نازل چیست ؟
نازل یک جزء حیاتی در سیستمهای انتقال و ذخیره‌سازی مایعات و گازها در مخازن است. این قطعه به طور معمول به شکل یک لوله کوتاه یا یک اتصال فلنجدار طراحی و ساخته می‌شود که در بدنه مخازن مانند مخازن نفت خام، گازوئیل، بنزین، فرآوردههای پالایشی، مواد شیمیایی، آب و سایر سیالات نصب می‌گردد. هدف اصلی از نصب نازل ، فراهم کردن یک نقطه اتصال مطمئن و استاندارد برای خطوط لوله، تجهیزات جانبی، ابزار دقیق، یا سیستمهای تهویه است که به مخزن متصل می‌شوند.
کاربرد ها
برداشت سیال از لایه‌های مختلف مخزن: یکی از کاربردهای کلیدی نازل ، امکان برداشت سیال از سطوح مختلف مخزن است. این روش از ورود رسوبات، لجن و ذرات معلقی که ممکن است در کف مخزن جمع شده باشند، به درون خط خروجی جلوگیری میکند. این امر به ویژه در مخازنی که سیال آنها ممکن است حاوی ناخالصی باشد یا در فرآیندهای حساس استفاده شود، اهمیت فراوانی دارد. با برداشت از لایه‌های بالایی، کیفیت سیال خروجی تضمین شده و از گرفتگی یا آسیب به تجهیزات پایین دست جلوگیری می‌شود.
ورود یا خروج مواد شیمیایی و افزودنیها: نازل‌ها می‌توانند برای تزریق مواد شیمیایی، افزودنیها (مانند ضد کف، بازدارنده‌های خوردگی، یا دیسپرسکننده‌ها) به داخل مخزن استفاده شوند. همچنین، در برخی کاربردها، ممکن است برای خروج گازهای ناشی از واکنش‌های شیمیایی یا فرآیندهای تبخیر استفاده شوند.
نصب تجهیزات ابزار دقیق: این نازل‌ها به عنوان محل نصب انواع سنسورها و تجهیزات اندازه‌گیری عمل می‌کنند. این تجهیزات برای پایش مداوم پارامترهای کلیدی مخزن و کنترل فرآیند ضروری هستند.
تهویه و جلوگیری از تجمع بخار یا گاز: در بسیاری از مخازن، به خصوص آنهایی که سیالات فرار یا قابل اشتعال را ذخیره می‌کنند، نیاز به سیستم تهویه وجود دارد. نازلهای می‌توانند به عنوان نقطه اتصال برای سیستمهای تهویه، شیرهای اطمینان ستفاده شوند تا از تجمع بیش از حد بخار، گازهای سمی، یا ایجاد فشار مثبت/منفی در داخل مخزن جلوگیری شود. این امر برای ایمنی مخزن و پرسنل حیاتی است.
صنایع هدف
نازل به دلیل کاربردهای گسترده و ضروری، در طیف وسیعی از صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرند:
پالایشگاه‌ها: در پالایشگاههای نفت، فرآوردههای نفتی مانند بنزین، گازوئیل، نفت سفید، و سوخت جت در مخازن ذخیره‌سازی نگهداری می‌شوند. نازل‌ها در این مخازن برای برداشت محصول، ورود افزودنیها و نصب تجهیزات پایش سطح و دما به کار می‌روند.
ذخیره‌سازی فرآوردههای نفتی: تأسیسات ذخیره‌سازی سوخت و پایانه‌های نفتی که حجم عظیمی از فرآوردههای نفتی را ذخیره می‌کنند، به طور گسترده از نازل‌ها برای اهداف مختلف استفاده می‌کنند.
پتروشیمی و صنایع شیمیایی: در صنایع پتروشیمی، مخازن ذخیره مواد اولیه، محصولات واسطه، و محصولات نهایی شیمیایی (مانند حلالها، اسیدها، بازها، و پلیمرها) نیازمند نازل برای ورود و خروج مواد، تزریق افزودنیها و نصب ابزار دقیق هستند. مقاومت شیمیایی نازل در این صنعت از اهمیت ویژهای برخوردار است.
صنایع غذایی و دارویی (برای مخازن خاص:) در برخی موارد، مخازن ذخیره مواد اولیه یا محصولات نهایی در صنایع غذایی (مانند شربتها، روغنها، یا لبنیات) و دارویی (مانند مواد پایه دارویی، حلالها) که نیازمند استانداردهای بهداشتی بالا هستند، ممکن است از نازلهای سفارشی‌سازی شده استفاده کنند. در این کاربردها، جنس مواد، تلرانس‌ها از اهمیت ویژهای برخوردار است.
طراحی و استانداردها
طراحی و ساخت نازل باید بر اساس استانداردهای معتبر صنعتی انجام شود تا ایمنی، دوام، و عملکرد صحیح آنها تضمین گردد. این استانداردها، الزامات مربوط به ابعاد، مواد، روش‌های ساخت، تست‌ها، و بازرسی را پوشش می‌دهند.
