ألواح الصلب للغلايات وأوعية الضغط

الغلايات وألواح أوعية الضغط هي أنواع متخصصة من الألواح الفولاذية المصممة لتحمل درجات الحرارة والضغوط العالية في البيئات الصناعية. يتم استخدامها في بناء الغلايات وأوعية الضغط والمعدات ذات الصلة حيث يعد احتواء السوائل أو الغازات ذات الضغط العالي والتحكم فيها أمرًا بالغ الأهمية. يتم تصنيع هذه اللوحات وفقًا لمعايير صارمة لضمان السلامة والموثوقية والأداء في ظل الظروف الصعبة.

تشمل الخصائص الرئيسية للغلايات وألواح أوعية الضغط ما يلي:

1. قوة عالية: تم تصميم هذه الألواح بحيث تتحمل الضغط الداخلي الناتج عن البخار أو الغازات داخل الغلايات وأوعية الضغط دون تشوه أو فشل.
2. مقاومة التآكل: العديد من ألواح الغلايات وأوعية الضغط مصنوعة من سبائك الفولاذ أو الفولاذ المقاوم للصدأ الذي يوفر مقاومة ممتازة للتآكل، مما يضمن المتانة والموثوقية على المدى الطويل.
3. قابلية اللحام الجيدة: تعد قابلية اللحام أمرًا بالغ الأهمية لربط الألواح معًا لإنشاء تصميمات معقدة للغلايات وأوعية الضغط. غالبًا ما يتم تصميم هذه اللوحات بحيث تتمتع بقابلية لحام جيدة لتسهيل التصنيع.
4. مقاومة التأثير: وهي مصممة لمقاومة تأثير التغيرات المفاجئة في الضغط أو الضغوط الحرارية التي يمكن أن تحدث أثناء التشغيل، مما يضمن السلامة الهيكلية والسلامة.
5. الامتثال للمعايير: يجب أن تتوافق ألواح الغلايات وأوعية الضغط مع المعايير الدولية مثل ASTM (الجمعية الأمريكية للاختبار والمواد)، ASME (الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين)، وغيرها، والتي تحدد معايير التركيب الكيميائي، والخواص الميكانيكية، وطرق الاختبار، والأبعاد التسامح.

يمكن تصنيف ألواح الغلايات وأوعية الضغط إلى عدة أنواع بناءً على تركيب المواد والاستخدام المقصود والخصائص المحددة المطلوبة لتطبيقات مختلفة. بعض الأنواع الشائعة تشمل:

1. ألواح الصلب الكربوني: هذه هي ألواح الغلايات وأوعية الضغط الأكثر استخدامًا نظرًا لقدرتها على تحمل التكاليف وقوتها المعتدلة. وهي مناسبة لمجموعة واسعة من درجات الحرارة والضغوط.
2. ألواح فولاذية منخفضة السبائك: تحتوي هذه الألواح على عناصر صناعة السبائك مثل المنغنيز أو النيكل أو الكروم أو الموليبدينوم لتعزيز خواصها الميكانيكية مثل القوة والمتانة ومقاومة التآكل. يتم استخدامها في التطبيقات التي تتطلب قوة أعلى ومقاومة للتآكل والتآكل.
3. ألواح فولاذية عالية القوة: تم تصميم هذه الألواح لتحمل الضغوط ودرجات الحرارة الأعلى مقارنة بألواح الفولاذ الكربوني القياسية. يتم استخدامها في التطبيقات الهامة حيث تكون القوة والموثوقية في ظل الظروف القاسية أمرًا بالغ الأهمية.
4. ألواح الفولاذ المقاوم للصدأ: توفر ألواح الفولاذ المقاوم للصدأ مقاومة ممتازة للتآكل وتستخدم في التطبيقات التي يتلامس فيها الوعاء أو الغلاية مع السوائل أو البيئات المسببة للتآكل. إنها مثالية لصناعات مثل المعالجة الكيميائية وإنتاج الأغذية.
5. ألواح سبائك النيكل: تحتوي هذه الألواح على مستويات عالية من النيكل وعناصر صناعة السبائك الأخرى لتوفير مقاومة فائقة للتآكل ودرجات الحرارة المرتفعة. يتم استخدامها في التطبيقات المتخصصة مثل المفاعلات النووية ومعدات المعالجة الكيميائية.
6. لوحات جودة أوعية الضغط (PVQ).: يتم تصنيع لوحات PVQ خصيصًا لتلبية معايير ASME الصارمة لتطبيقات أوعية الضغط. إنها تخضع لاختبارات وشهادات صارمة للتأكد من قدرتها على احتواء السوائل أو الغازات ذات الضغط العالي بأمان.

