316 স্টেইনলেস স্টিল হিটার টিউবিংয়ের 100,000-ঘন্টা ক্রীপ রাপচার লাইফ 500 ডিগ্রি অভ্যন্তরীণ শীথ তাপমাত্রায় সর্বাধিক অনুমোদিত হুপ স্ট্রেস কী

উন্নত তাপমাত্রায় পরিষেবা জীবনের জন্য স্ট্রেস বেসিস ডিজাইন করুন

500 ডিগ্রী অভ্যন্তরীণ ধাতব তাপমাত্রা সহ উচ্চ তাপমাত্রার বায়ু বা গ্যাস গরম করার অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহৃত 316টি স্টেইনলেস স্টিলের চাদরযুক্ত বৈদ্যুতিক হিটিং টিউবগুলির জন্য, এবং নিম্ন তাপমাত্রার তরলগুলিতে নিমজ্জিত শীথগুলির ভিতরের দেওয়ালে, 100,000 ঘন্টা ক্রীপ ফাটল লাইফের জন্য সর্বাধিক অনুমোদিত হুপ স্ট্রেস একটি গুরুত্বপূর্ণ ডিজাইন প্যারামিটার। একটি ঘরের তাপমাত্রার নকশার জন্য, ফলনের শক্তি হল অনুমোদিত স্ট্রেসের ভিত্তি যেখানে ক্রীপ লিমিটেড অপারেশনের জন্য একটি উচ্চ তাপমাত্রার ডিজাইনের জন্য, স্ট্রেস লেভেল এমন যে উপাদানটি ক্রীপ ক্যাভিটেশন এবং গ্রেইন বাউন্ডারি ক্র্যাকিংয়ের কারণে তার ডিজাইন জীবনের মধ্যে ফেটে যাবে না। 500 ডিগ্রিতে 316 স্টেইনলেস স্টিলের জন্য, নির্দিষ্ট তাপ রসায়ন এবং শস্যের আকারের উপর নির্ভর করে 100,000 ঘন্টা (প্রায় 11.4 বছরের একটানা অপারেশন) মধ্যে ফেটে যাওয়ার গড় চাপ প্রায় 120-140 MPa হয়। ক্রীপ ফাটলের বিরুদ্ধে ডিজাইনের জন্য 1.5 এর স্বাভাবিক নিরাপত্তা ফ্যাক্টর সহ সর্বাধিক অনুমোদিত হুপ স্ট্রেস হল 80-95 MPa (ASME সেকশন VIII বিভাগ 2 পদ্ধতি)। নিবন্ধটি 450 ডিগ্রী থেকে 650 ডিগ্রী তাপমাত্রা পরিসরে 316 হিটার শীথের জন্য ক্রীপ ফেটে যাওয়া স্ট্রেসের পরিমাপযুক্ত ডেটা দেয় এবং উন্নত তাপমাত্রা পরিষেবার জন্য নিরাপদ অপারেটিং চাপ এবং প্রাচীরের বেধ গণনা করার একটি পদ্ধতি।

ক্রীপ রাপচার মেকানিজম এবং লারসন-মিলার মানদণ্ড

জন্য 316 স্টেইনলেস স্টীল হামাগুড়ি ফাটল শস্য সীমানা cavitation এবং ফাটল প্রচার দ্বারা ঘটে. আর্হেনিয়াস সম্পর্ক অনুসারে তাপমাত্রার সাথে এবং বিপরীত শক্তির নিয়ম অনুসারে চাপের সাথে ফাটতে সময় পরিবর্তিত হয়। লারসন-মিলার প্যারামিটার (LMP=T × (C + log t_r), যেখানে T হল পরম তাপমাত্রা কেলভিনে, t_r হল ঘণ্টার মধ্যে ফেটে যাওয়ার সময় এবং C হল একটি উপাদান ধ্রুবক সাধারণত 15-20 অস্টেনিটিক স্টেইনলেস স্টিলের জন্য) হল এক্সট্রাপোলেট করার একটি উপায় যা স্বল্প-মেয়াদী পরিক্ষার জন্য ডেটা ক্রিয়েট করে। 110 MPa (লোয়ার বাউন্ড, 95 % কনফিডেন্স) এবং 130 MPa এর স্বাভাবিক গড় সহ 150 MPa (উপরের সীমানা) এর মধ্যে 500 ডিগ্রিতে 100,000 ঘন্টা ক্রীপ ফাটানোর শক্তি নির্ধারণের জন্য 316-এ ব্যাপক পরীক্ষা করা হয়েছে। 100,000 ঘন্টায় ফেটে যাওয়ার শক্তি 550 ডিগ্রিতে 60-90 MPa হয়। এবং 600 ডিগ্রিতে এটি 30-50 MPa-এ নেমে আসে। 650 ডিগ্রীতে 100,000 ঘন্টা ফেটে যাওয়ার শক্তি মাত্র 15-25 MPa। এটি বেশিরভাগ হিটার ডিজাইনে অভ্যন্তরীণ চাপ থেকে হুপ স্ট্রেসের নীচে এবং এর অর্থ হল 316 650 ডিগ্রিতে 100,000 ঘন্টা জীবন অর্জন করতে পারে না প্রাচীর যতই পুরু হোক না কেন, কারণ ক্রীপ ফেটে যাওয়া অনিবার্য হবে। প্রায়োগিক ফলাফল হল যে 100,000 ঘন্টা (11.4 বছর) একটানা পরিষেবার জন্য নির্মিত 316 শীথযুক্ত হিটারগুলি এমনভাবে তৈরি করতে হবে যাতে অভ্যন্তরীণ চাপের উপর নির্ভর করে সর্বাধিক অপারেটিং শীথ তাপমাত্রা 530-550 ডিগ্রির বেশি না হয়।

অনুমোদিত হুপ স্ট্রেস, 100,000 ঘন্টা জীবনের জন্য পরিমাপ করা।

সারণি 4.3 450 ডিগ্রী এবং 650 ডিগ্রী তাপমাত্রায় 100,000 ঘন্টার ক্রীপ ফাটল লাইফ সহ 316 স্টেইনলেস স্টীল হিটার টিউবিংয়ের জন্য সর্বাধিক অনুমোদিত হুপ স্ট্রেস দেখায়৷ তিনটি স্ট্রেস মান সরবরাহ করা হয়, যেমন ফেটে যাওয়ার গড় চাপ (50% বেঁচে থাকা), নিম্ন আবদ্ধ চাপ (95% বেঁচে থাকা, API/ASME ডিজাইনের ভিত্তিতে), এবং প্রস্তাবিত নকশার অনুমতিযোগ্য স্ট্রেস (কোডের উপর নির্ভর করে 1.25-1.5 এর সুরক্ষা ফ্যাক্টর দ্বারা বিভক্ত নিম্ন সীমানা। অভ্যন্তরীণ চাপ ব্যবহার করে অভ্যন্তরীণ চাপের জন্য স্পিকল হিটারের সর্বোচ্চ চাপ হতে হবে। থিন-ওয়াল হুপ স্ট্রেস সূত্র: P সর্বোচ্চ=2 t σ অনুমতি দেয় / D মানে, যেখানে t হল প্রাচীরের বেধ, D মানে হল গড় ব্যাস।

তাপমাত্রা (ডিগ্রী) গড় ফাটল স্ট্রেস (MPa) 100,000 ঘন্টা লোয়ার বাউন্ড (95% বেঁচে থাকা) ফাটল স্ট্রেস (MPa) প্রস্তাবিত ডিজাইন অনুমোদনযোগ্য স্ট্রেস (MPa) (নিম্ন বাউন্ডে SF=1.4) সর্বোচ্চ হুপ স্ট্রেস 100,000-ঘন্টা লিমিটেড লাইফের জন্য=1.4 ঘন্টা বেশিরভাগ হিটারের জন্য সীমাহীন পরিষেবা 475 170-200 145-175 100-125 110 নিরাপদ
500 120-150 100-130 70-95 85 স্ট্যান্ডার্ড ডিজাইনের ভিত্তিতে 525 85-110 70-95 50-70 60 ডিরেটেড ডিজাইনের প্রয়োজন 550 60-80 45-65 30-45 40 ছোট-জীবন বা কম-স্ট্রেস শুধুমাত্র 575 40-55 30-45 20-30 25 ক্রমাগত পরিষেবার জন্য প্রান্তিক 600 25-40 18-30 12-20 15 100,000-ঘন্টার জন্য প্রস্তাবিত নয় 625 15-25 10-18 7-12 10 দীর্ঘ জীবনের জন্য অগ্রহণযোগ্য
650 10-15 5-10 3-7 5 316 উপযুক্ত নয়; আপগ্রেড খাদ
অভ্যন্তরীণ চাপ এবং দেয়ালের বেধকে অনুমোদনযোগ্য চাপে রূপান্তর করা

