چگونه با ASME Sec.VIII Div.1 و نرم‌افزار PV ELITE مخازن تحت فشار طراحی کنیم؟

PV ELITE به مهندسان امکان می‌دهد که مخازن تحت فشار پیچیده را مدل‌سازی کنند، تجزیه و تحلیل دقیق تنش را انجام دهند و گزارش‌‌هایی از طراحی تولید کنند که کاملاً با استانداردهای ASME مطابقت داشته باشند.

چکیده

طراحی مخازن تحت فشار کاری پیچیده است که نیاز به درک کامل استاندارد ASME Sec.VIII Div.1 برای انجام تحلیل دقیق فشار دارد. نرم‌افزار PV ELITE با ارائهٔ ابزارهای قدرتمند به مهندسان کمک می‌کند مدل‌سازی، تحلیل و بهینه‌سازی مخازن تحت فشار را به‌طور قابل توجهی ساده‌تر انجام دهند. مهندسان با رعایت استانداردهای ASME و استفاده از قابلیت‌‌های PV ELITE می‌توانند اطمینان حاصل کنند که مخازن تحت فشار آنها ایمن، قابل اعتماد و مقرون‌به‌صرفه هستند و نیازهای کاربردهای صنعتی مدرن را برآورده می‌کنند.

            دورهٔ آموزش طراحی مخازن تحت فشار بر اساس ASME Sec.VIII Div.1 به همراه نرم‌افزار PV ELITE که در دپارتمان علوم مهندسی مجتمع فنی تهران برگزار می‌شود، طی ۵۰ ساعت فراگیران را با طراحی و تطبیق مخازن تحت فشار با استاندارهای مربوطه آشنا می‌کند. این دوره برای کسانی مناسب است که کارشناسی‌های مهندسی مرتبط مانند کارشناسی مکانیک دارند و در پایان دوره می‌توانید گواهینامهٔ معتبر آن را دریافت کنید

استاندارد طراحی مخازن تحت فشار

مخازن تحت فشار در بسیاری از فرآیندهای صنعتی، از کارخانه‌‌های شیمیایی گرفته تا تأسیسات تولید برق، جز بخش‌های حیاتی محسوب می‌شوند. مخازن تحت فشار طوری طراحی شده‌اند که گازها یا مایعات را در فشاری متفاوت از فشار محیط نگه دارند. با توجه به خطرات احتمالی مرتبط با عملکرد مخازن تحت فشار، طراحی، ساخت و بازرسی این مخازن توسط کدها و استانداردهای سختگیرانه کنترل می‌شود.

یکی از شناخته‌شده‌ترین استانداردها، کد دیگ بخار و مخازن تحت فشار انجمن مهندسان مکانیک آمریکا (Boiler and Pressure Vessel Code) است که بخش هشتم، قسمت اول استاندارد ASME است. این بخش مجموعه‌ای از قوانین و استانداردهای ضروری برای طراحی، ساخت، بازرسی، آزمایش و صدور گواهی مخازن تحت فشاری ارائه می‌دهد که در فشارهای بالاتر از ۱۵ پوند بر اینچ مربع (psig) کار می‌کنند.

در سال‌های اخیر استفاده از نرم‌افزارهای تخصصی مانند PV ELITE به فرآیند طراحی اضافه شده و مهندسان را قادر می‌کند با استانداردهای ASME خود را تطبیق دهند و در عین از بهینه‌بودن، کارایی و ایمنی طراحی خود اطمینان حاصل کنند. این مطلب به بررسی نحوهٔ طراحی مخازن تحت فشار بر اساس این بخش از ASME می‌پردازد و نقش نرم‌افزار PV ELITE را در این فرآیند توضیح می‌دهد.

مروری بر ASME Sec.VIII Div.1

ASME Sec.VIII Div.1 دستورالعمل‌‌هایی برای طراحی، ساخت، بازرسی، آزمایش و صدور گواهی‌نامه برای مخازن تحت فشار ارائه می‌دهد. این استاندارد در مخازنی که در فشار بیش از ۱۵ psi کار می‌کنند قابل اجرا است و طیف گسترده ای از مواد، پیکربندی‌‌های مختلف طراحی و شرایط متنوع اعمال بار را پوشش می‌دهد.

این دستورالعمل به چندین بخش تقسیم می‌شود که هر کدام به جنبه‌‌های مختلف طراحی مخازن تحت فشار می‌پردازد و عبارت‌اند از

1. مواد

این بخش موادی را که می‌توان در ساخت مخازن تحت فشار استفاده کرد و خصوصیات آنها، از جمله خواص مکانیکی، تنش‌های مجاز و محدودیت‌های دمای آنها را مشخص می‌کند.

2. طراحی

این بخش فرمول‌‌ها و دستورالعمل‌‌هایی برای محاسبهٔ حداقل ضخامت، تقویت‌کننده‌ها و تحلیل تنش انواع مخازن تحت فشار از جمله مخازن استوانه‌ای، کروی و مخروطی ارائه می‌دهد.

3. ساخت و جوش

این بخش الزامات روش‌های جوشکاری، صلاحیت‌های جوشکار و قدرت تحمل‌ ساخت را توضیح می‌دهد.

4. بازرسی و آزمایش

این بخش روش‌های آزمایش غیرمخرب (NDT)، آزمایش هیدرواستاتیک و معیارهای بازرسی را تشریح می‌کند.

5. دستگاه‌‌های کاهش فشار

این بخش الزامات دریچه‌‌های ایمنی و سایر دستگاه‌‌های کاهش فشار را برای اطمینان از عملکرد ایمن مخزن مشخص می‌کند.

معرفی نرم‌افزار PV ELITE

PV ELITE نرم‌افزاری جامع برای طراحی و تحلیل مخازن تحت فشار و مبدل‌‌های حرارتی است. PV ELITE که توسط شرکت Intergraph تولید شده است به دلیل قابلیت‌‌های قوی خود معروف است و به‌طور گسترده در صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرد، زیرا می‌تواند طرح‌‌ها را با الزامات ASME Sec.VIII Div.1 و سایر استانداردهای مربوطه مطابقت دهد.

PV ELITE به مهندسان امکان می‌دهد که مخازن تحت فشار پیچیده را مدل‌سازی کنند، تجزیه و تحلیل دقیق تنش را انجام دهند و گزارش‌‌هایی از طراحی تولید کنند که کاملاً با استانداردهای ASME مطابقت داشته باشند. این نرم‌افزار از طیف وسیعی از ویژگی‌های طراحی از جمله فشار داخلی و خارجی، بارهای بادی و لرزه‌ای و تقویت نازل پشتیبانی می‌کند.

فرآیند طراحی با استفاده از PV ELITE

فرآیدند طراحی به کمک PV ELITE شامل شش بخش است که عبارت‌اند از

یک. داده‌‌های ورودی

فرآیند طراحی با جمع‌آوری داده‌‌های ورودی آغاز می‌شود، از جمله داده‌های زیر

• فشار و دما

این بخش شامل بررسی شرایط فشار داخلی و دمایی است که مخزن تحت آن  کار می‌کند.

• خواص مواد

این بخش شامل انتخاب مواد مناسب بر اساس استانداردهای ASME با در نظر گرفتن عواملی مانند حد مجاز خوردگی و محدودیت دما است.

• ابعاد هندسی

ابعاد اولیه مخزن، مانند قطر، ارتفاع، ضخامت دیواره و تعداد نازل‌‌ها و مجراها در این بخش مشخص می‌شود.

دو. مدل‌سازی مخزن تحت فشار

با استفاده از PV ELITE مخزن تحت فشار با واردکردن داده‌های مربوط به هندسه و مواد آن مدل‌سازی می‌شود. این نرم‌افزار امکان ایجاد انواع مختلف مخزن از جمله مخازن استوانه‌ای، کروی و مخروطی را فراهم می‌کند. علاوه بر این، نرم‌افزار PV ELITE می‌تواند پایه‌ها، نازل‌‌ها و سایر اتصالات را با توجه به تأثیر آنها بر توزیع کلی تنش مدل‌سازی کند.

سه. تحلیل تنش

PV ELITE براساس داده‌‌های ورودی و ASME Sec.VIII Div.1 تحلیل تنش دقیق را انجام می‌دهد. این تحلیل شامل موارد زیر است:

• فشار داخلی

محاسبه تنش‌‌های محیطی مانند تنش‌های حلقه‌ای و طولی ناشی از فشار داخلی.

• فشار خارجی

تحلیل کمانش و شکست تحت شرایط فشار خارجی، مانند خلاء یا غوطه‌وری.

• تقویت نازل

ارزیابی میزان تقویت مورد نیاز در اطراف نازل‌‌ها و سایر دهانه‌‌ها برای اطمینان از اینکه آنها می‌توانند بارهای اعمال‌شده را تحمل کنند.

