مقالات
کاربرد مخازن استیل در صنایع مختلف
مهر
مخزن استیل به عنوان یکی از تجهیزات مهم در صنایع مختلف فراوری مواد مانند صنایع غذایی، نوشیدنی، لبنیات، داروسازی، شیمیایی، صنایع بهداشتی، پتروشیمی و … مورد استفاده قرار میگیرد. ویژگیهای منحصر به فرد استنلس استیل یا فولاد ضد زنگ سبب شده است تا کاربردهای مخزن استیل روز به روز در صنایع مختلف رو به گسترش باشد. در این مطلب از استیل رخ پس از بررسی کوتاهی از چرایی استفاده از استنلس استیل در ساخت مخازن، به بررسی کاربردهای آن در صنایع مختلف میپردازیم.
مخزن استیل چیست؟
مخزن استیل تجهیزی است که بدنه یا سطوح در تماس با مادۀ آن از استنلس استیل ساخته میشود و برای ذخیرهسازی، انتقال، اختلاط یا فرآوری مواد به کار میرود. شکل، ظرفیت، گرید استیل و تجهیزات جانبی مخزن براساس نوع ماده، دما، فشار و شرایط فرایند تعیین میشوند. مخزن استیل میتواند در ابعاد و شکلهای مختلفی تولید شود. جانمایی و کاربرد مخازن میتوانند به صورت عمودی یا افقی باشند تا بتوان از آنها در محیطهای مختلف با فضای کم یا بنا به شرایط محیط استفاده کرد.
مخازن میتوانند برای اهداف مختلفی نیز استفاده شوند. یکی از رایجترین نوع مخزن که حتما با آن برخورد کردهاید مخازن آب ساختمانهاست. برخی دیگر از مخازن به عنوان همزن یا راکتور طراحی شدهاند که علاوه بر نگهداری، وظایف دیگری نیز بر عهده دارند. در ادامه این بحث به چرایی استفاده از استنلس استیل در ساخت مخازن و همچنین به انواع مخازن مورد استفاده در صنایع مختلف میپردازیم.
چرا استنلس استیل برای ساخت مخازن استفاده میشود؟
همانطور که گفته شد مخزن استیل در صنایع مختلف استفاده میشود و به همین دلیل نیز میتوان انتظار داشت که در این مخازن مواد با ویژگیها و خواص مختلفی نگهداری شود. از این رو پارامترهایی در ساخت مخزن استیل اهمیت پیدا میکند. مقاومت در برابر خوردگی، قابلیتهای بهداشتی، مقاومت در برابر حرارت و فشار از جمله ویژگیهایی هستند که باید در ساخت مخزن استیل لحاظ شوند.
به عنوان توضیحی کوتاه از ویژگیهای استیل باید گفت که این آلیاژها در ترکیب شیمیایی خود دارای مقادیر قابل توجه کروم هستند. محتوای کروم میتواند با تشکیل یک لایه اکسید کروم غیر فعال در سطح، سبب مقاومت در برابر خوردگی در استنلس استیل شود. در استنلس استیل حداقل 10.5 درصد وزنی کروم وجود دارد و به غیر از کروم عناصر دیگری نیز مانند نیکل، کربن، مولیبدن، منگنز و عناصر آلیاژی دیگر وجود دارند که میتوانند ویژگیهای و قابلیتهای مختلفی را در استیل به وجود آورند و باعث گسترده شدن کاربرد استنلس استیل در ساخت مخازن شوند.
انواع مخزن استیل
مخازن تولید شده توسط شرکتهای مختلف، بر اساس نیاز کارفرما ساخته میشود که هرکدام برای دستیابی به ویژگیهای به خصوصی طراحی و ساخته میشوند. مخازن تک جداره، دو جداره، سه جداره، عمودی، افقی و … از جمله انواع مخزن استیل هستند که انواع مختلفی از ورق استیل در ساخت این مخازن مورد استفاده قرار میگیرند.
مخزن استیل تک جداره
این نوع را میتوان سادهترین نوع مخزن دانست که اغلب به شکل استوانه هستند. این نوع مخزن را میتوان بنا به نیاز، به صورت عمودی و یا افقی طراحی کرد. مخزن استیل تک جداره اغلب برای مصارف خانگی، صنایع غذایی و کارخانههای تولیدی مواد خام مایع مورد استفاده قرار میگیرد و به دلیل استفاده از گریدها استیل در بدنه مخزن، مقاومت خوبی در برابر خوردگی دارد.
مخزن استیل دو جداره
این نوع مخزن برای کاربریهایی که نیاز به پیشگیری در برابر نشتی دارند مورد استفاده قرار میگیرد. در صنایع نفت و گاز با توجه به حساسیت به عدم نشتی و حفظ ایمنی از مخزن استیل دو جداره استفاده میشود. این مخازن نیز از مقاومت به خوردگی بالایی برخوردار هستند. یک یا هر دو جداره آنها میتواند از جنس استنلس استیل باشد که این مورد به ویژگیهای مورد نیاز در محیط کاری بستگی دارد.
