ওয়েল্ডেড এন্ড ক্যাপ ক্লোজারে ফলন দেওয়ার আগে একটি 316 স্টেইনলেস স্টীলযুক্ত হিটিং টিউব কী সর্বোচ্চ অনুমোদিত কাজের চাপ সহ্য করে

ওয়েল্ড জয়েন্ট - টিউবুলার হিটার ডিজাইনে চাপের মধ্যে দুর্বল লিঙ্ক

316টি স্টেইনলেস স্টিলের চাদরযুক্ত বৈদ্যুতিক হিটিং টিউবের সর্বাধিক অনুমতিযোগ্য কাজের চাপ (MAWP) চাপযুক্ত সিস্টেমে ব্যবহৃত{1}}লাইন প্রক্রিয়া হিটার, উচ্চ চাপের অটোক্লেভ বা বাষ্প উত্পাদনকারী পাত্রগুলি কদাচিৎ সোজা টিউব প্রাচীর দ্বারা সীমাবদ্ধ। সবচেয়ে বড় স্ট্রেস ঘনত্বের উপাদান এবং ফলন বা ফাটতে সর্বনিম্ন মার্জিন, যাইহোক, ওয়েল্ডেড এন্ড ক্যাপ ক্লোজার যা অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের তার এবং ম্যাগনেসিয়াম অক্সাইড নিরোধককে আবদ্ধ করার জন্য খাপকে সিল করে। ঢালাই জ্যামিতি, অনুপ্রবেশের গভীরতা, তাপ প্রভাবিত অঞ্চলের (HAZ) নরম হওয়া এবং ঢালাই থেকে অবশিষ্ট স্ট্রেস ক্ষেত্রগুলি একত্রিত করে যে চাপে প্রান্তের ক্যাপটি বন্ধ হয়ে যায় বা ওয়েল্ডের কাছাকাছি খাপের প্রাচীরটি বিকৃত হয় তা নির্ধারণ করতে। এই নিবন্ধটি ওয়েল্ড ডিজাইনের মাপকাঠির উপর ভিত্তি করে 316 শীথযুক্ত হিটারগুলির নিরাপদ কাজের চাপ নির্ধারণের জন্য একটি পরিমাপযোগ্য পদ্ধতি উপস্থাপন করে, যা প্রকৌশলীকে গণনাযোগ্য সুরক্ষা কারণগুলির সাথে চাপযুক্ত অপারেশনের জন্য হিটারগুলিকে নির্দিষ্ট করার অনুমতি দেয়।

ওয়েল্ডেড এন্ড ক্যাপ জংশনে স্ট্রেস কনসেন্ট্রেশন মেকানিজম

সাধারণ 316 এনকেসড হিটার এন্ড ক্যাপ ক্লোজার হল একটি ফ্ল্যাট বা গম্বুজযুক্ত 316 স্টেইনলেস স্টিলের ডিস্ক যা ঢালাই করা হয় সোজা টিউবের খাপে। ঢালাই একটি ফিলেট ওয়েল্ড (টিউবের বাইরের ব্যাসকে ওভারল্যাপ করা) বা একটি বাট ওয়েল্ড (টিউবের প্রাচীরের সাথে ক্যাপের পুরুত্বের সাথে মিলে যাওয়া) হতে পারে। অভ্যন্তরীণ চাপের অধীনে টিউবের দেয়ালে চাপের বন্টন পাতলা-চাপ-পাত্র হুপ স্ট্রেস সূত্র দ্বারা দেওয়া হয়: \\sigma_{হুপ}={\\rm P}D_{mean}/ 2t যেখানে P হল অভ্যন্তরীণ চাপ, D_{mean} হল গড় ব্যাস এবং t হল প্রাচীরের পুরুত্ব৷ 1.5 মিমি প্রাচীর (মান ব্যাস 8.5 মিমি, t=1.5 মিমি) সহ একটি 10 ​​মিমি OD টিউবের জন্য 10 MPa (100 বার) তে হুপ স্ট্রেস মোটামুটি 28 MPa- 205 MPa এর 316 ফলন শক্তির নীচে, তবে আমরা দশটি উপাদানের ক্ষেত্রফলের উপর তিনটি সুরক্ষা বা 7 উপাদান বৃদ্ধি করি৷ প্রথমত, ওয়েল্ড টো (ওয়েল্ড মেটাল এবং টিউব পৃষ্ঠের মধ্যে ছেদ) একটি জ্যামিতিক খাঁজ তৈরি করে যার একটি স্ট্রেস কনসেন্ট্রেশন ফ্যাক্টর (K t) সাধারণত 2.5 থেকে 4.0 পর্যন্ত হয়, যা ওয়েল্ড প্রোফাইলের উপর নির্ভর করে। দ্বিতীয়ত, কাছাকাছি ঢালাই তাপ প্রভাবিত অঞ্চলে (HAZ) শস্য মোটা হওয়া এবং ঠান্ডা কাজের ক্ষতির কারণে ফলন শক্তি হ্রাস পেয়েছে, যা 205 MPa থেকে কম নিয়ন্ত্রিত ওয়েল্ডে 150-170 MPa পর্যন্ত হয়েছে। তৃতীয়ত, ওয়েল্ড কুলিংয়ের অবশিষ্ট প্রসার্য চাপ, সাধারণত 100-200 MPa, প্রয়োগকৃত চাপের চাপে যোগ করে এবং তাত্ত্বিক টিউব ফাটানোর চাপের নীচে চাপেও স্থানীয় মোট চাপের ফলন ছাড়িয়ে যেতে পারে। ফলাফল হল যে ঢালাই করা শেষ ক্যাপ জয়েন্টটি সাধারণত চাপের 30-50% চাপে ভেঙে পড়ে যা সরল নল অংশে ফলন ঘটায়।