عادةً ما يتم إنشاء الغلايات وأوعية الضغط باستخدام مواد توفر قوة عالية ومقاومة للتآكل واستقرارًا تحت درجات الحرارة والضغوط المرتفعة. يعتمد اختيار المادة على عوامل مثل ظروف التشغيل، والخواص الميكانيكية المطلوبة، ومتطلبات التطبيق المحددة. بعض المواد الشائعة المستخدمة لإنتاج الغلايات وأوعية الضغط تشمل:

1. الكربون الصلب: يستخدم الفولاذ الكربوني على نطاق واسع نظرًا لقدرته على تحمل التكاليف، وخصائصه الميكانيكية الجيدة، وسهولة تصنيعه. إنها مناسبة لدرجات الحرارة والضغوط المعتدلة وغالبًا ما تستخدم في تطبيقات الضغط المنخفض إلى المتوسط.
2. سبائك الصلب منخفض: يحتوي الفولاذ ذو السبائك المنخفضة على كميات صغيرة من عناصر صناعة السبائك مثل المنغنيز أو النيكل أو الكروم أو الموليبدينوم لتعزيز خواصها الميكانيكية، بما في ذلك القوة والمتانة ومقاومة التآكل. يتم استخدامها في التطبيقات التي تتطلب قوة أعلى ومقاومة للتآكل والتآكل.
3. الفولاذ المقاوم للصدأ: يوفر الفولاذ المقاوم للصدأ مقاومة ممتازة للتآكل ويستخدم في التطبيقات التي يتلامس فيها الوعاء أو الغلاية مع السوائل أو البيئات المسببة للتآكل. يتم استخدامه بشكل شائع في صناعات مثل المعالجة الكيميائية وإنتاج الأغذية والأدوية.
4. سبائك النيكل: توفر سبائك النيكل، مثل إنكونيل ومونيل، مقاومة استثنائية للتآكل ودرجات الحرارة المرتفعة والتشقق الناتج عن التآكل الإجهادي. يتم استخدامها في التطبيقات المتخصصة حيث يتم مواجهة الظروف القاسية أو البيئات العدوانية، كما هو الحال في المفاعلات النووية ومعدات المعالجة الكيميائية.
5. الفولاذ المقاوم للصدأ دوبلكس وفائق دوبلكس: هذه الفولاذ المقاوم للصدأ المتقدم ذو بنية مجهرية مختلطة من مراحل الأوستينيت والفريت، مما يوفر قوة عالية ومقاومة ممتازة للتآكل. يتم استخدامها في التطبيقات البحرية والبحرية الصعبة.
6. التيتانيوم: يتم استخدام التيتانيوم وسبائك التيتانيوم في التطبيقات المتخصصة عالية الأداء حيث تكون هناك حاجة إلى مواد خفيفة الوزن ذات قوة عالية ومقاومة للتآكل، كما هو الحال في الفضاء الجوي وبعض صناعات المعالجة الكيميائية.

يجب أن تلتزم لوحات الغلايات وأوعية الضغط بمعايير صارمة لضمان استيفائها لمتطلبات السلامة والأداء والمتطلبات التنظيمية. تتضمن بعض المعايير الرئيسية التي تحكم ألواح الغلايات وأوعية الضغط ما يلي:

1. رمز ASME للغلايات وأوعية الضغط: ربما يكون هذا هو المعيار الأكثر شهرة عالميًا لبناء الغلايات وأوعية الضغط. وهو يوفر قواعد لتصميم وتصنيع وفحص واختبار وإصدار الشهادات لأوعية الضغط ومكوناتها. يتضمن ASME BPVC أقسامًا مختلفة تغطي مواد وطرق بناء مختلفة.
2. معايير ASTM الدولية: تستخدم معايير ASTM على نطاق واسع لتحديد المواد وطرق الاختبار لألواح الغلايات وأوعية الضغط. يتم الرجوع بشكل شائع إلى معايير مثل ASTM A516/A516M (ألواح الصلب الكربوني لخدمة درجات الحرارة المعتدلة والمنخفضة) وASTM A537/A537M (ألواح الصلب الكربوني والمنجنيز والسيليكون المعالجة بالحرارة).
3. معايير EN: تُستخدم معايير المعايير الأوروبية (EN) الصادرة عن اللجنة الأوروبية للمعايير (CEN) في ألواح الغلايات وأوعية الضغط في البلدان الأوروبية. تشمل الأمثلة EN 10028 (ألواح الصلب لأوعية الضغط) وEN 10207 (الفولاذ لأوعية الضغط البسيطة).
4. معايير الدين: توفر معايير Deutsches Institut für Normung (DIN) من ألمانيا أيضًا مواصفات لوحات الغلايات وأوعية الضغط. تغطي معايير DIN المواد وشروط التسليم الفنية لمختلف أنواع الفولاذ المستخدم في أوعية الضغط.
5. معايير JIS: توفر المعايير الصناعية اليابانية (JIS) مواصفات الألواح الفولاذية المستخدمة في الغلايات وأوعية الضغط في اليابان ودول آسيوية أخرى.
6. معايير جي بي: تحدد المعايير الوطنية الصينية (GB) متطلبات ألواح الغلايات وأوعية الضغط المستخدمة في الصين، مما يضمن الامتثال للمتطلبات التنظيمية المحلية والمعايير الصناعية.
7. معايير API: يصدر معهد البترول الأمريكي (API) معايير خاصة بألواح الغلايات وأوعية الضغط المستخدمة تحديداً في صناعة النفط والغاز، مثل API 620 وAPI 650 لصهاريج التخزين.