مخازن فولادی با پوشش استنلس استیل
ساخت مخازن بزرگ استیل به دلیل هزینه بالای متریال، توجیهناپذیر و پرهزینه است. در این شرایط مخازن را از جنس فولاد کربنی ساده میسازند و سپس لایه درونی و بیرونی آن را با استنلس استیل میپوشانند. این مخازن در برابر بارهای استاتیکی به خوبی مقاومت میکنند و استفاده از ورق استیل نیز میتواند سبب مقاومت آنها در برابر خوردگی شود.
مخزن فرآوری استنلس استیل
برای مخلوط کردن، حل کردن و یا همگن کردن مواد تولیدی در کارخانهها از این مخزن استفاده میشود. ویژگی اصلی این مخازن وجود یک همزن است که طراحیهای مختلفی نیز دارند. علاوه بر این در برخی از کاربریها نیز نیاز است تا ابزارهایی برای تنظیم دما، فشار، سرعت و … درون این مخازن استفاده شوند. اغلب این مخازن دارای دیوارهای دوجداره هستند.
مخزن استیل برای فشار بالا
اغلب مخازن استفاده شده در کاربردهای خانگی و تجاری برای فشارهای کم یعنی حدود 1 اتمسفر طراحی شدهاند. هنگامی که فشار عملیاتی بیشتر از 1 اتمسفر باشد، باید ملاحظاتی در ساخت مخازن مد نظر قرار داده شود. استاندارد ASME مواردی را برای این منظور تبیین کرده است. استاندارد با کد ASME Section viii مواردی را برای طراحی مخازن فشار مطرح کرده است. نوع طراحی، انتخاب مواد، روش تولید و آزمایشهای لازم از جمله مواردی هستند که در این استاندارد برای استفاده از استنلس استیل در ساخت مخازن تحت فشار مورد بررسی قرار گرفته است.
مخازن هوای فشرده
یکی دیگر از انواع مخزن استیل مورد استفاده در صنعت، مخازن هوای فشرده است که این مخزن نیز در استاندارد فوق مورد بررسی قرار گرفته است. اکثر سیستمهای هوای فشرده در کارخانهها دارای فشاری حدود 5 تا 6 بار هستند. از آنجا که درون این مخازن رطوبت بالایی وجود دارد، آلیاژ مورد استفاده در ساخت آنها نیز باید در برابر اکسیداسیون مقاومت خوبی داشته باشد. اغلب در ساخت این مخازن از استیل 316L استفاده میشود.
کاربرد میلگرد و پروفیل استیل در ساخت تجهیزات جانبی مخازن
اگرچه بدنۀ اصلی بیشتر مخازن استنلس استیل از ورق ساخته میشود، اجزای سازهای و تجهیزات جانبی آنها ممکن است به مقاطع دیگری مانند پروفیل و میلگرد نیاز داشته باشند. انتخاب جنس این اجزا باید براساس ظرفیت مخزن، بارهای واردشده، شرایط محیطی، نوع مادۀ ذخیرهشده و الزامات بهداشتی انجام شود.
از پروفیل استیل معمولاً برای ساخت شاسی، پایه، قاب نگهدارنده، نردبان، سکوهای دسترسی، حفاظ و سازههای پشتیبان مخزن استفاده میشود. پروفیلهای استنلس استیل علاوه بر مقاومت مناسب در برابر خوردگی، قابلیت شستوشوی مطلوبی دارند و به همین دلیل در صنایع غذایی، لبنی، دارویی و بهداشتی مورد توجه قرار میگیرند. در این صنایع باید طراحی اتصالات بهگونهای باشد که از ایجاد شکاف، تجمع آلودگی و باقیماندن رطوبت جلوگیری شود.
میلگرد استیل نیز میتواند در ساخت بعضی از اجزای داخلی و خارجی مخزن، مانند محورهای همزن، شفتها، بستها، مهاربندها، پینها، پیچهای خاص، اجزای نگهدارنده و قطعات ماشینکاریشده به کار رود. میلگرد استیل بهطور معمول مادۀ اصلی بدنۀ مخزن نیست و انتخاب گرید آن باید با شرایط خورندگی محیط و تنشهای مکانیکی واردشده به قطعه هماهنگ باشد.
برای محیطهای عمومی و کمخورنده، گرید ۳۰۴ یا 304L در بسیاری از موارد پاسخگو است. در محیطهای حاوی کلرید، فضای مرطوب، خطوط شستوشوی صنعتی یا برخی فرایندهای شیمیایی، گرید ۳۱۶ یا 316L ممکن است انتخاب مناسبتری باشد. بااینحال، وجود کلرید، اسید یا مادۀ شیمیایی خورنده بهتنهایی به معنای مناسببودن قطعی استیل ۳۱۶ نیست و انتخاب نهایی باید براساس غلظت ماده، دما، فشار، زمان تماس و شرایط واقعی فرایند انجام شود.