ওয়েল্ড জ্যামিতি এবং গুণমান স্তরের উপর ভিত্তি করে পরিমাণগত চাপ রেটিং

316 এনকেসড হিটারের একটি ঢালাই শেষ ক্যাপ রয়েছে এবং নিরাপদ অপারেটিং চাপ ওয়েল্ড জ্যামিতি এবং ঢালাই অনুপ্রবেশের গুণমান দ্বারা নির্ধারিত হয়। হিটার উৎপাদনে ঢালাই সাধারণত তিন প্রকারে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়। অপর্যাপ্ত অনুপ্রবেশ সহ একটি ন্যূনতম ফিলেট ওয়েল্ড (ওয়েল্ড লেগ দৈর্ঘ্য 0.7 x টিউব প্রাচীর বেধ) সর্বনিম্ন চাপের রেটিং দেয়, সাধারণত হিটারটিকে 2-3 MPa (20-30 বার) এ সীমাবদ্ধ করে, এমনকি যদি টিউব নিজেই 15-20 MPa সহ্য করতে সক্ষম হয়। মসৃণ কনট্যুর সহ একটি সম্পূর্ণ অনুপ্রবেশ বাট ওয়েল্ড এবং কোন আন্ডারকাট নেই, যার পরে ঢালাই পরবর্তী স্ট্রেস রিলিফ স্ট্রেট টিউব রেটিং এর 70-80% পর্যন্ত চাপের রেটিং পেতে পারে। মূল পরামিতি হল ওয়েল্ড জয়েন্টের কার্যকারিতা ফ্যাক্টর যা চাপ জাহাজের কোডে (যেমন ASME সেকশন VIII, বিভাগ 1) বেস মেটাল শক্তির সাথে জোড়ের শক্তির অনুপাত হিসাবে বর্ণনা করা হয়েছে। রেডিওগ্রাফ করা সম্পূর্ণ পেনিট্রেশন ওয়েল্ডের জন্য সাধারণ জয়েন্টের কার্যকারিতা ০.৮৫ থেকে ১.০০। রেডিওগ্রাফিক পরিদর্শন ব্যতীত ফিলেট ওয়েল্ডের দক্ষতা 0.50-0.65 এ হ্রাস পেয়েছে। এই ফ্যাক্টরগুলিকে প্রচলিত 10 মিমি OD x 1.5 মিমি প্রাচীর 316 শীথের জন্য সর্বাধিক অনুমোদিত কাজের চাপে অনুবাদ করা হয়েছে 3.0 এর সুরক্ষা ফ্যাক্টর সহ ঘরের তাপমাত্রায় ফলনের উপর ভিত্তি করে।

