الرئيسية / المعيار الدولي / ASME Code / ASME sec VIII D1 / الضغط الخارجي External Pressure الجزء الثاني
التفتيش الهندسي plant-inspection
التفتيش الهندسي plant-inspection

الضغط الخارجي External Pressure الجزء الثاني

الجزء الثاني : External Pressure او الضغط الخارجي

في مقالة الجزء الاول عن External Pressure او الضغط الخارجي استعرضنا تفاصيل اهم العوامل المؤثرة في الضغط الخارجي ويجب عليك قرآة الجزء الاول لان هذه المقلة تعتبر تكملة لما سبق وحتي تعلم اختصارات الاحرف وقد توقفنا عند كيفية التصميم للضغط الخارجي ووضعنا صور تبين هذا في المقال السابق وكما وضحت سابقا اننا سوف نشتغل علي انشاء vessels من انتاج شركة PVEng وسوف تجد الكتاب في نهاية هذه المقالة كما ان ما في هذه المقال هو حسب المواصفات الدولية

 ASME Code section VIII Division 1 Rules for Construction of Pressure Vessels

انظر الان الي الصفحة رقم ٤ الجزء الثاني ٢ منها من كتاب PVEng

vessel 48″ diameter with a straight shell 96″ long needs a shell 0.056″ thick for an internal pressure of 30 psi, but needs to be  0.225″ thick for a 15 psi external pressure (full vacuum) as per VIII-1 UG-28. The F&D head on the left end needs to be 0.082″ thick for the interior pressure but 0.142″ for the vacuum. A SE head needs to be 0.046″ thick for the interior pressure but 0.127″  for the vacuum The F&D and SE heads are both calculated as if they are part of a sphere

طبعا المقصود من الكلام اعلاه ان في اثناء التصميم المجمع قطر ٤٨ بوصة وطول shell ٩٦ بوصة مع تخانه ٠،٠٥٦ اي ١.٤٢ مم هذا هو فقط ما سيحتاجه بالنسبة الضغط الداخلي للمجمع علي اساس ٣٠ psi ولكنه في الحقيقة يحتاج ٠.٢٢٥ بوصة اي ٥.٧١ لمعادلة وموازنة الضغط الخارجي ل ١٥ psi فقط لكامل عملية السحب هذه حسب تعليمات ASME VIII-1 UG-28 وبالنسبة للرؤس bonet Flanged and Dished (F&D) head للجه اليسارية يحتاج ٠.٠٨٢ اي ٢.٠٨ مم تخانه المعدن بالنسبة للضغط الداخلي وبالنسبة لعملية السحب الخارجي او الضغط الخارجي ليكون مكتمل يحتاج الي ٠،١٤٢ بوصة اي ما يعادل ٣.٦ مم وبالنسبة Semi Elliptical (SE) head  في الجه المقابلة يحتاج الي ٠.٠٤٦ بوصة اي ما يعادل ١.١٦ بالنسبة للضغط الداخلي وبالنسبة لعملية السحب يحتاج الي ٠.١٢٧ بوصة اي ٣.٢٢ مم وبالنسبة للرؤس F&D and SE تمت حسابهم علي اساس انهم جزء من المجال الكروي نفسه وفي الحقيقة يجب ان تعادل الرؤس المختلفة لانصاف الاقطار بينها وبين shell من اجل اختلاف السمك بينهم كما ستلاحظ في الصور الاتية يمكنك الضغط علي الصورتان لقرآة الملاحظات 

image007

image008
لاحظ ان عمليه اظهار النتائج بالنسبة للالتواء او الانحناء عندما يكون الضغط الخارجي ١٥ psi عند ٤.٠٤ لود فاكتور ان الجسم سوف ينهار بالرغم من هذا فان معدل امان اللود فاكتور load factor in ASME Code = 3.0 x  في الازمي ٣ فاكتور وهو في نتائج asme مقبول هذا ما انا كنت بصدده ان asme code قد وضع فقط ليسهل عليك عملياتك الحسابية لكن عليك انت عزيزي القارئ ان تضع معادلات الامان الخاصة حسب طبيعة العمل والمواصفات (ولاتنسي تعمل حساب الامان اثناء عمليات التشغيل فهو مهم جدا خصوصا لوكان المشغل قليل الخبرة) ولا اطيل عليكم بقصص ولكني عانيت كثيرا من ادارات التشغيل من قبل الفنيين قليلين الخبرات في غرف التحكم (ما علينا نكمل ) 🙂

ثالثا: الحلقات الداعمة لعمليات السحب Vacuum Ring

في الواقع بدلا من ان تجعل السمك او التخانة للجسم shell thickness بما فيه الكفاية لكي تتلاشي مشاكل وعوامل الضغط الخارجي External Pressure فالواقع ان بعض تصميمات المجمعات او السفن Vessels التجارية والاقتصادية والتي تتطلب تعزيز السمك او التخانات shell thickness حسب مواصفات ASME VIII – 1 UG-29 (وفي الحقيقة يمكنك استخدام تخانات رقيقة عن المعتاد لدواعي اقتصادية بحته ايضا حسب مواصفات UG-29 لتقليل التكاليف وبنفس الوقت تقابل المعايير والمواصفات دون الاخلال بمعدلات الامان) فيتم تقليل الطول الفعال لمعامل الضغط الخارجي علي الجسم وهو ما يطلق عليه بالانجليزية the effective length of the shell ويتم استخدام خامات ارق  tinner shell  في هذه الحالة فقط لابد ان يتم حساب L1 and L2 شاهد الصوره ادناه كل علي حداه اي يتم الحساب بشكل منفصل لكل من L1 – L2 لكي تقابل المتطلبات والمعايير حسب ASME Code وفي الواقع ان العمليات الحسابية الموجوده في ASME UG-29 هي عمليات حسابية يمكنك الاستفادة منها بان تعزز بها التصميم ل Vessels الاقتصادية او التجارية بحساب كل قسم بشكل منفصل بحيث ان تقابل وتطابق مواصفات ASME بان ما يحدث من عوامل الضغط الخارجي لكل قسم ليس له اي تآثير علي القسم الاخر  🙂 ولا تتخيل انك بهذا تخدع الكود ولكنها عمليات حسابية وضعت ايضا بالجدول UG-29  لبعض المجمعات الاقتصادية وهي مشروعة تماما وذلك لتقليل التكاليف فقط نظرا لانها لا تحتوي علي عوامل ضغوط خارجية وداخلية بشكل مباشر شاهد الصورة ادناه لمعرفة كيف تتم هذه العمليات الحسابية

vessel divided into zones using a stiffening ring طر يقة التصميم لمجمع مقسم بين فتحات السحب
vessel divided into zones using a stiffening ring طر يقة التصميم لمجمع مقسم بين فتحات السحب

يمكنك الان في الكتاب المرفق الانتقال بداية من الصفحة التاسعة ٩ لتشاهد كيفية عملية الحسابات لمجمع vessel تم استخدام هذه الحسابات وتم تقليل سمك او تخانة shell thickness المطلوب من ٠.٢٢٥ بوصة الي ٠.١٦٨ باستخدام  الحلقات الداعمة

استخدام حلقات الدعم vacuum ring
استخدام حلقات الدعم vacuum ring

في الواقع انه ليس سيئا جدا ان يتم تقليل shell thickness باستخدام الدعامات كما يمكن اضافة المزيد من هذه الداعامات او الحلقات الداعمة لخفض السمك اكثر من ذلك بكثير اثناء عمليات تصميم ال vessel لعمل الموازنة في تقليل فشل اليات عمليات الضغط الخارجي وفي الواقع ان ASME Code section VIII يسمح ايضا باستخدام هذه الحلقات علي الرؤس heads او bonet ولكن لا توجد اي تعليمات داخل ASME بشآن هذا التصميم او كيفية اضافة هذه الحلقات علي الرؤس في الجانبين بمعني ادق انت فكر وصمم علي مسؤلياتك الخاصة لا الصورتان بالاسفل يمكنك النقر علي كل صوره لقرآة الملاحظات والتفاصيل او الوقوف عليها

وهنا تظهر النتائج ان جسم ال vessel سوف ينهار عند ٨.١ فاكتور معامل الامان عندما يتم ممارسة الضغط الخارجي ١٥ psi وفي الحقيقة هذا يعتبر اعلي ٣ مرات من النتائج الموجودة بداخل ASME code وبالرغم من هذا هي مقبولة بمعني ادق ان نتيجة تصنيع المجمع هذا اعلي من مواصفات ASME code بثلاث مرات والسبب في هذا هو اضافة حلقات الدعم لعمل اليات السحب ومراعاة اليات فشل الضغط الخارجي وهو تم بنجاح كامل علي احد الجانبين كما في هذه الصورة ادناه ولمزيد من التفاصيل مشاهدة الصفحة رقم ١٣

لمزيد من التفاصيل شاهد الصفحة رقم ١٣
لمزيد من التفاصيل شاهد الصفحة رقم ١٣

رابعا : الضغط الخارجي من خلال simple jackets او دعامة علي شكل سترة خارجية بسيطة

كما ستلاحظ في الصور التالية ان استخدامك للسترة simple jakets في حالات عدم وجود الية للسحب الداخلي inside vacuum وللعلم ان السترة هي عبارة عن دعامات ملحومه Welded علي الجانبين كما هي بالصور المهم خلينا نقول ان اذا لم يكن هناك عمليه سحب داخلية ولم تقم بعمليه تقسيم الجانبين كما في عمليات الدعم بواسطة الحلقات فان حساباتك كلها هتكون مبنية علي ان طول الجسم هو نفسه طول السترة او الدعامة simple jaket مهما كان طول الجسم shell length وبالتالي سوف تظهر لك النتائج ما يلي من فضلك قم بالضغط علي الصور لمشاهدة التفاصيل والصورة كاملة او قم بالوقوف عليها

