طراحی فلنج های تحت فشار خارج از استانداردها

پاسخ به پرسش ها ونیازهای مصرف کنندگان در طراحی و تامین فلنج های خاص

طراحی فلنج های تحت فشار خارج از استانداردها

پاسخ به پرسش ها ونیازهای مصرف کنندگان در طراحی و تامین فلنج های خاص

طراحی فلنج های تحت فشار خارج از استانداردها

مصرف کنندگان فلنج در حوزه های نفت ،گاز و پتروشیمی وکلیه سایت های فرآیندی که از پایپینگ تحت فشار استفاده می کنند گاه به فلنج هایی نیاز دارند که کلاس وسایز آن در جداول موجود رایج از قبیل ANSI و API و... موجود نیست.این فلنجها که به فلنج های غیر استاندارد یا ویژه مشهورند برای ساخت نیاز به طراحی خاص دارند که کاری حساس و دقیق است.نویسنده این وبلاگ که از سال 1377 طراح انواع فلنج های تحت فشار از ریز سایز تا فلنج های غول پیکر بوده است در این فضا به نیازهای مصرف کنندگان داخلی پاسخی در خور می دهد.با این وصف هیچ مصرف کننده ای نیاز به مراجعه به بازار یا شرکت های خارجی نخواهد داشت اگر اراده خویش را بر حل مساله در داخل متمرکز کند.به جد می توان گفت که دانش و توانمندی ساخت در این حوزه بسیار افزون تر از بسیاری از کشورهای حتی اروپایی است.آزمودن این ادعا چندان دشوار نیست.بخواهید تا روشن شود. mek.flange@gmail.com

پیوندهای روزانه

۵ مطلب در دی ۱۳۹۳ ثبت شده است

ضمن درود و سپاس به پیشگاه دوستان گرامی به پاس همه محبت هایی که در ایمیل ها ابراز می کنند به اطلاع همه عزیزان می رساند که برنامه دوره های آموزشی ما مورد بازبینی قرار گرفته و دوره های جدیدی با متد خاص در حال تدوین است.بنابر این لطف کنید و اندکی تحمل تا برنامه تدوین شده نهایی شود و از همین پنجره به اطلاع شما برسد وانگاه به تناسب شرایط شرکت متبوعتان دوره را درخواست بفرمایید. همینطور اگر لطف بفرمایید و برای موضوع مرتبط با این سایت تنها از طریق نشانی ایمیل اختصاصی آن تماس بگیرید و از ارسال ایمیل به نشانی دیگر بویژه ایمیل شخصی خودداری کنید بر من منت گذاشته اید.امید که بتوانیم در کنار یکدیگر گامی در راستای حل مسائل برداریم.

با سپاس فراوان

۰ نظر موافقین ۰ مخالفین ۰ ۲۸ دی ۹۳ ، ۱۲:۵۶
م. آقایی

انکر فلنجها را برای دمپر نیروی محوری در بتن مسلح مهار می کنیم.این بتن که به بلوک مهار معروف است از لحاظ استحکامی باید برای طراح کاملا معین باشد و چنانچه استحکام نامی به او اعلام شد باید در اجرا نیز همان گرید اجرایی شود. طراح ومجری باید درکی ملموس از کارکرد بلوک داشته باشند والا ممکن است طراحی وجایگذاری با نقص انجام شده وبه قول طراحان پروژه ای غیر مهندسی به اتمام برسد.در چنین حالتی نوسان دما و رفتار نوسانی تنش می تواند به پیشروی آرام وخزنده انکر فلنج در بتن بیانجامد ودر طول زمان موش خوره تکیه گاهی ایجاد کند.ادامه این روند برای ایستگاه بسیار خطرناک است.

در تصاویر زیر دو نما از معماری جایگذاری انکر فلنج در بتن تقدیم پژوهندگان ومجریان گرامی می شود تا اندکی به روشن شدن موضوع کمک کند.این هردو حاصل پژوهشهای مهندس تلاشگر شرکت مهندسی ایران - تگزاس یعنی شناکنبرگ است.به فاصله ها در نمای مقطع دقت کنید.چگونگی مرزبندی میان بتن مسلح با غیر مسلح وخاک نیز در جای خود بسیار در خور توجه است.البته روشهای ومعماری های دیگری نیز وجود دارند اما این معماری بسیار محتاطانه وایمن است اگر درست اجرا شود.


۰ نظر موافقین ۰ مخالفین ۰ ۲۴ دی ۹۳ ، ۱۵:۳۱
م. آقایی

در خطوط پرفشار نفت وگاز وهمچنین خطوط فرآیندی، فلنج های گوناگونی مورد مصرف است.این فلنج ها بسته به کلاس فشار-دما و سایز از انواع و ابعاد گوناگونی برخوردارند.به دلیل پیشگامی آمریکا در استاندارد سازی فلنج ها و مواد،استاندارد های ANSI/ASME  سالهاست که خود را بر بازار مصرف تحمیل کرده اند.انجمن ملی استاندارد آمریکا (ANSI)  مبتنی بر اصول طراحی استاندارد شده توسط انجمن مهندسان مکانیک آمریکا (ASME) اقدام به استانداردسازی کلاس- سایز فلنج های پرفشار نمود.این استاندارد تا حضور استانداردهای اروپایی بی رقیب بود تا اینکه اروپایی ها نیز اندکی بعد استانداردهای خود را منتشر کردند اما در تئوری طراحی نتوانستند بر روش های ASME چیره شوند وخود نیز به نوعی همین روش را مبنا قرار دادند.روشی که به روش Taylor معروف است وما آنرا روشWRWW می نامیم.

فلنجهای ANSI برغم فراگیری شان دو ایراد بزرگ دارند. ابتدا اینکه آب بندی در آنها چندان مطمئن نیست. دیگر اینکه بسیار سنگین هستند.برای رفع این دو نقص هرساله تحقیقات ومقالات بسیاری منتشر شده اما تنها به اصلاح جزئی آنها انجامیده است آنهم البته تنها در مقوله آب بندی.طراح هوشنمد فلنج به هنگام طراحی این ایرادات را در می یابد اما هیبت ASME این جسارت را از افراد می ستاند که به خود اجازه دهند درپس نظر مهندسان مکانیک امریکا نظر بگذارند.در سال 2002 این چرخه شکسته شد.یک مهندس هوشمند اروپایی با ارائه مقاله ای نشان داد که آب بندی وبارگذاری در فلنج های امریکایی تا چه حد ناقص است.این تحقیقات به ثمر رسید و بنای فلنجهای جمع وجور(کامپکت) گذاشته شد.

این فلنج ها در آب بندی بی نظیرند چرا که در سه لایه آب بندی را انجام می دهند. حذف نیروی زائد clamping در پیچها وکاهش ممان نیز طبعا به کاهش وزن فلنج می انجامد.این فلنج ها حدود 40 تا 80 درصد سبک تر از فلنج های هم ارز در ANSI هستند واین از جهات گوناگونی ارزشمند است. از طرفی در فلنج هایANSI  با هر بار دمونتاژ فلنج آب بند باید تعویض شود اما دراین فلنج ها همان آب بند تا 10 بار دمونتاژ نیز قابل استفاده است.


             فلنج جدید                                                            ANSI                

    



در اوایل دهه 80 خورشیدی بدون اطلاع از کارهای تحقیقی در حال انجام در دنیا این فلنج ها را با اندکی تفاوت از نمونه های اروپایی طراحی کردیم.ساختیم و مورد تست قراردادیم.در تست نتایج خیره کننده بود.نام فلنج های کم وزن را بر آن نهادیم اما بدبختانه از آنجایی که چشم ما همواره به دست خارجیان بوده است سایه اتوریته ANSI در نظر مصرف کنندگان هرگز اجازه نداد این فلنج ها جایی باز کنند.اکنون که خود خارجیان این محصول را با اندک تفاوتی پذیرفته اند ما نیز در پس این زمان از دست رفته می توانیم آنرا ارائه کنیم و بگوییم که این محصول مطمئن است.چرا مطمئن؟ چون خارجی ها گفته اند! به هرحال به جد این ادعا را داریم که تنها طراح محصول در حال حاضردر ایران هستیم و هر سفارش استانداد یا غیر استانداردی را به درخواست مشتری می توانیم ارائه کنیم.غایت آرزوی ما در ایران این است که مشتریان در جایی که دستشان برای انتخاب فلنج باز است ومحدودیت هم جواری ندارند به انتخاب این محصول روی بیاورند.هم کوچک تر است وفضای کمتری می گیرد وهم سبک تر. در آب بندی هم حیرت انگیز است. ارزش آب بندی در خطوط حامل سیالات خطرناک خود را به خوبی نشان می دهد.نکته مهم تر امکان طراحی این فلنج ها برای فشار های بالا است.


۰ نظر موافقین ۰ مخالفین ۰ ۱۴ دی ۹۳ ، ۱۵:۳۰
م. آقایی

انکر(Anchor) به معنای مهار است یا شاید بتوان در برگردان فارسی با اندکی چشم پوشی آنرا مهار کننده برداشت کرد.مهار در خطوط فرآیندی وتحت فشار انواع گوناگونی دارد وفیتینگ های مختلفی برای این امر در نظر گرفته شده است مثلا ممکن است کاربر بخواهد فشار را در مسیر مهار کند یا دبی را. اما کنار هم بودن اصطلاح انکر با فلنج اختصاصا معنای مهار نیرو را می دهد.این نیرو نهایتا نیروی محوری است اما امکان مهار ممان نیز برای این فلنجها متصور است.به هرحال مصرف رایج این فلنج ها در ایران به ایستگاههای پمپینگ در نفت وگاز اختصاص دارد.


                                                                  

فلنج مهار نیرو یک فلنج جوش گلویی متقارن است.می توان فرض کرد که دو زوج فلنج با بی نهایت پیچ به هم متصل شده اند یا اینکه دوفلنج به جای Bolting به صورت یکپارچه تولید شده اند.این فلنج در بتون مسلح مهار میشوو وخود وظیفه مهار نیروی محوری خط را به عهده می گیرد.

فلنج مهار نیرو تا اواسط دهه هفتاد خورشیدی وارداتی کامل بود.در این سالها به همت مدیرانی شایسته وخود باور در شرکت ملی گاز ایران طرح تولید داخلی آنها مطرح شد.البته این طرح درکنار طراحی وتولید شیر آلات سرچاهی به شرکت مادر در صنعت سنگین ارجاع شد که نویسنده در زمره اولین افراد از مهندسینی بود که فرآیند طراحی وساخت را کلید زد.مشتریان ایرانی بر طرح خارجی اصرار داشتند تا اینکه محاسبات آلمانی به چالش کشیده شد ونقض گردید.آلمانها در سایز 56 اینچ ابعادی به وزن 10.5 تن را پیشنهاد کرده بودند که محاسبات ما همان فلنج را 4.3 تن برآورد می کرد.به هرحال اکنون خودکفا هستیم وحتی چین نمی تواند با ما رقابت کند.

بطور دقیق نمی دانیم اولین طراح فلنج مهار نیرو چه کسی ودر کجا بوده است اما در ایران این فرد شناخته شده است.شناکنبرگ مهندس طراح شاغل در شرکت مهندسی ایران - تگزاس اولین فردی است که در قرارداد مشترک در میدانهای بی بی حکیمه و رگه سفید به تحلیل کامل این المان تحت فشار پرداخت. این تحلیل معتبرترین تحلیلی است که کماکان از خدشه مصون مانده است.اینکه از افرادی در اینجا یاد می کنیم به پاس رعایت حق آنان است.پیشگامان باید یاد شوند واین یاد کردن حرمت و حرکت می آورد.امری که در جوامع هوشمند برآن پافشاری می شود وچیزی هم از ارزش یادکنندگان نمی کاهد.

ابتدا ریز سایزها در ایران امکان طراحی وساخت یافتند اما بعدها با نقض محاسبات اروپایی امکان ساخت غول پیکرها هم ایجاد شد.برخی شرکتها به روتین کردن ابعاد وتولید جدولی این محصول اقدام کردند اما ما این روش را اصولی نمی دانیم ومعتقدیم این فلنج باید متکی بر اطلاعات خط ونیاز آن و به صورت خاص طراحی وساخته شود.نکاتی در طراحی بهینه این عنصر تحت فشار وجود دارد که معمولا تولید کنندگان بازاری به آن توجه نمی کنند وازجمله است نسبت طول هاب به پهنای رینگ.ما معتقدیم که اجزای تحت فشار باید با وسواس طراحی شوند متاسفانه این وسواس بیشتر صرف مرحله ساخت می شود حال آنکه وسواس در طراحی 70 درصد دغدغه ها را پوشش می دهد ودغدغه ساخت خود موضوع جداگانه ای است.

این ایراد در صنعت ما که گرایش وتمرکز به فرآیند ساخت بیش از فرآیند حساس طراحی است ایرادی تاریخی و در خور توجه و رفع است.البته این اشکال به دلیل ضعف حاکم بر بینش صنعتی جامعه است که بروز می کند وعلت اصلی هم این است که ما صنعتی خود جوش نداشته ایم.صنعت وارداتی این بیماری ها را هم با خود لاجرم به همراه دارد که امید واریم به شکلی بنیادین مرتفع شود.

ما با این تایخی که از عمر صنعت نفت وصنعت سنگینمان می گذرد نباید اینگونه دست و پا بسته باشیم. باید مهندسی وطراحی مهندسی را دریابیم که کلید رونق اقتصادی در توجه به آن است.

۰ نظر موافقین ۰ مخالفین ۰ ۱۳ دی ۹۳ ، ۱۴:۳۷
م. آقایی

فلنج واژه ای لاتین است.هرکجا دماغه ای از سطحی بیرون میزند از اصطلاح فلنج استفاده می کنند. Flanging اما مفهوم دیگری دارد.از نظر دستور زبان انگلیسی جراند است ودر حوزه پایپینگ به اتصال آب بندی شده دو مقطع حامل انرژی اطلاق می شود. هنوز سندی بر این ادعا که در دوره باستان نیز این عمل انجام می شده یا نه یافت نشده است اما در مواردی در ایران باستان که لوله های سفالی انتقال آب مورد استفاده قرارگرفته مواردی از اتصال فلنجی اولیه وجود داشته است.این اتصالات از نوع ساکت بوده اند.

فلنج معمولا دسته بندی های متفاوتی دارد.از دید سایز وکلاس فشار- دما گرفته تا استاندارد های آن ویا گاه از نظر نوع سطح تماس به دسته های گوناگونی تقسیم می شود که اگر چه سایت های داخلی با کپی برداری از هم تقریبا همه یک نوع تقسیم بندی را ارائه کرده اند وگویی نیازی به این کار نباشد اما در این فضا در فرصتی مناسب تقسیم بندی خود را متکی بر تجربه خویش ارائه خواهم نمود

فلنجها تا 1905 بدون محاسبه استفاده می شدند اما در 1905 یک مهندس مکانیک محاسبه اولیه ای را ارائه کرد که به مدل لوکوموتیو شهرت یافت. اندکی بعد Crocker وهمکارش به روش فرضی تیر سازه ای محاسبات کاملتری را ارائه نمودند وسپس Den Hartog دست به کار استفاده از آنالیز برداری شد واین نتیجه را اثبات کرد که دو روش علیزغم تفاوت در مشتقات، نتیجه ای یکسان را تصویر می کنند. این روشها مدتی بعد توسط دیگران اصلاح شد و روش اصلاح شده که از ریاضیات پیشرفته تری استفاده می کرد و ما آنرا روش WRWW می نامیم در اواسط دهه 50 میلادی  مبنای استاندارد ASME قرار گرفت.روش های طراحی معمولا با افزایش دانش انسان و دست یابی به توانمندی های تازه بویژه در کاربرد ریاضیات در مهندسی اصلاح می شوند.برای طراحی فلنج نیز همین سرنوشت اتفاق افتاده و البته محاسبات اصلاح شده WRWWهنوز هم معتبر است هرچند همچون روش های دیگر مصون ازچالش هم نبوده است.در اوایل هزاره سوم یعنی در سالهای 2002 و2003 فعالیت های تازه ای برای اصلاح محاسبات فلنج های تحت فشار انجام گرفت. در ویرایش 2004 استاندارد ASME هیچ اثری نبخشید اما نسیم این فعالیت ها در 2010 ونهایتا در ویرایش 2013 به گونه ای اساسی تر انجمن مهندسان مکانیک آمریکا را وادار به بازبینی استاندارد نمود. در دوره های آموزشی وکلاسها به این مساله با جزئیات اشاره می کنیم ودر اینجا فضا وفرصت کافی برای پرداختن به آن نیست اما احساس می کنم غرور آمریکایی ها بالاخره متزلزل شد و به اصلاحات یک مهندس جوان غیر آمریکایی تن دادند بیشتر از اینها هم تن خواهند داد. روابط گسکت ها ایراد دارد.معیار استحکام بسیار سنگین است حتی API نیز این معیار را زیادی سخت گیرانه دانسته وخود معیاری دیگر تعریف کرده است که کمی گشاده دستانه تر است.امروز دیگر باید به تحلیل حدی روی آورد.اروپایی ها در این رویکرد پیشگام بوده اند. اگر انجمن مهندسان مکانیک امریکا این روش را مبنا قرار ندهد اروپایی های استانداردهایشان را بر صنعت تجهیزات دنیا تحمیل خواهند کرد. فلنج های آمریکایی در آب بندی بسیار ضعیف اند درحالی که نیروی وحشتناکی در طراحی برای این امر لحاظ می شود و این اصلا مطلوب نیست.البته محققان آمریکایی نیز بیکار ننشته اند ودر تحقیقات مداوم سعی در بهبود شرایط آب بندی دارند مثلا برای توزیع پیچها ومعیار مینیمم فواصل به روشهای پیشرفته روی آورده اند اما باز اقناع کننده نیست.

دنیای طراحی فلنج اندکی بعد تغییر خواهد کرد.انجمن معتبر مهندسان مکانیک آمریکا باید پیشگام این تغییرات باشد.پیشتازی آنان در استاندارد نویسی محترم است وغرورشان قابل درک اما عجیب است که فلنج آمریکایی در مقایسه با روش های جدید گاه تا سه برابر وزن وابعاد داشته باشد واین مجموعه استخواندار دست روی دست بگذارد.

رویکرد ما در طراحی به روش های روز دنیاست.از 1380 خود به این روش ها پی برده و به آن پایبند بوده ایم.بدبختانه در این کشور اتکا به نیروهای داخلی چندان ارج ندارد اما چشم آبی ها هرچه بگویند سند است چون چشمشان آبی است. آلمان ها در یک طراحی اشتباه فاحشی کرده بودند.توضیح ما را با آنهمه غرور وطمطراق پذیرفتند و تا ایشان نپذیرفته بودند مشتری ایرانی شان با شک به ادعای ما می نگریست.به هر روی امید که دوستان با نگاهی نو به دنیای طراحی این محصول پرمصرف ومهم بنگرند
۰ نظر موافقین ۰ مخالفین ۰ ۱۱ دی ۹۳ ، ۲۳:۲۲
م. آقایی