জোড়ের ধরন জোড় যুগ্ম দক্ষতা পরিদর্শন পদ্ধতি পোস্ট ওয়েল্ড হিট ট্রিটমেন্ট MAWP @ 20 ডিগ্রি (MPa / বার) MAWP @ 200 ডিগ্রি (MPa / বার, শক্তি হ্রাসের জন্য নির্ধারিত) পরিষেবা অ্যাপ্লিকেশন প্রস্তাবিত
0.35 ন্যূনতম ফিললেট, আংশিক অনুপ্রবেশ শুধুমাত্র দৃশ্যমান নয় 2.5 MPa (25 বার) 1.8 MPa (18 বার) খোলা ট্যাঙ্ক, নিম্নচাপ সঞ্চালন হিটার
স্ট্যান্ডার্ড ফিললেট পায়ের দৈর্ঘ্য সম্পূর্ণ 0.50 ভিজ্যুয়াল + ডাই পেনিট্রান্ট নয় 3.5 MPa (35 বার) 2.5 MPa (25 বার) জল/গ্লাইকল সিস্টেম, মাঝারি চাপ
সম্পূর্ণ পেনিট্রেশন বাট ওয়েল্ড, গ্রাউন্ড মসৃণ 0.70 ডাই পেনিট্রান্ট + রেডিওগ্রাফি (স্পট) স্ট্রেস রিলিফ (400 ডিগ্রি, 1h) 5.0 MPa (50 বার) 3.5 MPa (35 বার) উচ্চ চাপ প্রক্রিয়া হিটার, হাইড্রোলিক সিস্টেম
ব্যাকিং রিং সহ সম্পূর্ণ পেনিট্রেশন বাট ওয়েল্ড 0.85 100 % রেডিওগ্রাফি ফুল সলিউশন অ্যানিলিং (1040 ডিগ্রী + নিভেন). 6.0 MPa (60 বার). 4.2 MPa (42 বার)। অটোক্লেভ, সুপারহিটেড ওয়াটার, স্টিম
গম্বুজযুক্ত প্রান্তের ক্যাপ (অখণ্ড, কোন ঢালাই নেই) 1.00 N/A (বিজোড়) N/A (যেমন-আঁকানো বা অ্যানিল করা হয়েছে) 7.5 MPa (75 বার) 5.2 MPa (52 বার) সর্বোচ্চ চাপ রেটিং বিশেষত্ব নকশা
MAWP এবং ক্রীপ রাপচার বিবেচনায় তাপমাত্রার প্রভাব

উপরের সারণীতে চাপের রেটিংগুলি ঘরের তাপমাত্রায় পরিষেবার জন্য. 316 স্টেইনলেস স্টিলের উচ্চতর তাপমাত্রায় অনেক কম ফলন শক্তি এবং ক্রীপ প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে। 100 ডিগ্রির জন্য ফলনের শক্তি প্রায় 5-10%, 200 ডিগ্রির জন্য প্রায় 15-20%, 300 ডিগ্রির জন্য প্রায় 30-35% এবং 400 ডিগ্রির জন্য প্রায় 45-55% কম হয়। উচ্চ তাপমাত্রায় চাপ পরিষেবার জন্য হিটারগুলির জন্য, MAWP তাপমাত্রায় ফলন শক্তির অনুপাত ব্যবহার করে স্বাভাবিক তাপমাত্রায় শক্তি উত্পাদন করতে হবে। আরও গুরুত্বপূর্ণ, 450 ডিগ্রির বেশি তাপমাত্রায় ক্রমাগত অপারেশনের জন্য (এনকেসড হিটারে অস্বাভাবিক তবে গ্যাস গরম করার অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ধারণা করা যায়), ফলন না হয়ে ক্রীপ ফেটে যাওয়া সীমিত সমস্যা হয়ে দাঁড়ায়। 500 ডিগ্রীতে 316 স্টেইনলেস স্টিলের 10,000-ঘন্টা ক্রীপ ফাটানোর শক্তি প্রায় 100 থেকে 120 MPa, প্রায় 140 MPa এর ফলন শক্তির তুলনায়। একটি হিটারের জন্য একটি সাধারণ ডিজাইনের চাপের জন্য (উৎপাদনে 3.0 এর নিরাপত্তা ফ্যাক্টর সহ), 500 ডিগ্রীতে অনুমোদিত স্ট্রেস 140/3=47 MPa হয়ে যায়, কিন্তু 500 ডিগ্রিতে 10,000 ঘন্টার জন্য ক্রীপ ফাটল স্ট্রেস মোটামুটি 100 MPa- তাই ক্রীপ ডমিনেট করে না। যাইহোক, 550 ডিগ্রীতে 10,000 ঘন্টা ক্রীপ ফেটে যাওয়ার শক্তি 60-70 MPa-এ নেমে আসে, যা ডিজাইনের চাপের চেয়ে কম হতে পারে। যদি একজন প্রকৌশলী 400 ডিগ্রির উপরে চাপ পরিষেবার জন্য নির্দিষ্ট করে থাকেন, তাহলে তাকে অবশ্যই ক্রপ ফাটল ডেটার জন্য অনুরোধ করতে হবে বা আরও কমিয়ে দিতে হবে।