در ساخت مخزن باید به سازگاری گرید بدنۀ مخزن با اتصالات، پایهها و اجزای جانبی نیز توجه کرد. اتصال فلزات نامتشابه در حضور رطوبت یا الکترولیت ممکن است احتمال خوردگی گالوانیکی را افزایش دهد. همچنین، عملیات جوشکاری و تمیزکاری پس از آن باید بهگونهای انجام شود که آلودگی آهنی، پوستههای حرارتی و آثار جوش از سطح حذف شوند. در تجهیزات بهداشتی، کیفیت پرداخت سطح، طراحی بدون فضای مرده و امکان شستوشو و ضدعفونی کامل نیز اهمیت ویژهای دارد.
کاربرد مخزن استیل در صنایع مختلف
حال که با انواع مخزن استیل آشنا شدیم، به بررسی کاربردهای این مخازن در صنایع مختلف میپردازیم:
صنایع پزشکی و بهداشتی
با توجه به حساسیت این صنعت و استفاده از آلیاژهایی که از نظر بهداشتی مورد تایید هستند، میتوان گفت که کاربرد مخزن استیل در صنعت پزشکی بسیار مهم است. گریدهای مورد استفاده استیل در صنعت پزشکی باید استانداردهای تعیین شده توسط سازمان غذا و دارو را داشته باشد. سهولت در تمیز و استریل شدن، عدم جذب باکتری، سطحی صاف و صیقلی و همچنین مقاومت در برابر خوردگی از جمله پارمترهای مهم در ساخت و انتخاب مخزن استیل در این صنعت است.
صنایع غذایی
صنایع غذایی نیز یکی دیگر از صنایعی است که نیاز است تا الزامات بهداشتی در آن رعایت شود چرا که عدم رعایت این الزامات میتواند منجر به مشکلاتی از جمله مسمویت و از بین رفتن مواد غذایی شود. استفاده از مخزن استیل در این صنعت میتواند مانع از ایجاد این مشکلات شود. در صورتی که از آلیاژی با مقاومت به خوردگی کم استفاده شود، اکسید و زنگ آن فلز به مواد غذایی سرایت کرده و سبب تخریب مواد غذایی میشود. در این صنعت اغلب از آلیاژهایی مانند استنلس استیل 304 و 316 استفاده میشود. کاربرد مخزن استیل صنایع غذایی برای نگهداری موادی مانند شیر، آب، روغن، انواع نوشیدنیها، سیلوهای مواد غذایی و … است.
صنایع شیمایی
مقاومت به خوردگی استنلس استیل را میتوان مهمترین عامل برای کاربرد مخزن استیل در صنایع شیمیایی دانست. از آنجا که در این صنعت اغلب موادی با میزان خورندگی بسیار بالا وجود دارند، نمیتوان از هر آلیاژی برای ساخت مخازن استفاده کرد. حتی نمیتوان از گریدهایی از استنلس استیل که مقاومت کمتری در برابر خوردگی دارند استفاده کرد. انواع مخازن استیل در این صنعت میتوانند کاربردی باشند و مورد استفاده قرار گیرند. مخزن استیل میتواند برای نگهداری اسیدها، روغنهای صنعتی، مواد خام نفتی، و … کاربردی باشد.
کاربردهای خانگی
یکی از رایجترین کاربردهای مخزن استیل استفاده از آنها برای نگهداری آب است. برای نگهداری آب در باغها، مزارع، استخرها و … میتوان از این مخازن استفاده کرد. شاید در این موراد ویژگیهای خیلی خاص مانند مقاومت به خوردگی بسیار زیاد و مقاومت به فشار بالا مطرح نباشد اما استفاده از متریالی به غیر از استنلس استیل میتواند سبب آلودگی این آبها و همچنین تخریب زودهنگام مخازن شود.
سخن آخر
مخازن استنلس استیل در صنایع غذایی، لبنی، دارویی، شیمیایی، نفت و گاز و بسیاری از فرایندهای صنعتی کاربرد دارند. مقاومت مناسب در برابر خوردگی، امکان شستوشو و ضدعفونی، دوام مطلوب و قابلیت ساخت تجهیزات فرایندی از مهمترین دلایل استفاده از استنلس استیل در این مخازن هستند.
بااینحال، عملکرد مخزن فقط به استیلبودن آن وابسته نیست. گرید آلیاژ، ضخامت ورق، فشار و دمای طراحی، نوع مادۀ ذخیرهشده، کیفیت جوشکاری، پرداخت سطح، تجهیزات جانبی و استاندارد طراحی همگی بر ایمنی و عمر مفید مخزن اثر میگذارند. ازاینرو، طراحی و انتخاب متریال باید براساس شرایط واقعی فرایند و الزامات استاندارد مربوط انجام شود.