כלי לחץ שאתה יכול להכיר

מיכל לחץ הוא מיכל המיועד להחזיק גזים או נוזלים בלחץ שונה מהותית מהלחץ הסביבה. כלי שיט אלו משמשים בתעשיות שונות, כולל נפט וגז, עיבוד כימי, ייצור חשמל וייצור. מיכלי לחץ חייבים להיות מהונדסים ולבנות מתוך מחשבה על בטיחות בשל הסכנות הפוטנציאליות הקשורות לנוזלים בלחץ גבוה.
סוגים נפוצים של כלי לחץ:
1. כלי אחסון:
o משמש לאחסון נוזלים או גזים בלחץ.
o דוגמאות: מיכלי גפ"מ (גז נוזלי), מיכלי אחסון גז טבעי.
2. מחליפי חום:
o כלי אלו משמשים להעברת חום בין שני נוזלים, לרוב בלחץ.
o דוגמאות: תופי דוודים, מעבים או מגדלי קירור.
3. כורים:
o מיועד לתגובות כימיות בלחץ גבוה.
o דוגמאות: אוטוקלבים בתעשייה הכימית או התרופות.
4. מקלטי אוויר/מיכלי מדחס:
o מכלי לחץ אלו אוגרים אוויר דחוס או גזים במערכות מדחס אוויר, כפי שנדון קודם לכן.
5. דוודים:
o סוג של כלי לחץ המשמש בייצור קיטור לחימום או לייצור חשמל.
o דוודים מכילים מים וקיטור בלחץ.
רכיבי כלי לחץ:
• מעטפת: הגוף החיצוני של כלי הלחץ. הוא בדרך כלל גלילי או כדורי וחייב להיות בנוי כדי לעמוד בלחץ הפנימי.
• ראשים (End Caps): אלו הם החלקים העליונים והתחתונים של מיכל הלחץ. הם בדרך כלל עבים יותר מהקליפה כדי להתמודד עם הלחץ הפנימי בצורה יעילה יותר.
• חרירים ויציאות: אלה מאפשרים לנוזל או גז להיכנס ולצאת מכלי הלחץ ולעתים קרובות משמשים לחיבורים למערכות אחרות.
• Manway או Access Opening: פתח גדול יותר המאפשר גישה לניקוי, בדיקה או תחזוקה.
• שסתומי בטיחות: אלה חיוניים כדי למנוע מהכלי לחרוג ממגבלות הלחץ שלו על ידי שחרור לחץ במידת הצורך.
• תומכים ותליונים: אלמנטים מבניים המספקים תמיכה וייצוב לכלי הלחץ בזמן השימוש.
שיקולי עיצוב כלי לחץ:
• בחירת חומרים: מכלי לחץ חייבים להיות עשויים מחומרים שיכולים לעמוד בלחץ הפנימי ובסביבה החיצונית. חומרים נפוצים כוללים פלדת פחמן, נירוסטה, ולפעמים פלדות סגסוגת או חומרים מרוכבים עבור סביבות קורוזיביות מאוד.
• עובי דופן: עובי דפנות כלי הלחץ תלוי בלחץ הפנימי ובחומר המשמש. דרושים קירות עבים יותר ללחצים גבוהים יותר.
• ניתוח מתח: מיכלי לחץ נתונים לכוחות ולחצים שונים (למשל, לחץ פנימי, טמפרטורה, רטט). טכניקות מתקדמות של ניתוח מתח (כמו ניתוח אלמנטים סופיים או FEA) משמשות לעתים קרובות בשלב התכנון.
• עמידות בטמפרטורה: בנוסף ללחץ, כלי עבודה פועלים לרוב בסביבות בטמפרטורה גבוהה או נמוכה, ולכן החומר חייב להיות מסוגל לעמוד בפני מתח תרמי וקורוזיה.
• תאימות לקודים: מיכלי לחץ נדרשים לעתים קרובות לעמוד בקודים ספציפיים, כגון:
o ASME (האגודה האמריקאית של מהנדסי מכונות) קוד דוודים וכלי לחץ (BPVC)
o PED (הנחיית ציוד לחץ) באירופה
o תקני API (American Petroleum Institute) ליישומי נפט וגז
חומרים נפוצים לכלי לחץ:
• פלדת פחמן: משמשת לעתים קרובות עבור כלים המאחסנים חומרים לא קורוזיביים בלחץ מתון.
• נירוסטה: משמש ליישומים קורוזיביים או בטמפרטורה גבוהה. נירוסטה גם עמידה בפני חלודה ועמידה יותר מפלדת פחמן.
• פלדות סגסוגת: משמשים בסביבות ספציפיות של מתח גבוה או טמפרטורות גבוהות, כגון תעשיית התעופה והחלל או תעשיות ייצור החשמל.
• חומרים מרוכבים: חומרים מרוכבים מתקדמים משמשים לעתים ביישומים מיוחדים במיוחד (למשל, כלי לחץ קלים ובעלי חוזק גבוה).
יישומים של כלי לחץ:
1. תעשיית הנפט והגז:
o מיכלי אחסון עבור גז נפט נוזלי (LPG), גז טבעי או נפט, לרוב בלחץ גבוה.
o כלי הפרדה בבתי זיקוק להפרדת נפט, מים וגז בלחץ.
2. עיבוד כימי:
o משמש בכורים, עמודות זיקוק ואחסון עבור תגובות כימיות ותהליכים הדורשים סביבות לחץ ספציפיות.
3. ייצור חשמל:
o דוודים, תופי קיטור וכורים בלחץ המשמשים לייצור חשמל, לרבות מפעלי דלק גרעיני ומאובנים.
4. מזון ומשקאות:
o כלי לחץ המשמשים בעיבוד, עיקור ואחסון של מוצרי מזון.
5. תעשיית התרופות:
o אוטוקלבים וכורים הכוללים עיקור בלחץ גבוה או סינתזה כימית.
6. תעופה וחלל וקריוגניקה:
o מיכלים קריוגניים מאחסנים גזים נוזליים בטמפרטורות נמוכות מאוד תחת לחץ.
קודים ותקנים של כלי לחץ:
1. קוד ASME דוודים וכלי לחץ (BPVC): קוד זה מספק הנחיות לתכנון, ייצור ובדיקה של מכלי לחץ בארה"ב
2. ASME סעיף VIII: מספק דרישות ספציפיות לתכנון ובנייה של מכלי לחץ.
3. PED (Pressure Equipment Directive): הנחיית האיחוד האירופי הקובעת תקנים לציוד לחץ המשמש במדינות אירופה.
4. תקני API: לתעשיית הנפט והגז, מכון הנפט האמריקאי (API) מספק תקנים ספציפיים לכלי לחץ.
מַסְקָנָה:
מכלי לחץ הם מרכיבים חיוניים במגוון רחב של יישומים תעשייתיים, מייצור אנרגיה ועד לעיבוד כימי. התכנון, הבנייה והתחזוקה שלהם דורשים הקפדה על תקני בטיחות, בחירת חומרים ועקרונות הנדסיים כדי למנוע כשלים קטסטרופליים. בין אם לאחסון גזים דחוסים, החזקת נוזלים בלחצים גבוהים או הקלת תגובות כימיות, למיכלי לחץ תפקיד קריטי בשמירה על היעילות והבטיחות של תהליכים תעשייתיים.