10 মিমি বাইরের ব্যাস এবং 1.5 মিমি প্রাচীরের বেধ (মান ব্যাস 8.5 মিমি) একটি প্রচলিত 316 হিটার শীথের জন্য প্রস্তাবিত নকশার অনুমতিযোগ্য হুপ স্ট্রেস হল 500 ডিগ্রিতে 85 MPa, যা P_max=(2 1.5 85}) / {{3} বার সর্বোচ্চ অভ্যন্তরীণ চাপ দেয়৷ এটি নিমজ্জন হিটার পরিষেবায় যে কোনও সম্ভাব্য চাপের উপরে, এটি প্রমাণ করে যে 500 ডিগ্রিতে ক্রীপ ফেটে যাওয়া এই জাতীয় হিটারের জন্য সীমাবদ্ধ কারণ নয় - অন্যান্য সমস্যা যেমন অক্সিডেশন বা তাপীয় ক্লান্তি প্রাধান্য পাবে। বড় ব্যাসের আবরণ বা উচ্চ তাপমাত্রায় ক্রেপ সীমিত হয়ে যায়। 550 ডিগ্রীতে (অনুমোদিত স্ট্রেস 40 MPa) 2.0 মিমি প্রাচীর (মান ব্যাস 18 মিমি) সহ একটি 20 মিমি ওডি শীথের জন্য সর্বাধিক অভ্যন্তরীণ চাপ কেবলমাত্র Pmax=(2 2.0 40) / 18=8.9 MPa (89 বার)। এটি একটি চাপযুক্ত সিস্টেমে 550 ডিগ্রিতে একটি হিটারের জন্য খুব কম হতে পারে (যেমন 80-100 চাপে সুপারহিটেড জল বা বাষ্প)। ডিজাইনারকে প্রাচীরের বেধ বাড়াতে হবে, শক্তির ঘনত্ব কমিয়ে তাপমাত্রা কমাতে হবে বা উপাদান আপডেট করতে হবে।

ক্রীপ ফাটল শক্তিকে প্রভাবিতকারী উপাদান

সারণীতে ক্রীপ ফাটানোর শক্তি হল 316 সম্পূর্ণ অ্যানিলড ASTM 6-8 (30-50 মি) দানা আকারের জন্য। তিনটি জিনিস এই মান পরিবর্তন করে। প্রথমটি শস্যের আকার। মোটা দানাদার উপাদান (ASTM 3-5, 50-80 µm) সূক্ষ্ম দানাদার উপাদানের তুলনায় একই তাপমাত্রায় 10-20% শক্তিশালী ক্রীপ ফাটল শক্তি প্রদর্শন করে কারণ শস্যের সীমানাগুলি প্রভাবশালী ক্রীপ ক্যাভিটেশন সাইট এবং মোটা দানার আকারের অর্থ হল কম সীমানা এবং উপাদানের আয়তনের একক কম ঘনত্ব। ASTM 5 এর ন্যূনতম শস্য আকারে যাওয়া একটি অতিরিক্ত মার্জিন প্রদান করতে পারে। দ্বিতীয় উপাদান হল পূর্বের ঠান্ডা কাজ: 10-20% ঠান্ডা কাজ প্রাথমিক শক্তি বাড়ায় কিন্তু দ্রুত স্ট্রেস রিলিজ করে এবং প্রায় 500-600 ডিগ্রী পুনঃক্রিস্টালাইজেশন ঘটায়, যা সম্পূর্ণরূপে অ্যানিল করা উপাদানের তুলনায় দরিদ্র দীর্ঘমেয়াদী ক্রীপ শক্তির দিকে পরিচালিত করে। সম্পূর্ণরূপে annealed ক্রীপ সীমিত পরিষেবার জন্য ভাল. তৃতীয় পয়েন্ট কার্বাইড বিতরণ। সূক্ষ্ম ইন্ট্রাগ্রানুলার কার্বাইড সহ উপাদান (সঠিক দ্রবণ অ্যানিলিং থেকে) বৃষ্টিপাতকে শক্তিশালী করে যা ক্রীপ প্রতিরোধ ক্ষমতা বাড়ায়। মোটা, শস্যের সীমানাযুক্ত কার্বাইড (সংবেদনশীলতা) ক্রীপ শক্তি হ্রাস করে কারণ কার্বাইডগুলি গহ্বরের নিউক্লিয়েশন অবস্থান হিসাবে কাজ করে। একটি দ্রবণ অ্যানিলড মাইক্রোস্ট্রাকচারের ভিতরে সূক্ষ্ম ইন্ট্রাগ্রানুলার কার্বাইডগুলি ক্রীপ সীমাবদ্ধ অ্যাপ্লিকেশনের জন্য প্রয়োজনীয়

