه الأغطية أيضًا ضغطًا ملحوظاً.
المواد (Material) في خزانات الضغط
من الناحية النظرية، يمكن استخدام أي مادة لها خصائص شد مناسبة ومستقرة من الناحية الكيميائية في تطبيقات مختلفة لصنع الخزانات.
هناك رموز ومعايير لتصميم هذه الخزانات مثل ASME section II. التي تحتوي على قوائم طويلة لمجموعة من المواد مترافقة مع حدود درجة حرارتها. معظم خزانات الضغط يتم صنعها من الفولاذ. لصناعة خزان أسطواني أو كروي، يجب أن تكون الأجزاء الملفوفة ملحومة معًا.
بعض الخصائص الفيزيائية للفولاذ، والتي تحدث عن طريق الدرفلة، من الممكن أن تتأثر بعملية اللحام، ما لم يتم اتخاذ تدابير خاصة لمنع وقوع هذه الأضرار. أيضًا من أجل الحصول على مقاومة ميكانيكية مناسبة، توصي المعايير الحالية باستخدام الفولاذ لمقاومة عالية للصدمات في الخزانات ذات درجات الحرارة المنخفضة. في مكان ما في الممارسة العملية، حيث يكون الفولاذ الكربوني عرضة للتآكل، يجب استخدام مواد ذات مقاومة عالية للتآكل.
بعض خزانات الضغط مصنوعة من مواد مركبة، حيث تم تقييد هذه الخيوط المركبة السميكة بألياف الكربون ونوع من البوليمر. نظرًا لقوة الشد العالية جدًا لألياف الكربون، يمكن أن تكون هذه الخزانات خفيفة جدًا، ولكن في النهاية يصعب تصنيع هذه الخزانات. يمكن لف المواد المركبة حول جلبة معدنية لتشكيل وعاء ضغط مركب.