ওয়েল্ড অখণ্ডতা এবং চাপ ধারণ নিশ্চিত করার পদ্ধতি

চাপের নকশা সহ হিটারের ঢালাই করা শেষ ক্যাপগুলির যাচাইকরণের জন্য, চাপের রেটিং প্রয়োজন অনুসারে স্থাপন করার জন্য চারটি পদ্ধতি ব্যবহার করা হয়। প্রথম এবং সবচেয়ে সুনির্দিষ্ট হল হাইড্রোস্ট্যাটিক প্রুফ টেস্টিং। হিটারটি জল বা তেল দিয়ে 1.5× MAWP-এ চাপ দেওয়া হয় এবং চাপ কমে যাওয়া বা স্পষ্ট ফুটো হওয়ার জন্য 10-30 মিনিট ধরে রাখা হয়। এই পরীক্ষাটি হিটারের জন্য ক্ষতিকর (অভ্যন্তরীণ MgO আর্দ্রতা শোষণ করবে যদি কোনো ফুটো হয়, এমনকি সামান্যও ঘটে) এবং সাধারণত উৎপাদন হিটারের পরিবর্তে নমুনা ইউনিটে করা হয়। দ্বিতীয় পদ্ধতি হল একটি হিলিয়াম লিক পরীক্ষা। হিটারটিকে হিলিয়াম দিয়ে চাপ দেওয়া হয় এবং ভর স্পেকট্রোমিটারের সাথে সংযুক্ত একটি ভ্যাকুয়াম চেম্বারে রাখা হয়। 1×10⁻⁷ mbar·L/s এর কম একটি ফুটো হার উচ্চ চাপ পরিষেবার জন্য উপযুক্ত একটি হারমেটিক সীল নির্দেশ করে। তৃতীয় পদ্ধতিতে অসম্পূর্ণ অনুপ্রবেশ, পোরোসিটি বা ফিসারের জন্য জোড়ের রেডিওগ্রাফিক মূল্যায়ন জড়িত। প্রতিটি হিটারে 100% রেডিওগ্রাফি এবং হিলিয়াম লিক পরীক্ষার সংমিশ্রণ সমালোচনামূলক অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে সর্বাধিক বিশ্বাস সরবরাহ করে। চতুর্থ পদ্ধতিটি হল প্রতিটি উৎপাদন লট থেকে একটি নমুনা ঢালাইয়ের ধাতব ক্রস{15}}বিভাগ করা যাতে প্রবেশের গভীরতা পরিমাপ করা হয় এবং HAZ ফাটল বা ফিউশনের অনুপস্থিতি পরীক্ষা করা হয়। প্রেসারাইজড সিস্টেমের জন্য হিটার চান এমন গ্রাহকদের জন্য, একটি নির্দিষ্ট ওয়েল্ড টেকনিক যোগ্যতার সাথে সামঞ্জস্যের একটি শংসাপত্র (যেমন, ASME সেকশন IX) প্রয়োগযোগ্য মানের নিশ্চয়তা প্রদান করে।

