مخازن تحت فشار از ابتدای انقلاب صنعتی وجود داشته اند. آنها می توانند برای ذخیره حجم بالاتری از محصولات نسبت به فشار اتمسفر معمولی استفاده شوند و از آنجایی که فشار باعث کاهش نقطه جوش می شود، مخازن تحت فشار نیز می توانند برای پردازش – پخت – محصولات سریعتر یا با هزینه انرژی کمتر از آنچه که می شود استفاده شوند. در غیر این صورت ممکن است آنها در صنایع غذایی، دارویی و شیمیایی و در انرژی هسته ای هم برای تولید برق و هم برای ذخیره مایعات و گازها استفاده می شوند.
با چنین طیف متنوعی از کاربردها، انواع مخازن تحت فشار مورد استفاده و انواع جوش مورد استفاده در مخازن تحت فشار بسیار متنوع هستند. اشتراک اصلی مخازن تحت فشار این است که مقادیر زیادی انرژی بالقوه را ذخیره می کنند. نقص یا نقطه ضعف در یک کشتی می تواند باعث از کار افتادن کشتی شود و تمام انرژی خود را در یک انفجار آزاد کند. در نتیجه، مهم است که جوش مخازن تحت فشار قابل اعتماد و بدون نقص باشد. نوع جوش مورد استفاده برای ایجاد یک مخزن تحت فشار با هدف آن مخزن تحت فشار تعیین می شود.
نکته اصلی برای جوشکاری مخازن تحت فشار، محتویات تحت فشار است. تاریخچه طولانی ای از مخازن تحت فشار ضعیف ساخته شده یا نگهداری ضعیف وجود دارد که از دست دادن مهار و انفجار ناشی از آن را تجربه می کنند.
معمولاً تصور می شود که انفجار مخازن تحت فشار مشکلی در اوایل دوره صنعتی است، اما هنوز به طور منظم رخ می دهد. در کنار سایر بلایای طبیعی، سال 2020 تاکنون شاهد یک انفجار در کارخانه کاغذسازی و همچنین یک انفجار مرگبار در حین آزمایش یک سازنده گوآکاموله با فشار بالا بوده است. این حوادث به خوبی اهمیت جوشکاری با کیفیت را نشان می دهد.
از میان حوادث ذکر شده در بالا، سازنده گواکامول احتمالاً با رعایت الزامات دقیق تر ساخته شده است. طراحی و ساخته شده بود تا مواد غذایی داخل آن عاری از آلاینده‌های صنعتی و همچنین فشار باشد. این امر فرآیندهای جوشکاری را که می‌توان استفاده کرد به آن دسته از فرآیندهایی که جوش‌های نهایی آنها می‌تواند الزامات بهداشتی مواد غذایی را برآورده کند، محدود می‌کرد. صنعت بیوداروسازی و صنعت نیمه هادی دارای الزامات تمیزی مشابهی هستند که انواع جوش مورد استفاده در مخازن تحت فشار ساخته شده برای آن صنایع را محدود می کند.
مخازن تحت فشار تقریباً همیشه کروی یا استوانه ای هستند، زیرا این شکل هیچ گوشه ای ندارد که بتواند نقاط تنش را در سازه ایجاد کند. برای محتوی محصولات پرفشار، مخازن تحت فشار تقریباً همیشه با استفاده از فلزی با ضخامت 3 میلی متر (حدود ⅛ اینچ) یا بیشتر ساخته می شوند.
لبه‌های صفحاتی که برای ساختن یک مخزن تحت فشار استفاده می‌شوند معمولاً برای ایجاد یک مورب زاویه‌دار ماشین‌کاری می‌شوند که اجازه می‌دهد گذر ریشه جوش به طور کامل از طریق اتصال نفوذ کند. هنگامی که دو تا از صفحات اجزا در کنار هم قرار گیرند، شیار عمیق V یا U شکل را تشکیل می دهند. هنگامی که گذر ریشه دو صفحه را به هم متصل می کند، گذرهای بعدی این شیار را با فلز پر می کند و در نتیجه یک گستره صاف و پیوسته از فلز یکنواخت یا تقریباً یکنواخت ایجاد می کند. این تقریباً همان فرآیند جوشکاری است که در جوشکاری لوله با سوراخ بزرگ و فرآیند جوشکاری شیار باریک استفاده می شود. آشنایی با این دو نوع جوش می تواند به جوشکاران و ناظران جوش ایده خوبی در مورد نحوه جوشکاری مخازن تحت فشار بدهد. برای جوش دادن اتصالات مخازن تحت فشار از انواع جوش زیر استفاده می شود:
- جوشکاری قوس فلزی محافظ (SMAW): در این فرآیند جوشکاری از یک الکترود مصرفی با روکش شار استفاده می شود. این اغلب به عنوان شکل پیش فرض جوشکاری قوس الکتریکی در نظر گرفته می شود. بسیار قابل حمل است و تجهیزات آن ارزان و در دسترس است. با این حال، به مهارت بالایی نیاز دارد و کیفیت جوش های حاصل به مهارت جوشکار بستگی دارد.