 

من فضلك انظر الي الصفحة رقم ١٥ من كتاب PVEng وانظر الي النتائج عندما قاموا باستخدام سترة طولها ٢٤ بوصة علي اساس الضغط ٣٠ psi علي طول الجسم كله و عندما تم اعطاء الضغط الخارجي ٣٠ psi  لسترة ٢٤ بوصة احتاج المصصم ان يضع تخانة shell تحت السترة الداعمة حوالي ٠.١٦٠ بالرغم من ان ASME UG-28 يقول ان عند الضغط عند ٣٠ psi اقل سمك يمكن هو ٠،٠٦٣ وهو قد يصلح في مكان اخر عند الضغط الداخلي ولكنه لايصلح ابدا في الضغط الخارجي هكذا يقول ASME-UG-28 ولكن اعزائي القراء لم تسخدم شركة PVEng الحد الادني ل ASME لان هذا ما قد اظهرته نتائج الاختبار انظر الصور الاتية يمكنك الضغط علي الصورتان لمشاهده التفاصيل

لاحظنا في هذه الصور انه عند اظهار النتائج من خلال اختبارات شركة PVEng انه بالرغم من ان استخدام نفس الخامات والمواد ولكن اختلاف التصميم اعطي نتائج قليلة مقارنة باستخدام حلقات الدعم السابق ذكرها وكما ذكرت لكم ان هذه المفارقات تعود الي ان المصمم هو من يستخدم خبراته في ايجاد افضل الحلول والنتائج وايضا اقل التكاليف وتعود الاسباب الي ان السترات الداعمة ليست كالحلقات الداعمة حيث كما ذكرنا ان الحلقات الداعمة يتم فيها تقسيم الجسم الي قسمين بحيث ان كل قسم يعتبر منفصلا عن الاخر وهذا ما تفتقده السترات الداعمة simple jacket ولا اخفيكم انه في الواقع تعتبر السترة الداعمة ما هي الا كونها اضافة الي تخانه shell الاصليه ولا تؤثر اطلاقا في عوامل الضغط الخارجية اذا زاد معدل اللود عن ٤.٣ في هذا التصميم ولكنه يعتبر امن في حالة استخدامه عند اللود ٤.٣ هذا ما اظهرته نتائج FEA علي عكس ما يتطلبة UG-29 في ان لاوجود للسترات الا اذا كانت حلقات الدعم في المقدمة ونهاية السترة كما سنلاحظ في هذه الصور يمكنك ان تضغط علي الصورتان للتفاصيل والملاحظات

 

يمكنك ايضا النظر الي الصفحة ١٧ من الكتاب في بداية العمليات الحسابية انه تم اضافة حلقات الدعم الي نهاية السترة بواقع ١ بوصة في ١.٥ بوصة لكي تقابل متطلبات ومواصفات ASME UG-29 لكي تصبح من سترة مكملة لل shell الي سترة دعامية وهو ما قد اعطي ٥.٨ لوودفاكتور كمعامل للامان في تصنيع وتصميم هذا المجمع او Vessel

وفي الواقع عزيزي القارئ انه يمكنك ان تحسب معادلات الضغط الخارجي External Pressure علي vessel  في اكثر من مكان وفي اماكن مختلفة من المجمع vessel لكي تقابل متطلبات UG-28 شاهد الصورة بالاسفل كيقية حسابات الضغط الخارجي اماكن مختلفة علي سطح shell

سترتان في اماكن مختلفة
الضغط الخارجي عقل المهندس

كما تلاحظ كيف تم توزيع عملية الضغط كما انه من الاخطاء الشائعة ان هناك بعض المصممين يقول انه لابد ان تتم عمليات السترات البسيطة علي طول الجسم وبالطبع هذا خطاء لانه يمكنك ان تقوم بعمليات حساب الضغط الخارجي علي كل منطقة من ال Vessel حسب معدلات الامان المطلوب الوصول اليها ولمزيد من التفاصيل حول هذا الموضوع يمكنك قرآة ASME section VIII Division 1 UG-29

الان نكون قد وصلنا الي نهاية الجزء الثاني من عمليات حساب الضغط الخارجي ولنا تكملة معه باذن الله تعالي في الجزء الثالث وسوف يتضمن العديد من الامثلة الاخري في عمليات حساب الضغط الخارجي اترككم في رعاية الله وامنه

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *