Η ανύψωση ενός δοχείου πίεσης είναι μια κρίσιμη φάση στον κύκλο ζωής του, απαιτώντας έναν ισχυρό δομικό σχεδιασμό για να αποτραπούν αποτυχίες κατά τη διάρκεια της μεταφοράς, της ανέγερσης και της συντήρησης. Εφαρμόζονται διάφορες μέθοδοι ανύψωσης, με τα ωτία ανύψωσης (lifting lugs) και τους προβόλους (trunions) να είναι οι πιο κοινές. Η δομική ακεραιότητα αυτών των εξαρτημάτων πρέπει να αξιολογηθεί ενδελεχώς, λαμβάνοντας υπόψη τόσο την ίδια τους την αντοχή όσο και την αλληλεπίδραση τους με το κέλυφος ή την κεφαλή του δοχείου. Το άρθρο αυτό αναλύει βασικές παραμέτρους που πρέπει να ληφθούν υπόψη στον σχεδιασμό δοχείων πίεσης – Pressure Vessel Design, όσον αφορά την ανύψωση του στατικού εξοπλισμού. Οι μηχανικοί πρέπει να λάβουν υπόψη δυναμικές επιδράσεις (μέσω του δυναμικού παράγοντα), να πραγματοποιήσουν ελέγχους αντοχής για τα εξαρτήματα ανύψωσης και να εκτελέσουν ανάλυση τοπικών φορτίων χρησιμοποιώντας μεθοδολογίες όπως αυτή του Welding Research Council (WRC).
Κοινές Μέθοδοι Ανύψωσης
-
Τα ωτία ανύψωσης είναι συγκολλημένες πλάκες με τρύπες για ναυτικά κλειδιά. Είναι εύκολα στην κατασκευή και τη στερέωση σε κυλινδρικά ή σφαιρικά δοχεία. Το ωτίο απαιτεί ανάλυση των αξονικών δυνάμεων, καθώς και των δυνάμεων διάτμησης και κάμψης.
-
Οι πρόβολοι ανύψωσης είναι κυλινδρικές διατομές σωλήνων, συγκολλημένες στο δοχείο. Χρησιμοποιούνται με συρματόσκοινα ή ιμάντες που τυλίγονται πέριξ αυτών και έτσι πραγματοποιείται η ανύψωση. Είναι ιδανικοί για δοχεία με σημαντικό βάρος. Κύριες ανησυχίες περιλαμβάνουν τις καμπτικές και διατμητικές τάσεις στα σημεία στερέωσης. Η ανύψωση με πρόβολο συχνά απαιτεί τη χρήση «ζυγαριάς» (spreader beam).
Βασικές Σχεδιαστικές Παράμετροι
Παράγοντας Ανύψωσης (Δυναμικός Παράγοντας):
Οι εργασίες ανύψωσης περιλαμβάνουν απότομες κινήσεις, δονήσεις και πιθανά φορτία κρούσης. Ο παράγοντας ανύψωσης (δυναμικός παράγοντας) λαμβάνει υπόψη αυτές τις επιδράσεις και συνήθως κυμαίνεται από: 1,2 έως 2,0, ανάλογα με την ταχύτητα ανύψωσης, τις συνθήκες και τους κώδικες που χρησιμοποιούνται. Ο κώδικας ASME BTH-1 και ο DIN15018 ή ο EN13001 παρέχουν οδηγίες για τους κατάλληλους δυναμικούς παράγοντες. Οι εφαρμογές σε ανοικτές θάλασσες απαιτούν συχνά υψηλότερους συντελεστές ασφαλείας λόγω των περιβαλλοντικών επιρροών.
Αντοχή των Ιδίων Εξαρτημάτων Ανύψωσης
Τα ωτία ανύψωσης και οι πρόβολοι πρέπει να είναι σχεδιασμένα να αντέχουν:
-
Αξονικές δυνάμεις, ροπές κάμψης και δυνάμεις διάτμησης από την ανύψωση.
-
Συγκεντρώσεις τάσεων γύρω από τις συγκολλήσεις, οι οποίες απαιτούν επιπλέον ελέγχους.
Οι τυπικές προσεγγίσεις ελέγχου περιλαμβάνουν:
-
Ανάλυση με εξειδικευμένη τεχνική μέθοδο για τον έλεγχο της αντοχής του ωτίου και της τρύπας του ναυτικού κλειδιού, όπως αυτή που εκτίθεται στο DIN28086: 1977.
-
Ανάλυση με εξειδικευμένη τεχνική μέθοδο για τον έλεγχο της αντοχής του προβόλου, όπως αυτή που εκτίθεται στο DIN28085: 1994.
Αλληλεπίδραση Ωτίου και Προβόλου με το Κέλυφος ή την Κεφαλή
Οι δυνάμεις από την ανύψωση εισάγουν τάσεις στο κέλυφος ή την κεφαλή του δοχείου στα σημεία στερέωσης. Αυτές οι τάσεις πρέπει να αξιολογηθούν για να εξασφαλιστεί η δομική ακεραιότητα
Για την ανάλυση, οι σχεδιαστές χρησιμοποιούν:
-
Την μέθοδο WRC 107/537 (για κυλινδρικά καλύμματα ή σφαιρικές επιφάνειες) για τον έλεγχο τοπικών τάσεων λόγω συγκεντρωμένων φορτίων ή άλλων παρόμοιων μεθόδων που εκτίθενται στο EN13445 ή το PD5500.
Συμπέρασμα
Η αξιολόγηση ανύψωσης κατά την ανάλυση δοχείου πίεσης είναι ουσιώδης για την αποφυγή αποτυχιών κατά τη διάρκεια χειρισμού και μεταφοράς. Η επιλογή μεταξύ ωτίων ανύψωσης και προβόλων εξαρτάται από παράγοντες όπως το μέγεθος του δοχείου, το βάρος του και τη διάταξη ανύψωσης. Οι βασικοί υπολογισμοί περιλαμβάνουν την αντοχή του εξαρτήματος (αντοχή του ωτίου ή του προβόλου) και την αλληλεπίδραση με το κέλυφος ή την κεφαλή του δοχείου. Η ενσωμάτωση δυναμικών παραμέτρων και η εκτέλεση τοπικών αξιολογήσεων τάσεων εξασφαλίζουν ασφαλείς και αποτελεσματικές επιχειρήσεις ανύψωσης και τη συνολική ακεραιότητα του δοχείου. Η σωστή σχεδίαση και τεχνικές επικύρωσης, μειώνουν τους κινδύνους και εξασφαλίζουν τη συμμόρφωση με τα βιομηχανικά πρότυπα. Προηγμένα λογισμικά, όπως το VCLAVIS, μπορούν να απλοποιήσουν αυτή τη διαδικασία, προσφέροντας πλήρη ανάλυση ωτίων και προβόλων ανύψωσης, ενώ ενσωματώνουν βιβλιοθήκες υλικών για ναυτικά κλειδιά και συρματόσκοινα για να εξασφαλίσουν έναν ισχυρό και αξιόπιστο σχεδιασμό ανύψωσης.