- جوشکاری قوسی با هسته شار (FCAW): در این روش از یک الکترود سیمی مصرفی با هسته شار استفاده می شود. در شکل گیری جوش شبیه SMAW است، اما به دلیل تغذیه ممتد سیم، به مهارت کمتری برای کار نیاز دارد.
- جوشکاری قوس فلزی گازی (GMAW): GMAW شامل جوشکاری با استفاده از الکترود سیمی پیوسته و گاز محافظ بی اثر است. این یکی از ساده ترین فرآیندهای جوشکاری برای انجام است و جوش هایی را می سازد که تمیزتر از SMAW یا FCAW هستند. با این حال، شناخته شده است که از خطاهای همجوشی غیرقابل پیش بینی رنج می برد که با فرآیندهای بالا رخ نمی دهد.
- جوشکاری قوس تنگستن گاز (GTAW): در این روش از الکترود تنگستن و گاز محافظ بی اثر استفاده می شود. جوش های بسیار تمیز با همجوشی و نفوذ عالی تولید می کند، اما فرآیندی کند و سخت است. این امر پر کردن حجم مورد نیاز برای انجام جوش مخزن تحت فشار را با چالش روبرو می کند.
- جوشکاری قوس زیردریایی (SAW): در SAW، جوش در شار غوطه ور می شود تا از اکسیژن و سایر گازهای موجود در جو محافظت کند. این یک فرآیند جوشکاری تمیز با نرخ رسوب بالا است. با این حال، این یک فرآیند قابل حمل و آماده برای میدان نیست.
از میان انواع جوشکاری که در مخازن تحت فشار استفاده می شود، جوشکاری که برای یک پروژه خاص انتخاب می شود باید با نیاز محصولی که مخزن تحت فشار ذخیره یا تولید می کند و فشاری که محصول در آن نگه داشته می شود، مطابقت داشته باشد. در صنعت نفت، مخازن تحت فشار در فشار نسبتاً پایین نگه داشته می شوند و در حالی که خوردگی می تواند یک موضوع باشد، ملاحظات بهداشتی وجود ندارد. در نتیجه، فرآیندهای سریعتر و مفیدتر مانند SMAW و FCAW اغلب مورد استفاده قرار می گیرند.
در پروژه های با مشخصات بالاتر با فشارهای بالاتر، فرآیندهای جوشکاری که نتایج منسجم تری را ارائه می دهند، مانند GMAW یا SMAW، بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند. در صنایعی که هم فشار و هم بهداشت یکی از نگرانی های اصلی هستند، گذر ریشه – که با محصول در تماس است – به احتمال زیاد با استفاده از GTAW جوش داده می شود، زیرا جوش بسیار تمیزتر و نرم تری نسبت به هر نوع جوش دیگری ارائه می دهد. با توجه به میزان جوشکاری که یک مخزن تحت فشار به آن نیاز دارد، اگر به صورت دستی انجام شود، احتمالاً بسیار زمان بر خواهد بود. فرآیندهای جوشکاری مکانیزه مانند جوشکاری مداری می تواند به افزایش سرعت جوش GTAW مورد استفاده در مخازن تحت فشار کمک کند.
جوشکاری مداری به دلیل نیاز به ایجاد جوش های با کیفیت بالا بر روی لوله های هیدرولیک و هوانوردی برای پروژه های هوافضا توسعه یافت. ماهیت استوانه‌ای این جوش‌ها چالشی را برای جوشکاران دستی ایجاد می‌کند و تغییرات فشار با تغییر ارتفاع هواپیما باعث ایجاد نشتی می‌شود. Orbital GTAW با موفقیت جوش‌هایی با کیفیت بالا تولید کرد که یکپارچگی را از طریق این تغییرات فشار شدید حفظ کردند. در زمان پس از آن، از آن برای ایجاد جوش‌های با کیفیت بالا در لوله‌کشی‌های فرآیند و مخازن تحت فشار برای صنایع نفت ، بیوداروسازی ، نیمه‌رسانا و سایر صنایع استفاده شده است.
جوش مداری تنها یکی از انواع جوشکاری است که در مخازن تحت فشار استفاده می شود، اما بهترین انتخاب برای جوشکاری مخازن تحت فشار با نیاز بالا به تمیزی و استحکام است. صنایع بیودارویی و نیمه هادی دو نمونه از کاربردهایی را ارائه می دهند که می توانند از سازگاری و بهداشت جوشکاری مداری بهره مند شوند. از آنجایی که الزامات تولید محصولات سخت‌تر می‌شود و سازمان‌های عمومی و نظارتی حتی کمتر در برابر حوادث متحمل می‌شوند، ارزش جوش مداری GTAW در ساخت مخازن تحت فشار افزایش می‌یابد.
جهت انجام پروژه های مختلف ساخت و جوشکاری مخزن تحت فشار، با واحد بازرگانی شرکت پترو صنعت تاراز به شماره 09133753907 تماس بگیرید.
