لحام أوعية الضغط (الخزانات/ تنكات) ـ Welding of pressure vessels/tanks
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
• أوعية الضغط:
وعاء الضغط عبارة عن حاوية مصممة لاحتواء الغازات أو السوائل عند ضغط يختلف اختلافا كبيرا عن الضغط المحيط به.
1. أو أن الوعاء عبارة عن سعة أو حجم معين مغلق تم تصميمه لتخزين الغازات عند ضغوط مختلف عن الضغط العادي المحيط , يتواجد في محطات العزل النفطية أو في مستودعات الغازات أو غير ذلك.
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
• أولاً: أوعية الضغط :
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
هذه الأوعية تستخدم لتخزين الغازات البترولية مثل البروبان وغير ذلك , يتم تصنيعها وتشغيلها بحيث تتحمل ضغوط مختلفة حسب المادة المخزنة.
• التصميم :
1. يجب أن يكون كتيما ( الكتامة ) أي دون تشقق.
2. يجب أن يُصنع من أجل غاز ذو حجم مغلق دون تسرب.
3. وجود جهاز الأمان (صمام الأمان) وفقًا لمتطلبات التصميم.
4. التصميم عبر ( الاكواد ) , حسب المواصفات الموصي بها.
5. التصميم يعتمد على النظام الأمريكي Api أو الروسي GOST أو البريطانيBS
6. يعتمد التصميم على ( الاكواد ) ثم المتطلبات للوعاء ( المواصفات الفنية ) الموصي بها.
7. تخضع الأوعية لشروط وضوابط صارمة وفق معايير عالمية من حيث ( القياسات , الأطوال , المعدن , السمكات ) , غير ذلك .
8. يراعي المتغيرات التصميمية لأوعية الضغط المستخدمة ( الضغط التصميمي , الاجهاد المسموح به , التأكل المسموح به , تصميم نهايات الغلق , تصميم لسمك الوعاء ) .
9. آمور آخري خاصة بالتصميم والتشغيل ...
• تصنيف التصميم لأوعية الضغط:
1. وعاء ضغط خزان كروي .
2. وعاء ضغط أسطواني أفقي.
3. وعاء ضغط أسطواني رأسي.
4. غالباً ما تكون أوعية الضغط رأسية مثبتة في هيكل .
• الافعال المأخوذة بعين الاعتبار :
1. يمكن أن تكون أوعية الضغط خطرة جداً.
2. سمك جدار الجسم كلما قل أو رق السمك قل استقرار الجسم.
3. قراءة أسباب الحوادث المميتة في تاريخ تطوير وتشغيل الخزانات.
4. خصائص المواد كلما اقتربت من نسبة أو نقطة المرونة أصبح اكثر عرضة للانهيار.
5. مراعاة ( الوزن الذاتي , الحمولة , التغير في درجة الحرارة , حمولات التشغيل , تأثير التشوه البطيء الذي يصيب المعادن مع مرور الزمن , الافعال المُناخية والتضاريس ) , غير ذلك .
6. أن يكون تصميم أوعية الضغط وتصنيعها وتشغيلها خاضع للتنظيمات الهندسية المتخصصة المدعومة
بالتشريعات , وهذا الأمر يختلف من بلد لآخر حسب نوع التشغيل والطقس وغير ذلك.
7. عادتاً ما تحتوي أوعية الضغط على مزيج من الضغط العالي مع ارتفاع في درجة الحرارة ، كما يحدث في حالة السوائل القابلة للاشتعال والمواد المشعة للغاية التي تسبب أخطار ، عليه يجب أن يكون التصميم بعناية للتعامل مع درجة حرارة التشغيل والضغط.
8. الجسم لم يتحمل الضغط بالرغم من ذلك فالحد المسموح به في ASME Code هو (3) لود فاكتور لهذه المعطيات ولكن هناك اجراءات عديدة يمكنك استخدامها اثناء التصميمات الهندسية بدلا من زيادة سمك جدار الحائط .
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
• ثانياً : التجهيز والتصنيع لأوعية الضغط:
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
1. تتم ُتصنَّع الأوعية بالجزء الاسطواني ذو مقطع دائري يتم إغلاقه بنهايتين ( الغطاء والقاعدة ) .