ক্রিপ লাইফ ক্যালকুলেশনের জন্য খাপের তাপমাত্রার ব্যবহারিক নির্ধারণ

অভ্যন্তরীণ খাপের তাপমাত্রা (অভ্যন্তরীণ প্রাচীরের ধাতব তাপমাত্রা যা পরিষেবাতে থাকা হিটারের চাপের ক্রীপ-ক্রস-বিভাগকে নিয়ন্ত্রণ করে) প্রক্রিয়া তরলে পরিমাপ করা বাইরের আবরণের তাপমাত্রার চেয়ে বেশি। প্রাচীর জুড়ে তাপমাত্রার পার্থক্য হল ΔT=(q × t) / k যেখানে q হল তাপ প্রবাহ (W/m2), t হল প্রাচীরের পুরুত্ব এবং k হল 316 এর তাপ পরিবাহিতা (প্রায় 20 W/m·K 500 ডিগ্রিতে)। বাইরের জ্যাকেটের তাপমাত্রা 90 ডিগ্রি এবং দেয়ালের পুরুত্ব 1.5 মিমি সহ একটি সাধারণ ওয়াটার হিটারের জন্য, ভিতরের জ্যাকেটের তাপমাত্রা মাত্র 1-2 ডিগ্রি বেশি যা নগণ্য। বাইরের আবরণ তাপমাত্রা 600 ডিগ্রি হলে, ভিতরের খাপের তাপমাত্রা 620-630 ডিগ্রি হতে পারে কারণ প্রাচীর জুড়ে তাপমাত্রা হ্রাস পায়, যা হামাগুড়ির জীবনকে ব্যাপকভাবে হ্রাস করবে। রেকর্ড করা বাইরের তাপমাত্রার পরিবর্তে ক্রীপ ফাটানোর ডেটা ব্যবহার করা হলে গণনা করা অভ্যন্তরীণ প্রাচীরের তাপমাত্রা নির্ধারণ করতে তাপ প্রবাহ ব্যবহার করা উচিত। তরল পদার্থে নিমজ্জন গরম করার বেশিরভাগ অ্যাপ্লিকেশনে ক্রিপ জীবন-সীমিত ব্যর্থতার মোড নয়। বাইরের তাপমাত্রা 500 ডিগ্রির উপরে বায়ু এবং গ্যাস উত্তাপের জন্য, হামাগুড়ি বিশেষভাবে বিবেচনা করতে হবে।

সারাংশ: 316 হিটারের ডিজাইনে ক্রীপ রাপচার ডেটার প্রয়োগ

500 ডিগ্রির অভ্যন্তরীণ তাপমাত্রা সহ 316টি স্টেইনলেস স্টিলের আবদ্ধ হিটারের জন্য, সর্বোচ্চ অনুমোদিত হুপ স্ট্রেস 100,000 ঘন্টা (11.4 বছর) ক্রীপ ফাটল লাইফ 85 MPa (প্রস্তাবিত ডিজাইন অনুমোদিত)। এই স্ট্রেস মান নিয়মিত ছোট ব্যাসের আবরণ (10 মিমি OD, 1.5 মিমি প্রাচীর) 300 বার পর্যন্ত অভ্যন্তরীণ চাপ মোকাবেলা করার অনুমতি দেয় - সাধারণ পরিষেবার অবস্থার বাইরে। 550 ডিগ্রী অনুমোদিত স্ট্রেস 40 MPa এ এবং 600 ডিগ্রী থেকে 15 MPa এ হ্রাস করা হয়, যা অনেক হিটার ডিজাইনের জন্য ক্রীপ ফেটে জীবন সীমাবদ্ধ করে। উচ্চ তাপমাত্রা পরিষেবার জন্য 316 শীথের প্রয়োজন ইঞ্জিনিয়ারদের অবশ্যই তাপ প্রবাহ এবং প্রাচীরের বেধ থেকে অভ্যন্তরীণ প্রাচীরের তাপমাত্রা গণনা করতে হবে, তারপর দেওয়ালের বেধ এবং অপারেটিং চাপ নির্বাচন করতে হবে যাতে ফলস্বরূপ হুপ স্ট্রেস পছন্দসই পরিষেবা জীবনের জন্য টেবিলে অনুমোদিত মান অতিক্রম না করে। এখানে বর্ণিত আর্কিটেকচারটি তাপমাত্রা, সময় এবং সুরক্ষার পরামিতিগুলির সাথে ক্রীপ ফাটার স্ট্রেসকে সংযুক্ত করে যাতে গ্রাহকরা 316টি এনকেসড হিটার তৈরি করতে পারেন যা ক্রীপ ব্যর্থতা ছাড়াই 100,000 ঘন্টা অবিচ্ছিন্নভাবে কাজ করবে।