ওয়েল্ড ডিস্ট্রেস ফিল্ড ইন্ডিকেটর এবং ওভার প্রেসার ব্যর্থতার মোড

MAWP-এর চেয়ে বেশি অভ্যন্তরীণ চাপের শিকার একটি 316 এনকেসড হিটার ঢালাই নকশা এবং চাপের উপর নির্ভর করে তিনটি উপায়ের একটিতে ব্যর্থ হবে। প্রথমটি হল জোড়ের পায়ের পাতায় ধীরে ধীরে ফলন পাওয়া, যা ওয়েল্ডের অবিলম্বে ঢালাইয়ের নিকটবর্তী, কিন্তু ফুটো ছাড়াই স্থায়ী বুলগ বা খাপের বিকৃতি দ্বারা প্রমাণিত হয়। এই অবস্থাটি ইঙ্গিত করে যে হিটারটি অতিরিক্ত চাপে পড়েছে তবে এখনও পরিষেবাতে থাকতে পারে, তবে স্ফীতির ঠান্ডা কাজকারী উপাদান স্ট্রেস জারা ক্র্যাকিংয়ের জন্য বেশি সংবেদনশীল। দ্বিতীয় মোড হল ঢালাই বিচ্ছিন্নতা, যেখানে ঢালাই নিজেই ভেঙে যায় এবং শেষ ক্যাপটি টিউব থেকে বেরিয়ে আসে। এটি সাধারণত জোড় ধাতু বা HAZ এর মাধ্যমে একটি ভঙ্গুর ফ্র্যাকচার হয় যা পূর্বে স্পষ্ট বিকৃতি ছাড়াই দ্রুত ঘটে। তৃতীয় মোড হল একটি জোড় ছিদ্র ত্রুটি থেকে পিনহোল লিকিং। যখন হিটারে চাপ দেওয়া হয় তখন এটি সাধারণত গ্যাস বা তরলের একটি সূক্ষ্ম প্রবাহ। ঢালাইয়ের চারপাশে মরিচা-রঙের দাগের উপস্থিতি (জলীয় তরলগুলির জন্য) বা কার্বোনাসিয়াস জমা (জৈব তরলগুলির জন্য) ইন-সার্ভিস হিটারগুলির জন্য মাঝারি লিকিংয়ের ইতিহাসের পরামর্শ দিতে পারে। পাম্প ডেডহেড বা বন্ধ ভালভের মতো পরিচিত অতিরিক্ত চাপের জন্য সংবেদনশীল যে কোনও হিটারকে অবশ্যই হাইড্রোস্ট্যাটিক পরীক্ষার দ্বারা পুনরায় প্রত্যয়িত করতে হবে বা কোনও সুস্পষ্ট ক্ষতি না হলে প্রতিস্থাপন করতে হবে।

উপসংহার: চাপ হিসেবে ওয়েল্ড ডিজাইন নির্ধারণ করা{0}}নিয়ন্ত্রণ বৈশিষ্ট্য

চাপযুক্ত সিস্টেমে ব্যবহৃত 316 স্টেইনলেস স্টীলযুক্ত হিটিং টিউবগুলির জন্য, টিউব প্রাচীর সর্বাধিক অনুমোদিত অপারেটিং চাপের জন্য সীমাবদ্ধ ফ্যাক্টর নয়; বরং, এটা ঢালাই শেষ টুপি বন্ধ. আংশিক অনুপ্রবেশ সহ একটি ছোট ফিললেট ওয়েল্ডের নিরাপদ কার্যকারিতা 2-3 MPa (20-30 বার) এর মধ্যে সীমাবদ্ধ, তবে একটি সম্পূর্ণ-অনুপ্রবেশ বাট ঢালাই, রেডিওগ্রাফিকভাবে পরিদর্শন করা এবং চাপমুক্ত, 5-6 MPa (50-60 বার) এ পৌঁছায়। উচ্চ তাপমাত্রায় 6 MPa (60 বার) এর বেশি চাপের প্রয়োজনের অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য, বিজোড় ক্যাপ ডিজাইন (টিউব থেকেই তৈরি, আলাদা ওয়েল্ড ছাড়াই গম্বুজ প্রান্ত) নির্দিষ্ট করা উচিত, তবে সেগুলি আরও ব্যয়বহুল এবং উত্পাদনের প্রাপ্যতা সীমিত। হিটার কেনার সময়, প্রকৌশলীদের ঢালাইয়ের ধরন, পরিদর্শন পদ্ধতি এবং চাপ পরিষেবার জন্য ঢালাই তাপ চিকিত্সার পোস্ট- সংক্রান্ত ডকুমেন্টেশন প্রয়োজন। বর্তমান পদ্ধতিটি ক্রেতাদের 316টি চাদরযুক্ত হিটার নির্বাচন করতে দেয় যা জোড়ের জ্যামিতি এবং গুণমানের স্তরকে পরিমাপযোগ্য চাপ রেটিংগুলির সাথে যুক্ত করে ওয়েল্ডে ফলন ছাড়াই প্রয়োজনীয় অভ্যন্তরীণ চাপকে নিরাপদে মিটমাট করতে পারে যা ফুটো থেকে বিস্ফোরক শেষ ক্যাপ বিচ্ছেদ পর্যন্ত, অর্থাৎ, বিপর্যয়মূলক ব্যর্থতার মোড।