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1. Introdução
Tanques de vasos de pressão são dispositivos capazes de suportar uma certa pressão e usados para armazenar gases ou líquidos. Eles são amplamente utilizados em indústrias como petroquímicos, gás natural, geração de energia, metalurgia, produtos farmacêuticos e alimentos. Eles geralmente armazenam mídia de alta pressão, alta temperatura, inflamável, explosiva ou tóxica. Portanto, a racionalidade de seu design determina diretamente a vida útil e a vida útil do equipamento.
Ignorar fatores -chave durante a fase de projeto ou não aderir aos regulamentos de segurança relevantes podem levar a acidentes graves, como vazamentos e explosões durante a operação, resultando em baixas significativas e perdas econômicas. Portanto, o design científico e a estrita adesão aos padrões de segurança são pré -requisitos para garantir a operação confiável dos tanques de armazenamento.
2. Fatores de design -chave
Pressão de trabalho e temperatura
Pressão de projeto: O projeto deve ser baseado na pressão operacional máxima que o tanque pode suportar, com margem de segurança suficiente.
Temperatura do projeto: não apenas a temperatura operacional normal não deve ser considerada, mas também flutuações de temperatura durante as condições climáticas de inicialização, desligamento e extrema.
Exemplo: Os tanques de armazenamento de gás natural liquefeito (GNL) devem operar em temperaturas extremamente baixas (aproximadamente -162 ° C). Portanto, o aço criogênico ou materiais compósitos devem ser usados para evitar acidentes causados por fraturas quebradiças. Características médias de armazenamento
Flamabilidade e explosividade: os tanques de armazenamento de gás para propano e butano requerem dispositivos à prova de explosão e designs de vedação estritos.
Corrosividade: líquidos corrosivos, como ácido sulfúrico e ácido clorídrico, fazem demandas extremamente altas nos materiais do tanque, geralmente usando revestimentos de aço inoxidável ou resistentes à corrosão.
Toxicidade: Ao armazenar gases como amônia e cloro, além da seleção de materiais, conchas adicionais de paredes duplas ou sistemas de pulverização de emergência são necessárias como medidas de segurança.
Seleção de material
Aço de carbono: baixo custo, adequado para temperatura e pressão normal ou tanques de armazenamento de baixa pressão, mas possui baixa resistência à corrosão.
Aço inoxidável: oferece excelente corrosão e resistência à temperatura, adequados para indústrias como alimentos, produtos farmacêuticos e produtos químicos, mas é mais caro.
Aço de liga: usado em ambientes de alta temperatura e alta pressão, como tanques de armazenamento de caldeira da usina.
Materiais Compostos: Nos últimos anos, eles foram cada vez mais usados em aplicações que requerem materiais leves e resistentes à corrosão.
Projeto estrutural
As estruturas comuns incluem vertical, horizontal, esférico e cilíndrico. Os tanques esféricos podem suportar pressão interna relativamente uniforme e são comumente usados para armazenar gases liquefeitos. Projeto de espessura: com base nas fórmulas de cálculo da espessura da parede (como as fornecidas pela ASME e GB150), verifique se a espessura da parede pode suportar a pressão, evitando o desperdício do material.
Processo de soldagem: A solda é o link mais fraco, exigindo controle rigoroso de qualidade e testes não destrutivos.
Fabricação e processamento
Controle da qualidade da soldagem: testes radiográficos (RT), teste ultrassônico (UT), teste penetrante (PT) e teste de partículas magnéticas (MT) são usadas para garantir a qualidade da solda.
Tratamento térmico: as placas de aço grossas requerem tratamento térmico geral após a soldagem para aliviar o estresse e evitar fraturas quebradiças.
Processos de formação: Para processos como enrolamento frio e prensagem a quente, verifique se a placa de aço não produz rachaduras ou estresse residual excessivo após a formação.
3. Regulamentos e padrões de segurança
Padrões internacionais
ASME Boiler & Pressão Código de Vasos (Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos): O Código de Projeto de Vaso de Pressão mais amplamente usado em todo o mundo, cobrindo todo o processo de design, fabricação e inspeção. API 650/620 (American Petroleum Institute): usado principalmente para o projeto e construção de tanques de armazenamento de grande capacidade. A API 650 se aplica a tanques de pressão atmosférica, enquanto a API 620 se aplica a tanques criogênicos e de baixa pressão.
Padrões chineses
GB 150 "Vasos de pressão": Padrão de design de vasos de pressão central da China.
GB/T 151 "trocadores de calor de casca e tubo": regulamentos detalhados para vasos de pressão de troca de calor.
TSG 21 "Regulamentos sobre a supervisão técnica de segurança de embarcações de pressão estacionária": Regulamentos de Gerenciamento de Segurança do Projeto, Manufatura e Inspeção Operacional.
Margem de segurança do design
Análise de tensão: A análise de elementos finitos (FEA) é usada para calcular a distribuição de tensão em vários componentes para garantir um fator de segurança razoável.
Considerações sobre carga: Além da pressão interna, fatores externos, como terremotos, cargas de vento e cargas de neve, também devem ser consideradas.
Acessórios de segurança
Válvula de segurança: impede que os tanques operem sob sobrepressão.
Ruptura do disco: libera pressão em condições extremas para proteger o tanque.
Medidor de pressão e medidor de nível: monitore o status de operação em tempo real. Sistema automático de controle e alarme: utiliza sensores e PLCs para ativar o monitoramento remoto e os avisos de acidentes.
4. Inspeção e manutenção
Inspeção de pré-embarque: inclui um teste de pressão hidráulica (para verificar a capacidade de rolamento de pressão) e um teste de herbeira (para evitar vazamentos).
Inspeção em serviço: Teste de espessura ultrassônica e monitoramento da taxa de corrosão são usados para avaliar a degradação do equipamento.
Inspeção periódica: Inspeções regulares e abrangentes são necessárias de acordo com leis e regulamentos (como os regulamentos sobre supervisão de segurança de equipamentos especiais).
Gerenciamento do ciclo de vida: um arquivo de ciclo de vida completo para o tanque de armazenamento é estabelecido, documentando os dados de design, fabricação, operação e manutenção para facilitar a avaliação de riscos.
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