2. يتم تصنيع أوعية ضغط لتعمل أو يتم تشغيلها ضمن مجال ( 15 : 3000 ) Psi , وآخري تبدأ من (600) Psi إلى أعلى , وآخري ذات ضغوط عالية تصل إلى ( 10000 ) Psi نظام الوحدات الانجليزية باوند ثقلي في البوصة المربعة (Psi ) البوصة المربعة Square inch- sq in باوند Pound
3. يستخدم في التصنيع أشكال ذات صفائح مقوسة ( صاج ) مغلقة لاحتوائها على مواد مضغوطة ، ومعظم نهايات أوعية الضغط في التطبيقات الصناعية تتكون من عدة أشكال كروية، أسطوانية ذات نصف كروية، بيضاوية ، مخروطية أو نهايات مغلقة سطحية.
4. يتم التصميم والتصنيع والتركيب والاختبار لجميع الأوعية وفقا للمعايير الصارمة والمبادئ التوجيهية لأوعية الضغط ( توجيه الاتحاد الأوروبي ).
5. كل وعاء ضغط يحتوي على صمام تنفيس هوائي مزدوج المفعول ( يمنع ضد أكثر من الضغط أو الانفجار من الخزان أثناء الشحن أو التفريغ )
6. كل وعاء ضغط يحتوي أيضا على صمام الأمان الزائد المستقل( يمنع من زيادة الضغط الشديد جداً والانفجار اللاحق أثناء وجود خلل أو عدم كفاية قدرة صمام تنفيس الهواء مزدوج التمثيل )
7. يوجد آمور آخري كثيرة..
• الخامات المستخدمة:
1. الفولاذ الكربوني أو الفولاذ المقاوم للصدأ لأوعية الضغط الأسطوانية والكروية باستخدام الأجزاء الدلفنة.
2. الخزانات المعدنيّة المصنوعة غالباً تكون من صفائح الحديد ( الفولاذ الكربوني أو المقاوم للصدأ) أو سبائك الصلب أو حسب مواصفات محددة .
3. يجب معرفة المحتوى الكبريتي للنفط كون زيادة نسبة الكبريت عن المعتاد في النفط الخام يؤدي الى تسريع عملية التأكل للمعادن , وهنا لابد من استخدام صاج حسب متطلبات المواصفات الموصي بها .
4. من أهم خامات التصنيع ( الفولاذ الذي لا يصدأ بكود معين , السبائك فائقة الجودة بتركيبة معينة , الفولاذ الكربوني والدوبلكس ) , غير ذلك .
• إضافة : السبيكة فائقة الجودة :
1. السبائك الفائقة هي تلك السبائك التي تبدي قوة ميكانيكية ممتازة ومقاومة زحف عالية عند درجات الحرارة المرتفعة ، واستقرار سطحي جيد ، ومقاومة عالية للتآكل والأكسدة , وتتحمل ظروف التشغيل القاسية.
2. تمتلك السبائك الفائقة بنية بلورية تشبه النظام البلوري المكعب للأوستنيت . ويكون المعدن الأساسي في السبيكة هو النيكل أو الكوبالت أو حديد النيكل . وقد ارتبط تطور السبائك الفائقة بتطور العمليات الكيميائية وعمليات التعدين المرتبطة في الصناعات المختلفة.
• فولاذ مقاوم للصدأ:
1. الفولاذ المقاوم للصدأ أو الصلب المقاوم للصدأ Stainless Steel هو سبيكة معدنية حديدية تحتوي على خليط من العناصر .
2. حيث نسبة الحديد فيها لا تقل عن 50% ، ونسبة الكروم من 5% إلى 30% والنيكل والمولبيدنيوم حوالي 8.5% ونسبة الكربون بحد أقصى 2 %، وتكتسب مقاومتها للصدأ والتآكل بسبب تكوين طبقة رقيقة متماسكة وغير مرئية من أكسيد الكروم تلتصق بسطح المعدن وتقية من التآكل ، وتكون هذه الطبقة واقية بدرجة كافية.
3. كلما كانت نسبة الكروم في الفولاذ عالية , يطلب خصوصاً لصناعة الخزانات تلك التي تتطلب مقاومة عالية للتآكل بسبب وجود وسط قاس مساعد على التآكل مثل الأوساط الموجودة في صناعة البتروكيماويات .
