Τα κεφαλές ASME F&D (συντομογραφία του American Society of Mechanical Engineers flanged disc heads) είναι βασικά εξαρτήματα στον σχεδιασμό δοχείων πίεσης και κατασκευάζονται σύμφωνα με τα αυστηρά πρότυπα που ορίζονται από την ASME. Αυτές οι κεφαλές χρησιμοποιούνται ευρέως σε βιομηχανίες που απαιτούν δοχεία πίεσης, όπως η χημική, η πετρελαϊκή και η παραγωγή ενέργειας.
1. Γεωμετρικά Χαρακτηριστικά
• Οι κεφαλές ASME F&D, γνωστές και ως σφαιρικές κεφαλές, έχουν μοναδικά γεωμετρικά χαρακτηριστικά. Η ακτίνα του δίσκου μιας κεφαλής F&D που συμμορφώνεται με την ASME δεν πρέπει να είναι μεγαλύτερη από τη διάμετρό της. Αυτός είναι ένας κρίσιμος περιορισμός διαστάσεων που διασφαλίζει ότι η κεφαλή μπορεί να αντέξει την εσωτερική πίεση που εφαρμόζεται μέσα στο δοχείο πίεσης. Για παράδειγμα, εάν η διάμετρος της κεφαλής είναι 100 ίντσες, η ακτίνα του δίσκου δεν πρέπει να είναι μεγαλύτερη από 100 ίντσες.
• Υπάρχουν συγκεκριμένες απαιτήσεις για την ακτίνα της στρογγυλοποίησης (το στρογγυλεμένο τμήμα που συνδέει τη φλάντζα του δίσκου με την ευθεία φλάντζα). Η ακτίνα της στρογγυλοποίησης δεν πρέπει να είναι μικρότερη από το 6% της διαμέτρου ή τρεις φορές το πάχος του μετάλλου, όποιο είναι μεγαλύτερο. Υποθέτοντας ότι η διάμετρος της κεφαλής είναι 120 ίντσες, η ακτίνα της στρογγυλοποίησης θα πρέπει να είναι τουλάχιστον 7,2 ίντσες (6% των 120 ιντσών). Εάν το πάχος του μετάλλου είναι 3 ίντσες, τρεις φορές το πάχος είναι 9 ίντσες, οπότε σε αυτήν την περίπτωση, η ακτίνα της στρογγυλοποίησης θα πρέπει να είναι 9 ίντσες για να πληροί τα πρότυπα ASME.
• Η κεφαλή έχει επίσης μια ευθεία φλάντζα, η οποία είναι το κοντό, κυλινδρικό τμήμα που συνδέεται με το κέλυφος του δοχείου πίεσης. Αυτή η φλάντζα παρέχει ένα σημείο σύνδεσης και βοηθά στη διατήρηση της δομικής ακεραιότητας της συναρμολόγησης κεφαλής - δοχείου.
2. Ικανότητα Αντοχής σε Πίεση
• Οι κεφαλές ASME F&D έχουν σχεδιαστεί για να χειρίζονται ένα ευρύ φάσμα πιέσεων. Οι υπολογισμοί σχεδιασμού, οι οποίοι βασίζονται στον Κώδικα Λεβητών και Δοχείων Πίεσης (BPVC) της ASME, ειδικά στο Τμήμα VIII, διασφαλίζουν ότι η κεφαλή μπορεί να περιέχει με ασφάλεια την εσωτερική πίεση του δοχείου. Ο κώδικας λαμβάνει υπόψη παράγοντες όπως οι ιδιότητες του υλικού της κεφαλής (π.χ., η αντοχή διαρροής και η αντοχή σε εφελκυσμό), το πάχος της κεφαλής και οι συνθήκες λειτουργικής πίεσης και θερμοκρασίας. Για παράδειγμα, μια κεφαλή κατασκευασμένη από χάλυβα κράματος υψηλής αντοχής μπορεί να αντέξει υψηλότερες πιέσεις σε σύγκριση με μια κατασκευασμένη από υλικό χαμηλότερης ποιότητας.
• Αυτές οι κεφαλές μπορούν να χρησιμοποιηθούν τόσο σε εφαρμογές χαμηλής όσο και σε εφαρμογές υψηλής πίεσης. Σε εφαρμογές χαμηλής πίεσης, όπως ορισμένες δεξαμενές αποθήκευσης, παρέχουν μια οικονομική και αξιόπιστη λύση κλεισίματος. Σε εφαρμογές υψηλής πίεσης, όπως σε ορισμένους χημικούς αντιδραστήρες, ο σχεδιασμός που συμμορφώνεται με την ASME διασφαλίζει την ασφάλεια και την ακεραιότητα του δοχείου υπό ακραίες συνθήκες λειτουργίας.
3. Κατασκευή και Πιστοποίηση
• Οι κατασκευαστές κεφαλών ASME F&D πρέπει να ακολουθούν αυστηρές διαδικασίες κατασκευής. Αυτό περιλαμβάνει προσεκτική επιλογή υλικών, όπου τα υλικά που χρησιμοποιούνται πρέπει να είναι από τους εγκεκριμένους καταλόγους υλικών της ASME. Η διαδικασία διαμόρφωσης, η οποία μπορεί να είναι είτε υδρο-διαμόρφωση είτε διαμόρφωση με χτύπημα ανάλογα με το μέγεθος και τις απαιτήσεις, πρέπει να ελέγχεται με ακρίβεια για να επιτευχθούν οι σωστές γεωμετρικές διαστάσεις.
• Μόλις κατασκευαστούν, οι κεφαλές επιθεωρούνται διεξοδικά. Μη καταστρεπτικές μέθοδοι δοκιμών όπως η ακτινογραφία (RT), οι υπερηχητικές δοκιμές (UT), οι δοκιμές μαγνητικών σωματιδίων (MT) και οι δοκιμές διείσδυσης (PT) χρησιμοποιούνται συχνά για την ανίχνευση τυχόν εσωτερικών ή επιφανειακών ελαττωμάτων.
• Για να θεωρηθεί μια κεφαλή ASME F&D, πρέπει να φέρει τη σφραγίδα U της ASME (για δοχεία Τμήματος VIII, Διαίρεση 1). Αυτή η σφραγίδα πιστοποιεί ότι η κεφαλή έχει σχεδιαστεί, κατασκευαστεί και δοκιμαστεί σύμφωνα με τα πρότυπα ASME, δίνοντας στους τελικούς χρήστες εμπιστοσύνη στην ποιότητα και την αξιοπιστία της.