API 650 Welded Tanks for Oil Storage
این استاندارد جامعترین و پرکاربردترین استاندارد برای طراحی و ساخت مخازن ذخیره فولادی است. جزئیات مربوط به طراحی اتصالات مورد استفاده در مخازن از جمله نازل‌ها را ارائه میدهد. این استاندارد الزامات مربوط به ضخامت دیواره، طراحی فلنج‌ها، پدهای تقویتی، جوشکاری، و تستهای لازم را تعیین میکند.
ASME B16.5 / B16.47 Pipe Flanges and Flanged Fittings
مشخصات ابعادی، تلرانس‌ها و مواد فلنج را پوشش می‌دهند. بعضا نازل به صورت فلنجدار طراحی می‌شوند، باید مطابق با یکی از این استانداردها ساخته شوند تا از سازگاری با سایر اجزای خط لوله و شیرآلات اطمینان حاصل شود.
API 2000: Venting Atmospheric and Low-Pressure Storage Tanks
این استاندارد به طور خاص به الزامات تهویه مخازن ذخیره در فشار اتمسفریک و کم‌فشار می‌پردازد. این استاندارد دستورالعمل‌هایی برای تعیین اندازه و نوع تجهیزات تهویه، از جمله نازل‌هایی که برای اتصال به سیستمهای تهویه استفاده می‌شوند، ارائه میدهد. همچنین، به موضوعات مربوط به جلوگیری از ورود و خروج هوا و بخار و کنترل فشار داخل مخزن می‌پردازد.
— NACE MR0175 / ISO 15156: Petroleum and natural gas industries
Materials for use in H2S-containing environments in oil and gas production
این استاندارد برای اطمینان از مقاومت مواد در برابر خوردگی ناشی از سولفید هیدروژن در محیط‌های تولید نفت و گاز طراحی شده است. اگر مخزن حاوی سیالاتی باشد که احتمال وجود H2Sدر آنها وجود دارد (مانند برخی نفت‌های خام یا محصولات
شیمیایی) انتخاب آلیاژ مناسب برای نازل طبق این استاندارد الزامی است تا ازتردی هیدروژنی جلوگیری شود.
موارد مهندسی در طراحی:
در فرآیند طراحی نازل ، چندین عامل کلیدی باید در نظر گرفته شوند تا اطمینان حاصل شود که نازل متناسب با شرایط عملیاتی مخزن است:
فشار و دمای کاری تانک: این پارامترها بر ضخامت دیواره لوله ،نوع و کلاس فشارفلنج و همچنین الزامات مواد تأثیرگذارند. مخازن تحت فشار بالاتر نیاز به نازل با طراحی قویتر و فلنج‌های با کلاس فشار بالاتر دارند.
نوع سیال (خورنده یا غیرخورنده:) سیالات خورنده نیازمند استفاده از مواد مقاوم در برابر خوردگی مانند فولادهای ضد زنگ یا آلیاژهای نیکل هستند. انتخاب نامناسب مواد می‌تواند منجر به خوردگی سریع نازل و خرابی آن شود.
میزان بار مکانیکی خطوط متصل : وزن و ارتعاشات خطوط لوله، شیرآلات و تجهیزات متصل به نازل ، نیروهای قابل توجهی را به مخزن وارد می‌کنند. این بارها باید در محاسبات طراحی پد تقویتی و نازل لحاظ شوند تا از ایجاد تنش‌های بیش از حد در سقف مخزن جلوگیری شود.
بازرسی و کنترل کیفیت: پس از اتمام ساخت، نازل تحت بازرسی‌های دقیق کیفیت قرار میگیرد:
تستهای غیرمخرب :Non-Destructive Testing – NDTبرای اطمینان از عدم وجود عیوب داخلی در بدنه نازل، از تستهای NDTاستفاده می‌شود. رایج‌ترین این تست‌ها عبارتند از:
رادیوگرافی Radiography Testing – RTبرای تشخیص ترک، تخلخل
مایع نافذ Penetrant Testing – PTبرای تشخیص عیوب سطحی مانند ترکهای ریز
ذرات مغناطیسی Magnetic Particle Testing – MTبرای تشخیص عیوب سطحی و زیر سطحی در مواد فرومغناطیس.
تست فشار Pressure Testingقبل از نصب نهایی بر روی مخزن، معمولا ً تحت تست فشار هیدرواستاتیک یا پنوماتیک قرار میگیرد. در تست هیدرواستاتیک، مخزن یا نازل با آب پر شده و تحت فشار مشخصی قرار میگیرد تا نشت یا تغییر شکل بررسی شود. تست پنوماتیک با هوا یا گاز انجام می‌شود و در صورت نشت، خطرناکتر است اما برای مواردی که استفاده از آب امکان‌پذیر نیست، کاربرد دارد.