• خصائص 2204 دوبلكس الفولاذ المقاوم للصدأ:
1. يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج ( دس ) ، الذي يتميز بمرحلة مزدوجة من الفريت أوستنيت ، بمزيج ممتاز من الخواص الميكانيكية العالية ومقاومة التآكل ، وقد استخدم بشكل متزايد في الصناعات الكيميائية والبتروكيماوية والبحرية ومكافحة التلوث , نظرا لارتفاع أسعار النيكل ، يستخدم الديبلكس الفولاذ المقاوم للصدأ ، التطور الأكثر أهمية للسوق الفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين في السنوات الأخيرة .
2. دس 2204 التي وضعتها شركة باو الصلب المحدودة هو قدم حديثا الفولاذ المقاوم للصدأ مزدوج الهزيل مع تكوين نموذجي من 22Cr-1.5Mn-4Ni-0.2N-1.2Mo. هذا دس الصف لديه خصائص لحام أفضل ، مقاومة للتآكل أعلى في المنطقة المتضررة الحرارة وقوة أعلى مقارنة مع دس 2304 التقليدية، مما يجعلها مناسبة تماما لمختلف التطبيقات.
3. يمكن تقدير المقاومة الجوهرية لتآكل دس من قبل عدد مقاومة التأليب، والذي يحدده محتوى العنصر ( كتلة واحدة ٪ كر + 3.3 كتلة ٪ مو + 16 كتلة٪ N ). وبسبب التركيب المكون من مرحلتين ل دس ، يتم تقسيم عناصر السبائك الرئيسية الثلاثة (كر و مو و N) بين مرحلة الفريت و الأوستنيت (يتم إثراء كر و مو في مرحلة الفريت و N يتركز في الأوستنيت)، مما يؤدي إلى ومقاومة التآكل مختلفة من مرحلة مختلفة. زوج من: الشد وخصائص الأثر من قوس معدني محمية ملحومة ايسي 409M فيريتيك الفولاذ المقاوم للصدأ المفاصل الاختلافات بين الألومنيوم والصلب المقاوم للصدأ.
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
• ثالثاً : تجهيز ولحام أوعية الضغط:
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
• الأيدي العاملة :
عمليات التجهيز والتصنيع ( الإنشاء ) حسب التصاميم الواردة تحتاج إلى غالباً للفنيين ذوي المهارات الفنية والخبرة العالية خاصة في مجال اللحام , أن يكون لهم القدرة على تطبيق أحدث تقنيات اللحام المختلفة ، والمطابقة للمعايير القياسات المعتمدة.
• كفاءة فني لحام :
1. اجتياز اختبارات التعيين ( أسلوب اللحام , اختبار كفاءة , اختبار مهارة التشغيل ).
2. الاختبار لفني اللحام يتم وفقاً لمواصفات الجمعية الأمريكية للحام AWS أو الظرف المحلي.
3. اشتملت موافقة الجمعية الأمريكية للحام ذي الرقم ( D10.9 ) على اختبار أسلوب اللحام وكفاءة عامل اللحام ( للحام الأنابيب ) وتضمنت المواصفات ثلاث مستويات من الكفاءة سميت بمتطلبات القبول ( ACCEPTANCE REQUIRMENT ) ويعبر عنها اختصاراً ( AR-1 ) و ( AR-2 ) و ( AR-3 )
4. كفاءة فني لحام ( AR-1 ) / أعلى مستوى من الكفاءة ويستخدم مع المنظومات التي تحتاج إلى لحام عالي النوعية كما في محطات توليد الطاقة الذرية والصناعات الفضائية وأوعية الضغط العاملة عند درجات حرارية عالية وفي الصناعات الكيميائية أيضا.
• أساليب اللحام المستخدمة غالباً في لحام الأوعية:
1. أسلوب لحام وصلات من نوع الاخدود ( تقابلي بشطف ).
2. أسلوب لحام وصلات من نوع الزاوي ( الزوايا الداخلية , الزوايا الخارجية ).
3. أسلوب لحام تابع لنظام وصلات الأنابيب أو المواسير ( كل الأوضاع ) مع الشطف وفقاً AWS
4. يتم التطبيق والتنفيذ لمواصفات وخطوات اللحام (W.P.S) وكذلك كفاءة مواصفات اللحام (PQR)
5. تخضع الوصلات لاختبارات كفاءة اللحام (WPQ) بالتطابق مع المواصفات العالمية والتي من بينها (BS-EN-AW.SB 2.1-API 1104- ASME 1X).
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
• أضافة:
1. ( AR- 2 ) / يستخدم مع المنظومات التي تحتاج إلى كفاءه عالية ( أقل من AR-1 ) كما في بعض وحدات محطات توليد الطاقة الذرية والمنظومات التجارية ووحدات تكرير النفط والغاز .
2. ( AR-3) / يستخدم مع المنظومات التي تحتاج إلى نوعية لحام مقبولة كأوعية منخفضة الضغط ومنظومات التبريد....الخ
• ماكينات اللحام المستخدمة :
Gas Metal Arc Welding / GMAW
-اللحام في محيط من غاز خامل . MIG) Metal Inert Gas / Arc welding)
-اللحام في محيط من غاز نشط . (MAG) Metal Active Gas / Arc welding
-اللحام في محيط خليط من الغازات الخامل Inert والنشط Active .
Submerged Arc Welding / SAW
يعتبر اللحام بالقوس المغمور أحد العمليات الرئيسية للطاقة الكهرومغناطيسية والتي يكون مصدر الحرارة فيها " حرارة القوس المعدني " ومستخدم في لحامات البترول كثيراً.
Gas Tungsten Arc Welding / GTAW
اللحام بقوس التانجستون يعتبر تطورا طبيعيا للحام بالقوس المعدني ولحام الاكسي استلين , ومستخدم في لحامات البترول كثيراً.
Shielded Metal Arc Welding / SMAW
اللحام بالقوس المعدني المحمي , هو المستخدم قديما وحديثاً في لحامات البترول.
• مفهوم اللحام الاخدودي : Butt - Groove Welds
تستخدم رموز لحام الاخدود لإظهار كيف يتم اعداد الوصلات ولإضافة التفاصيل عن كيفية تطبيق اللحام , عموما يتم تشكيل الاخدود عندما يتم قطع قطعتين من المعدن ثم اعداد حواف وزوايا القطع المعدنية ليتم انتاج وصلات مشطوفه الجانبين او جانب واحد بأشكال مختلفة , وعندما لا يكون هناك شطف للزوايا يسمى لحام الاخدود المربع .
• مفهوم لحام الفيليه Fillet Welds
لحام الفيليه بالانجليزية Fillet Weld من انواع اللحام ذات المقاطع العرضية الثلاثية بالانجليزية triangular cross section , وعموما لحام الفيليه يشير الى عملية انضمام قطعتين من المعدن سواء كانت عمودي او في زاوية , ويمكن اجراء لحام الفيليه مع العديد من عمليات اللحام المختلفة مثل لحام القوس المعدني واللحام بالغاز وغيرها.
غالبا يتم استخدامه عندما يكون هناك صعوبة في اجراء لحام الاخدود ، كما ان اعداد وصلات لحام الفيليه اقل بكثير من لحام الاخدود مما يجعلها افضل من حيث التكلفة ويوفر الكثير من المال والخامات في صناعة اللحام , هناك نوعان من لحام الفيليه كالاتي :
1. لحام فيليه العرضي بالانجليزية Transverse Fillet weld
2. لحام فيليه المتوازي Parallel Fillet weld
النوعين المذكورين اعلاه لا يوجد بينهم اختلاف في الشكل (تصميم الوصلات) حرف T أو شكل الصليب المربع , لكن باختصار هذه المسميات في وصلات TEE وجاءت من ناتج التجربة وهو ان التحميل على اتجاه اللحام الطولي يؤثر على قوة الوصلات .
فعلى سبيل المثال ( اذا كان الحمل باتجاه متوازي مع محور اللحام الطولي يطلق عليه التحميل المتوازي parallel loading) ( واذا كان الحمل باتجاه عرضي على محور اللحام الطولي يطلق عليه Transverse loading) .
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
• المراجع :
مراجع ومصادر مواقع شركات ومؤسسات البترول ومشتقاته بدولة ليبيا ودولة العراق.
• ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ إعداد / بدرالدين أحمد
تعليقات
إرسال تعليق