مدیریت فشار در دستگاه ۱۰۰۰ (۶۳۰-۱۰۰۰): چالش جوشکاری سطح مقطعهای وسیع و افت فشار
وقتی سطح مقطع جوش به اندازه یک میز ناهارخوری است، قوانین بازی تغییر میکند. چرا پمپهای معمولی در این سایز “کم میآورند”؟
در **دستگاه جوش پلی اتیلن ۱۰۰۰**، ما با یک “سطح مقطع جوش” (Fusion Area) عظیم روبرو هستیم. طبق قانون فیزیک ($F = P \times A$)، برای ایجاد فشار استاندارد ($۰.۱۵ N/mm^2$) روی چنین سطح وسیعی ($A$)، به نیروی هیدرولیک ($F$) فوقالعادهای نیاز داریم.
بزرگترین چالش فنی در این سایز، نه “ایجاد” این فشار، بلکه **”حفظ” (Maintenance)** آن در طول زمان خنکسازی طولانی است. پدیدهای به نام “افت فشار خزنده” (Creep Pressure Drop) در این سایزها شایع است که منجر به جوشهای ناهمگن میشود. در این مقاله، مهندسی مدیریت فشار در این غولهای صنعتی را بررسی میکنیم.
۱. چالش فیزیکی: سطح مقطع وسیع و “فرار” مواد مذاب 🌊
در لوله ۱۰۰۰ میلیمتری، حجم مواد مذاب در ناحیه جوش بسیار زیاد است (چندین کیلوگرم پلیمر مذاب!).
- رفتار سیال: وقتی فشار اعمال میشود، این حجم عظیم مذاب تمایل دارد به سرعت از لبهها به بیرون فرار کند (Bead Roll-over).
- افت فشار آنی: با خروج مواد مذاب، حجم بین دو لوله کم میشود. اگر سیستم هیدرولیک “هوشمند” نباشد و بلافاصله روغن بیشتری تزریق نکند، فشار روی سطح جوش افت میکند.
- نتیجه: در مرکز ضخامت لوله (Core)، فشار کافی وجود نخواهد داشت و اتصال ضعیف میشود.
راه حل دستگاه ۱۰۰۰: استفاده از **آکومولاتور هیدرولیک (Accumulator)**. این قطعه (که شبیه کپسول گاز است) انرژی هیدرولیک را ذخیره میکند و در لحظهای که مواد مذاب جابجا میشوند، فوراً افت فشار را جبران میکند تا فشار روی سطح جوش “ثابت” بماند.
۲. چالش “Drag Force” (نیروی کشش) در لولههای سنگین 🚜
یک شاخه ۱۲ متری لوله ۱۰۰۰، چندین تن وزن دارد. نیروی لازم برای کشیدن این لوله (حتی روی غلطک)، بخش بزرگی از ظرفیت جکهای هیدرولیک را میبلعد.
مشکل محاسباتی (فشار خالص vs فشار گیج):
در سایزهای کوچک، فشار Drag شاید ۱۰٪ فشار کل باشد. اما در سایز ۱۰۰۰، فشار Drag ممکن است ۵۰٪ یا ۶۰٪ فشار کل گیج باشد!
خطر: اگر اپراتور در محاسبه Drag اشتباه کند (مثلاً اصطکاک زمین را دستکم بگیرد)، فشاری که به لبههای لوله میرسد، بسیار کمتر از حد استاندارد خواهد بود و جوش قطعاً سرد میشود.
راه حل تکنولوژیک:
دستگاههای مدرن ۱۰۰۰ (مانند مدلهای تمام هیدرولیک گروه صنعتی سپهر البرز) دارای سیستم **”اندازهگیری اتوماتیک Drag”** هستند. دستگاه لوله را حرکت میدهد، نیروی لازم را میسنجد و به طور خودکار آن را به فشار جوشکاری اضافه میکند. این یعنی حذف کامل خطای انسانی.
۳. چالش پایداری در زمان خنکسازی طولانی (Long Cooling Time) ⏳
زمان خنکسازی تحت فشار برای لوله ۱۰۰۰ با $SDR$ پایین (ضخیم)، میتواند بین ۳ تا ۵ ساعت باشد!
- نشتی داخلی (Internal Leakage): هیچ شیر هیدرولیکی ۱۰۰٪ آببند نیست. در طول ۵ ساعت، مقدار بسیار کمی روغن ممکن است از زیر سوپاپها نشت کند.
- انقباض حرارتی روغن: با سرد شدن روغن هیدرولیک (در شبهای سرد پروژه)، حجم آن کم شده و فشار افت میکند.
سیستم جبران فشار (Pressure Compensation):
در دستگاههای ۱۰۰۰ پیشرفته، سیستم کنترلر دائماً فشار را با سنسورهای دیجیتال رصد میکند. اگر فشار حتی ۱ بار افت کند، پمپ به طور خودکار برای چند ثانیه روشن شده و فشار را به نقطه تنظیم (Set Point) باز میگرداند. این سیکل در طول ۵ ساعت صدها بار تکرار میشود تا اطمینان حاصل شود که جوش حتی یک لحظه هم بدون فشار نمانده است.
نتیجهگیری: قدرت کافی نیست، “هوشمندی” لازم است
جوشکاری لوله ۱۰۰۰ میلیمتر، فقط به جکهای قوی نیاز ندارد؛ بلکه به سیستمی نیاز دارد که بتواند فشار را در برابر تغییرات دما، جابجایی مواد مذاب و نشتیهای میکروسکوپی مدیریت کند.
استفاده از دستگاههای دستی یا نیمههیدرولیک قدیمی برای این سایز، قمار با سرمایه پروژه است. دستگاههای تمام هیدرولیک گروه صنعتی سپهر البرز با سیستمهای “جبران فشار اتوماتیک” و “آکومولاتور”، تضمینکننده یکپارچگی جوش در این پروژههای عظیم هستند.
مدیریت فشار، مدیریت کیفیت است. گروه صنعتی سپهر البرز، سازنده دستگاههای جوش ۱۰۰۰ میلیمتر با فناوری مدیریت فشار هوشمند.
برای دریافت مشاوره فنی در مورد مشخصات هیدرولیک دستگاههای سنگین و نحوه اجرای جوشهای سایز بزرگ، با تیم مهندسی ما تماس بگیرید. 🛡️