• بارهای بادی و لرزه‌ای

ارزیابی مقاومت سازهٔ شناور در شرایط باد و لرزه، با قابلیت اعمال استاندارهای محلی برای بارگذاری محیطی.

چهار. محاسبهٔ ضخامت

این نرم‌افزار حداقل ضخامت مورد نیاز دیواره‌ها و نازل‌‌ها را براساس نتایج تحلیل تنش محاسبه می‌کند و در این محاسبات حداکثر مقادیر تنش مجاز ارائه‌شده توسط استاندارد ASME Sec.VIII Div.1 را با توجه به خواص مواد و عوامل مربوط به ایمنی در نظر می‌گیرند.

پنج. بهینه‌سازی طراحی

PV ELITE مهندسان را قادر می‌سازد تا با تکرار پارامترهایی مانند ضخامت دیوار، انتخاب مواد و الزامات تقویتی طراحی خود را بهینه کنند. هدف از کار با PV ELITE دستیابی به طرحی است که تمام الزامات استاندارد را برآورده کند و در عین حال هزینه و وزن مواد را به حداقل برساند.

شش. انطباق با استانداردها و گزارش‌دهی

پس از نهایی‌شدن طراحی PV ELITE می‌تواند گزارش‌‌های دقیقی تولید کند که شامل تمام محاسبات لازم، نتایج تحلیل تنش و نقشه‌‌های طراحی می‌شود. این گزارش‌‌ها به‌طور کامل با استاندارد ASME Sec.VIII Div.1 مطابقت دارند و می‌توان از آنها برای صدور گواهینامه و تقاضای بازرسی استفاده کرد.

ملاحظات کلیدی در طراحی مخازن تحت فشار

در طراحی مخازن تحت فشار چهار ملاحظهٔ کلیدی زیر را باید در نظر گرفت.

1. انتخاب مواد

انتخاب مواد در طراحی مخازن تحت فشار بسیار مهم است. مواد باید بر اساس خواص مکانیکی، مقاومت در برابر خوردگی و مناسب‌بودن برای شرایط دمایی و فشار کاری انتخاب شوند. PV ELITE یک پایگاه داده جامع مواد دارد که شامل مواد مورد تأیید استاندارد ASME است و انتخاب گزینه‌‌های مناسب را آسان‌تر می‌کند.

2. مقدار مجاز خوردگی

مخازن تحت فشار اغلب در محیط‌‌های خورنده کار می‌کنند که ضخامت دیواره را در طول زمان کاهش می‌دهد. رعایت استاندارد ASME Sec.VIII Div.1 مستلزم آن است که یک مقدار مجاز خوردگی در محاسبهٔ حداقل ضخامت لحاظ شود تا از ایمن ماندن مخزن در طول عمر آن اطمینان حاصل شود.

3. تحلیل خستگی

در مواردی که مخزن تحت فشار تحت بارگذاری دوره‌ای قرار دارد، مانند چرخه‌های حرارتی یا نوسانات فشار، تحلیل خستگی ضروری است. PV ELITE می‌تواند تحلیل خستگی را بر اساس منحنی‌‌های خستگی ASME انجام دهد که به جلوگیری از شکست ناشی از چرخه‌‌های فشار مکرر کمک می‌کند.

4. بارهای خارجی

علاوه بر فشار داخلی، مخازن تحت فشار ممکن است تحت بارهای خارجی مانند باد، نیروهای لرزه‌ای و وزن ملحقات اضافی قرار گیرند. این بارها باید در طراحی در نظر گرفته شوند تا پایداری و یکپارچگی مخزن در تمامی شرایط عملیاتی تضمین شود.

جمع‌بندی

مخازن تحت فشار در بسیاری از فرآیندهای صنعتی، از کارخانه‌‌های شیمیایی گرفته تا تأسیسات تولید برق، جز بخش‌های حیاتی محسوب می‌شوند. مخازن تحت فشار طوری طراحی شده‌اند که گازها یا مایعات را در فشاری متفاوت از فشار محیط نگه دارند. با توجه به خطرات احتمالی مرتبط با عملکرد مخازن تحت فشار، طراحی، ساخت و بازرسی این مخازن توسط کدها و استانداردهای سختگیرانه کنترل می‌شود.

یکی از شناخته‌شده‌ترین استانداردها، کد دیگ بخار و مخازن تحت فشار انجمن مهندسان مکانیک آمریکا (Boiler and Pressure Vessel Code) است که بخش هشتم، قسمت اول استاندارد ASME است. این بخش مجموعه‌ای از قوانین و استانداردهای ضروری برای طراحی، ساخت، بازرسی، آزمایش و صدور گواهی مخازن تحت فشاری ارائه می‌دهد که در فشارهای بالاتر از ۱۵ پوند بر اینچ مربع (psig) کار می‌کنند.

            دورهٔ آموزش طراحی مخازن تحت فشار بر اساس ASME Sec.VIII Div.1 به همراه نرم‌افزار PV ELITE که در دپارتمان علوم مهندسی مجتمع فنی تهران برگزار می‌شود، طی ۵۰ ساعت فراگیران را با طراحی و تطبیق مخازن تحت فشار با استاندارهای مربوطه آشنا می‌کند. این دوره برای کسانی مناسب است که کارشناسی‌های مهندسی مرتبط مانند کارشناسی مکانیک دارند و در پایان دوره می‌توانید گواهینامهٔ معتبر آن را دریافت کنید

در دنیای کسب‌وکار امروز، تحصیلات دانشگاهی برای حفظ ارزش شما به‌عنوان نیروی کار بااستعداد و کارآمد کافی نیستند. برای‌ اینکه مزیت رقابتی شخصی خود را حفظ کنید، باید بر آموزش مستمر و مادام‌العمر خود سرمایه‌گذاری کنید. خانواده بزرگ مجتمع فنی تهران هرساله به هزاران نفر کمک می‌کند تا در مسیر شغلی خود پیشرفت کنند.

اگر شاغل هستید و وقت ندارید در دوره‌های آموزشی حضوری شرکت کنید، مجتمع فنی تهران گزینه‌هایی عالی برای آموزش مجازی، آنلاین، آفلاین و ترکیبی ارائه می‌دهد. با شرکت در دوره‌های کوتاه‌مدت مجتمع فنی تهران و دریافت مدارک معتبر و بین‌المللی می‌توانید با اعتماد به نفس مسیر ترقی را طی کنید و در سازمان خود به مهره‌ای ارزشمند تبدیل شود.

پرسش‌های متداول

استاندارد ASME Sec.VIII Div.1 چیست؟

ASME Sec.VIII Div.1 دستورالعمل‌‌هایی برای طراحی، ساخت، بازرسی، آزمایش و صدور گواهی‌نامه برای مخازن تحت فشار ارائه می‌دهد. این استاندارد در مخازنی که در فشار بیش از ۱۵ psi کار می‌کنند قابل اجرا است و طیف گسترده ای از مواد، پیکربندی‌‌های مختلف طراحی و شرایط متنوع اعمال بار را پوشش می‌دهد.

این دستورالعمل به چندین بخش تقسیم می‌شود که هر کدام به جنبه‌‌های مختلف طراحی مخازن تحت فشار می‌پردازد و عبارت‌اند از

1. مواد
2. طراحی
3. ساخت و جوش
4. بازرسی و آزمایش
5. دستگاه‌‌های کاهش فشار

ملاحظهٔ کلیدی در طراحی مخازن تحت فشار کدام‌اند؟

در طراحی مخازن تحت فشار چهار ملاحظهٔ کلیدی زیر را باید در نظر گرفت.

1. انتخاب مواد
2. مقدار مجاز خوردگی
3. تحلیل خستگی
4. بارهای خارجی

PV ELITE چیست و چه کاربردی دارد؟

PV ELITE نرم‌افزاری جامع برای طراحی و تحلیل مخازن تحت فشار و مبدل‌‌های حرارتی است. PV ELITE که توسط شرکت Intergraph تولید شده است به دلیل قابلیت‌‌های قوی خود معروف است و به‌طور گسترده در صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرد، زیرا می‌تواند طرح‌‌ها را با الزامات ASME Sec.VIII Div.1 و سایر استانداردهای مربوطه مطابقت دهد. PV ELITE به مهندسان امکان می‌دهد که مخازن تحت فشار پیچیده را مدل‌سازی کنند، تجزیه و تحلیل دقیق تنش را انجام دهند و گزارش‌‌هایی از طراحی تولید کنند که کاملاً با استانداردهای ASME مطابقت داشته باشند. این نرم‌افزار از طیف وسیعی از ویژگی‌های طراحی از جمله فشار داخلی و خارجی، بارهای بادی و لرزه‌ای و تقویت نازل پشتیبانی می‌کند.