บล็อก เกี่ยวกับ คู่มือการเลือกรูปทรง วัสดุ และการใช้งานของฝาปิดภาชนะรับความดัน

ภาชนะรับความดันเป็นส่วนประกอบที่ขาดไม่ได้ในระบบอุตสาหกรรมสมัยใหม่ ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในการกลั่นน้ำมัน การผลิตพลังงาน เภสัชกรรม การแปรรูปอาหาร และภาคส่วนอื่นๆ อีกมากมาย ภาชนะที่สำคัญเหล่านี้มีบทบาทสำคัญในการจัดเก็บ ขนส่ง และแปรรูปสื่อต่างๆ อย่างไรก็ตาม แรงดันภายในมหาศาลที่ต้องทนทานนั้นก่อให้เกิดอันตรายที่อาจเกิดขึ้นได้—ความล้มเหลวใดๆ อาจนำไปสู่อุบัติเหตุร้ายแรงที่ส่งผลให้เกิดการบาดเจ็บล้มตายและความเสียหายต่อทรัพย์สินอย่างมาก ดังนั้น การรับประกันการทำงานที่ปลอดภัยและเชื่อถือได้ของภาชนะรับความดันจึงเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง

ส่วนหัวของภาชนะ ซึ่งทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบปิดท้ายของภาชนะรับความดัน ทำหน้าที่สำคัญ ได้แก่ การปิดผนึกภาชนะ การทนต่อแรงดัน และอำนวยความสะดวกในการเชื่อมต่อท่อ เช่นเดียวกับฝาหม้ออัดแรงดัน ส่วนหัวจะต้องบรรจุแรงดันภายในได้อย่างน่าเชื่อถือ ป้องกันการรั่วไหลของสื่อ และรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้าง รายงานนี้ให้คำแนะนำทางเทคนิคที่ครอบคลุมสำหรับนักออกแบบภาชนะรับความดัน โดยวิเคราะห์ประเภทส่วนหัวต่างๆ ลักษณะเฉพาะ สถานการณ์การใช้งาน และเกณฑ์การเลือกอย่างละเอียด เพื่อสนับสนุนการตัดสินใจอย่างมีข้อมูลซึ่งช่วยเพิ่มทั้งความปลอดภัยและประสิทธิภาพ

ส่วนหัวของภาชนะรับความดัน หรือที่เรียกว่าส่วนปิดท้ายหรือโดม เป็นส่วนประกอบที่ปิดผนึกปลายของภาชนะรับความดันทรงกระบอกหรือทรงกลม โดยทั่วไปแล้วจะสร้างส่วนปิดด้านบนและด้านล่าง (สำหรับภาชนะแนวตั้ง) หรือเชื่อมต่อกับท่อและอุปกรณ์อื่นๆ หน้าที่หลัก ได้แก่:

• การปิดผนึกภาชนะ: ปิดผนึกภาชนะรับความดันอย่างมีประสิทธิภาพเพื่อป้องกันการรั่วไหลของสื่อ
• การกักแรงดัน: ทนต่อแรงดันภายในและถ่ายโอนภาระไปยังผนังภาชนะ
• การเชื่อมต่อท่อ: อำนวยความสะดวกในการเชื่อมต่อกับระบบท่อสำหรับการถ่ายโอนและประมวลผลสื่อ
• การรองรับโครงสร้าง: ให้ความมั่นคงและการรองรับสำหรับโครงสร้างภาชนะแนวตั้ง

ส่วนหัวถูกจัดประเภทตามรูปร่าง กระบวนการผลิต และองค์ประกอบของวัสดุ

• ส่วนหัวทรงกลม: เรขาคณิตในอุดมคติที่มีการกระจายความเครียดสม่ำเสมอทั่วทั้งวัสดุ
• ส่วนหัวรูปไข่: ตัวเลือกที่คุ้มค่าโดยมีความสูงโดยทั่วไปน้อยกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางมาก
• ส่วนหัวทรงกลม: มีรัศมีส่วนโค้งคงที่ซึ่งกำหนดโดยประเภทส่วนหัว
• ส่วนหัวแบน: ประกอบด้วยแผ่นเรียบที่เชื่อมต่อกันด้วยการเปลี่ยนรอยต่อแบบวงแหวน
• ส่วนหัวทรงกลมแบบย้อนกลับ: การกำหนดค่าทรงกลมแบบกลับด้าน
• ส่วนหัวทรงกรวย: เรขาคณิตทรงกรวยเรียว

• ส่วนหัวแบบโมโนลิทิก: เกิดจากชิ้นส่วนวัสดุชิ้นเดียว
• ส่วนหัวแบบแบ่งส่วน: ผลิตโดยการเชื่อมส่วนต่างๆ หลายส่วน

• เหล็กกล้าคาร์บอน: ความแข็งแรงและการเชื่อมที่ดีเยี่ยมสำหรับสื่อที่ไม่กัดกร่อน
• เหล็กกล้าไร้สนิม: ทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยมสำหรับสื่อที่มีฤทธิ์รุนแรง
• เหล็กกล้าอัลลอยด์: เพิ่มความแข็งแรงและประสิทธิภาพที่อุณหภูมิสูง
• อะลูมิเนียม: น้ำหนักเบาพร้อมความทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดี

การผลิตส่วนหัวโดยทั่วไปเกี่ยวข้องกับสองขั้นตอนหลัก:

• การขึ้นรูปด้วยการกด: วัตถุดิบ (แผ่นเหล็ก แผ่นสแตนเลส) ถูกกดโดยใช้แม่พิมพ์เพื่อสร้างรูปทรงโค้งมนหรือทรงกลม
• การจัดการขอบ: ส่วนหัวที่ขึ้นรูปจะผ่านการตัดแต่งขอบ การขึ้นรูปขอบ หรือการเตรียมการเชื่อมสำหรับการยึดภาชนะ

ส่วนหัวขนาดใหญ่หรือซับซ้อนอาจต้องมีการก่อสร้างแบบแบ่งส่วนด้วยรอยเชื่อม

ลักษณะเฉพาะ:

• การกระจายความเครียดสม่ำเสมอช่วยเพิ่มการใช้ประโยชน์จากความแข็งแรงของวัสดุ
• ความสามารถในการกักแรงดันที่ยอดเยี่ยม
• ประสิทธิภาพของวัสดุสูงช่วยลดต้นทุน

การใช้งาน: ภาชนะแรงดันสูง ถังเก็บ รีแอคเตอร์—โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับสภาวะแรงดัน/อุณหภูมิที่รุนแรง ตัวอย่าง ได้แก่ ภาชนะรับความดันของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ เรือดำน้ำทะเลลึก และการจัดเก็บก๊าซแรงดันสูง

ลักษณะเฉพาะ:

• คุ้มค่าด้วยอัตราส่วนความลึกต่อเส้นผ่านศูนย์กลางที่ตื้น
• ความแข็งแรงที่สมดุลระหว่างการออกแบบทรงกลมและทรงกลม
• การใช้พื้นที่อย่างเหมาะสม

การใช้งาน: ถังเก็บ (ปิโตรเลียม สารเคมี) รีแอคเตอร์ (เคมี เภสัชกรรม) เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน (ไอน้ำ ระบบระบายความร้อน)

ประเภท:

• ASME Torispherical: รัศมีส่วนโค้งเท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก (r1 = Do); รัศมีส่วนโค้ง 6% ของเส้นผ่านศูนย์กลาง (r2 = 0.06Do)
• มาตรฐาน 80/10: รัศมีส่วนโค้งเท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลาง (r1 = Do); รัศมีส่วนโค้ง 10% (r2 = 0.1Do)
• DIN 28013 (80%): รัศมีส่วนโค้ง 80% ของเส้นผ่านศูนย์กลาง (r1 = 0.8Do); รัศมีส่วนโค้ง 15.4% (r2 = 0.154Do)

การใช้งาน: คล้ายกับส่วนหัวรูปไข่ในการจัดเก็บ รีแอคเตอร์ และระบบแลกเปลี่ยนความร้อน

ปัจจัยสำคัญสำหรับการเลือกวัสดุ ได้แก่:

• ข้อกำหนดด้านแรงดันและอุณหภูมิในการทำงาน
• การกัดกร่อนของสื่อ
• ความแข็งแรงและความเหนียวของวัสดุ
• ความสามารถในการเชื่อม
• ข้อควรพิจารณาด้านต้นทุน

• เหล็กกล้าคาร์บอน (Q235, Q345): การใช้งานทั่วไป
• เหล็กกล้าไร้สนิม (304, 316L): สภาพแวดล้อมที่กัดกร่อน
• เหล็กกล้าอัลลอยด์ (16MnR, 15CrMoR): บริการอุณหภูมิ/แรงดันสูง
• โลหะผสมอะลูมิเนียม (5052, 6061): ข้อกำหนดน้ำหนักเบา
• โลหะผสมไทเทเนียม: สภาวะที่รุนแรง

ส่วนหัวที่ขึ้นรูปเย็นอาจต้องมีการอบชุบด้วยความร้อนเพื่อคลายความเครียด ในขณะที่ส่วนหัวที่ขึ้นรูปด้วยความร้อนโดยทั่วไปไม่จำเป็นต้องใช้

วัตถุประสงค์:

• การบรรเทาความเครียดตกค้าง
• การเพิ่มประสิทธิภาพคุณสมบัติทางกล
• การปรับปรุงโครงสร้างเกรน

วิธีการ: การอบอ่อน การทำให้เป็นมาตรฐาน การแบ่งเบาบรรเทา—เลือกตามวัสดุและข้อกำหนดในการให้บริการ

ข้อควรพิจารณาที่สำคัญสำหรับการเลือกส่วนหัว:

• การปฏิบัติตามรหัสการออกแบบ (ASME, EN ฯลฯ)
• สภาพการทำงาน (แรงดัน อุณหภูมิ สื่อ)
• การเพิ่มประสิทธิภาพเรขาคณิตของส่วนหัว
• ความเข้ากันได้ของวัสดุ
• การจับคู่มิติ
• ความคุ้มค่า

โปรโตคอลการประกันคุณภาพ ได้แก่:

• การตรวจสอบด้วยสายตาและมิติ
• การตรวจสอบวัสดุ
• การทดสอบแรงดันไฮโดรสแตติก/นิวเมติก
• การตรวจสอบแบบไม่ทำลาย (UT, RT)

การบำรุงรักษาที่จำเป็น ได้แก่:

• การตรวจสอบด้วยสายตาเป็นประจำ
• การทำความสะอาดพื้นผิว
• การหล่อลื่นการเชื่อมต่อ
• การเปลี่ยนส่วนประกอบที่เสียหายในเวลาที่เหมาะสม

การพัฒนาที่เกิดขึ้นใหม่ ได้แก่:

• การประยุกต์ใช้วัสดุขั้นสูง
• การเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบด้วยคอมพิวเตอร์ (CAD/FEA)
• เทคนิคการผลิตอัตโนมัติ
• แนวทางปฏิบัติที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม