এই সারসংক্ষেপে হাইড্রোজেন বিতরণের জন্য পাইপিং সিস্টেমের নিরাপদ নকশার বিষয়ে সুপারিশসমূহ প্রদান করা হয়েছে।
হাইড্রোজেন একটি অত্যন্ত উদ্বায়ী তরল যার লিক হওয়ার প্রবণতা খুব বেশি। এটি এই প্রবণতাগুলোর এক অত্যন্ত বিপজ্জনক ও মারাত্মক সংমিশ্রণ, এমন একটি উদ্বায়ী তরল যাকে নিয়ন্ত্রণ করা কঠিন। উপকরণ, গ্যাসকেট ও সিল বেছে নেওয়ার সময়, সেইসাথে এই ধরনের সিস্টেমের নকশার বৈশিষ্ট্যগুলো নির্ধারণের সময় এই প্রবণতাগুলো বিবেচনা করতে হবে। এই আলোচনার মূল বিষয় হলো গ্যাসীয় H2-এর বণ্টন সম্পর্কিত বিষয়গুলো, H2-এর উৎপাদন, তরল H2 বা তরল H2 নয় (ডান পাশের সাইডবার দেখুন)।
হাইড্রোজেন এবং H2-বায়ুর মিশ্রণ বুঝতে আপনাকে সাহায্য করার জন্য এখানে কয়েকটি গুরুত্বপূর্ণ বিষয় তুলে ধরা হলো। হাইড্রোজেন দুইভাবে দহন হয়: দহন এবং বিস্ফোরণ।
ডিফ্ল্যাগ্রেশন। ডিফ্ল্যাগ্রেশন হলো দহনের একটি সাধারণ পদ্ধতি, যেখানে শিখা শব্দের চেয়ে কম গতিতে মিশ্রণের মধ্যে দিয়ে যায়। এটি ঘটে, উদাহরণস্বরূপ, যখন হাইড্রোজেন-বায়ু মিশ্রণের একটি মুক্ত মেঘকে একটি ছোট প্রজ্বলন উৎস দ্বারা প্রজ্বলিত করা হয়। এক্ষেত্রে, শিখাটি প্রতি সেকেন্ডে দশ থেকে কয়েকশ ফুট গতিতে চলে। উত্তপ্ত গ্যাসের দ্রুত প্রসারণ চাপ তরঙ্গ তৈরি করে, যার শক্তি মেঘের আকারের সমানুপাতিক। কিছু ক্ষেত্রে, এই অভিঘাত তরঙ্গের শক্তি এর পথে থাকা ভবন কাঠামো এবং অন্যান্য বস্তুর ক্ষতি করার এবং আঘাতের কারণ হওয়ার জন্য যথেষ্ট হতে পারে।
বিস্ফোরিত হয়। যখন এটি বিস্ফোরিত হয়, তখন শিখা এবং অভিঘাত তরঙ্গ অতিশব্দিক গতিতে মিশ্রণের মধ্য দিয়ে ছড়িয়ে পড়ে। একটি বিস্ফোরণ তরঙ্গে চাপের অনুপাত একটি সাধারণ বিস্ফোরণের চেয়ে অনেক বেশি। বর্ধিত শক্তির কারণে, এই বিস্ফোরণ মানুষ, ভবন এবং কাছাকাছি থাকা বস্তুগুলোর জন্য আরও বেশি বিপজ্জনক। একটি আবদ্ধ স্থানে প্রজ্বলিত হলে সাধারণ দহন একটি বিস্ফোরণ ঘটায়। এই ধরনের সংকীর্ণ স্থানে, ন্যূনতম শক্তি দিয়েই প্রজ্বলন ঘটানো সম্ভব। কিন্তু একটি অসীম স্থানে হাইড্রোজেন-বায়ু মিশ্রণের বিস্ফোরণের জন্য, আরও শক্তিশালী একটি প্রজ্বলন উৎসের প্রয়োজন হয়।
হাইড্রোজেন-বায়ু মিশ্রণে বিস্ফোরণ তরঙ্গের উভয় পাশের চাপের অনুপাত প্রায় ২০। বায়ুমণ্ডলীয় চাপে, ২০ অনুপাতের মান হলো ৩০০ পিএসআই। যখন এই চাপ তরঙ্গ কোনো স্থির বস্তুর সাথে সংঘর্ষে লিপ্ত হয়, তখন চাপের অনুপাত বেড়ে ৪০-৬০ হয়ে যায়। এটি একটি স্থির প্রতিবন্ধক থেকে চাপ তরঙ্গের প্রতিফলনের কারণে ঘটে থাকে।
লিক হওয়ার প্রবণতা। এর কম সান্দ্রতা এবং কম আণবিক ওজনের কারণে, H2 গ্যাসের লিক হওয়ার এবং এমনকি বিভিন্ন পদার্থের মধ্যে প্রবেশ বা ভেদ করার উচ্চ প্রবণতা রয়েছে।
হাইড্রোজেন প্রাকৃতিক গ্যাসের চেয়ে ৮ গুণ, বাতাসের চেয়ে ১৪ গুণ, প্রোপেনের চেয়ে ২২ গুণ এবং গ্যাসোলিন বাষ্পের চেয়ে ৫৭ গুণ হালকা। এর মানে হলো, বাইরে স্থাপন করা হলে H2 গ্যাস দ্রুত উপরে উঠে ছড়িয়ে পড়ে, ফলে সামান্য ছিদ্রের চিহ্নও আর বোঝা যায় না। কিন্তু এটি একটি দ্বিধারী তলোয়ারের মতোও হতে পারে। ঝালাই করার আগে ছিদ্র শনাক্তকরণ সমীক্ষা ছাড়া, বাইরে স্থাপিত কোনো স্থাপনায় H2 ছিদ্রের উপরে বা বায়ুপ্রবাহের দিকে ঝালাইয়ের কাজ করতে গেলে বিস্ফোরণ ঘটতে পারে। একটি আবদ্ধ স্থানে, H2 গ্যাস ছাদ থেকে উপরে উঠে জমা হতে পারে, যার ফলে মাটির কাছাকাছি থাকা দাহ্য উৎসের সংস্পর্শে আসার সম্ভাবনা বেড়ে যাওয়ার আগে এটি প্রচুর পরিমাণে জমা হতে পারে।
আকস্মিক অগ্নিকাণ্ড। স্বতঃপ্রজ্বলন হলো এমন একটি ঘটনা যেখানে গ্যাস বা বাষ্পের কোনো মিশ্রণ কোনো বাহ্যিক প্রজ্বলন উৎস ছাড়াই স্বতঃস্ফূর্তভাবে জ্বলে ওঠে। এটি “স্বতঃস্ফূর্ত দহন” বা “স্বতঃস্ফূর্ত দহন” নামেও পরিচিত। স্বতঃপ্রজ্বলন চাপের উপর নয়, বরং তাপমাত্রার উপর নির্ভর করে।
স্বতঃপ্রজ্বলন তাপমাত্রা হলো সেই সর্বনিম্ন তাপমাত্রা, যে তাপমাত্রায় কোনো জ্বালানি বায়ু বা জারক পদার্থের সংস্পর্শে এলে, কোনো বাহ্যিক প্রজ্বলন উৎস ছাড়াই, প্রজ্বলনের পূর্বে স্বতঃস্ফূর্তভাবে জ্বলে ওঠে। একটি একক পাউডারের স্বতঃপ্রজ্বলন তাপমাত্রা হলো সেই তাপমাত্রা, যে তাপমাত্রায় এটি কোনো জারক পদার্থের অনুপস্থিতিতে স্বতঃস্ফূর্তভাবে জ্বলে ওঠে। বায়ুতে গ্যাসীয় H2-এর স্বতঃপ্রজ্বলন তাপমাত্রা হলো ৫৮৫°C।
প্রজ্বলন শক্তি হলো কোনো দাহ্য মিশ্রণের মধ্য দিয়ে শিখার বিস্তার শুরু করার জন্য প্রয়োজনীয় শক্তি। ন্যূনতম প্রজ্বলন শক্তি হলো একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রা ও চাপে কোনো বিশেষ দাহ্য মিশ্রণকে প্রজ্বলিত করার জন্য প্রয়োজনীয় সর্বনিম্ন শক্তি। ১ atm বায়ুচাপে গ্যাসীয় H2-এর জন্য ন্যূনতম স্ফুলিঙ্গ প্রজ্বলন শক্তি = ১.৯ × ১০–৮ BTU (০.০২ mJ)।
বিস্ফোরক সীমা হলো বাতাসে বা অক্সিজেনে থাকা বাষ্প, কুয়াশা বা ধূলিকণার সর্বোচ্চ ও সর্বনিম্ন ঘনত্ব, যে ঘনত্বে বিস্ফোরণ ঘটে। পারিপার্শ্বিক পরিবেশের আকার ও জ্যামিতি এবং জ্বালানির ঘনত্ব এই সীমা নিয়ন্ত্রণ করে। “বিস্ফোরণ সীমা” কথাটিকে কখনও কখনও “বিস্ফোরণ সীমা”-এর প্রতিশব্দ হিসেবে ব্যবহার করা হয়।
বাতাসে H2 মিশ্রণের বিস্ফোরক সীমা হলো ১৮.৩ ভলিউম% (নিম্ন সীমা) এবং ৫৯ ভলিউম% (উচ্চ সীমা)।
পাইপিং সিস্টেম ডিজাইন করার সময় (চিত্র 1), প্রথম ধাপ হল প্রতিটি ধরণের তরলের জন্য প্রয়োজনীয় নির্মাণ সামগ্রী নির্ধারণ করা। এবং প্রতিটি তরলকে ASME B31.3 অনুচ্ছেদ 300(b)(1) অনুসারে শ্রেণীবদ্ধ করা হবে যেখানে বলা হয়েছে, "মালিক ক্লাস D, M, উচ্চ চাপ, এবং উচ্চ বিশুদ্ধতার পাইপিং নির্ধারণের জন্য এবং একটি নির্দিষ্ট মানের সিস্টেম ব্যবহার করা উচিত কিনা তা নির্ধারণের জন্যও দায়ী।"
তরলের শ্রেণিবিভাগ পরীক্ষার মাত্রা ও প্রয়োজনীয় পরীক্ষার ধরন, সেইসাথে তরলের শ্রেণীর উপর ভিত্তি করে আরও অনেক প্রয়োজনীয়তা নির্ধারণ করে। এই দায়িত্ব সাধারণত মালিকের প্রকৌশল বিভাগ বা কোনো আউটসোর্সড প্রকৌশলীর উপর বর্তায়।
যদিও বি৩১.৩ প্রসেস পাইপিং কোডটি কোনো নির্দিষ্ট তরলের জন্য কোন উপাদান ব্যবহার করতে হবে তা মালিককে বলে না, তবে এটি শক্তি, পুরুত্ব এবং উপাদান সংযোগের প্রয়োজনীয়তা সম্পর্কে নির্দেশনা প্রদান করে। এছাড়াও কোডটির ভূমিকায় দুটি বিবৃতি রয়েছে যা স্পষ্টভাবে উল্লেখ করে:
এবং উপরের প্রথম অনুচ্ছেদ, অনুচ্ছেদ B31.3, 300(b)(1) এর উপর বিস্তারিত আলোচনা করুন: “একটি পাইপলাইন স্থাপনের মালিক এই কোড মেনে চলার জন্য এবং সমস্ত তরল পরিচালনা বা প্রক্রিয়ার নকশা, নির্মাণ, পরিদর্শন এবং পরীক্ষার প্রয়োজনীয়তা প্রতিষ্ঠার জন্য সম্পূর্ণরূপে দায়ী, যার অংশ হলো পাইপলাইন।” সুতরাং, দায়বদ্ধতার জন্য কিছু প্রাথমিক নিয়ম এবং তরল পরিষেবা বিভাগগুলি সংজ্ঞায়িত করার প্রয়োজনীয়তা নির্ধারণের পরে, আসুন দেখি হাইড্রোজেন গ্যাস কোথায় খাপ খায়।
যেহেতু হাইড্রোজেন গ্যাস একটি উদ্বায়ী তরল এবং এতে ছিদ্র হওয়ার সম্ভাবনা থাকে, তাই তরল পরিষেবার জন্য হাইড্রোজেন গ্যাসকে B31.3 বিভাগের অধীনে একটি সাধারণ তরল অথবা ক্লাস M তরল হিসেবে বিবেচনা করা যেতে পারে। উপরে যেমন বলা হয়েছে, তরল পরিচালনার শ্রেণিবিন্যাস মালিকের একটি আবশ্যিক বিষয়, যদি তা B31.3-এর অনুচ্ছেদ ৩. 300.2-এর “হাইড্রোলিক পরিষেবা” অংশের সংজ্ঞাসমূহে বর্ণিত নির্বাচিত বিভাগগুলোর নির্দেশিকা পূরণ করে। সাধারণ তরল পরিষেবা এবং ক্লাস M তরল পরিষেবার সংজ্ঞা নিচে দেওয়া হলো:
সাধারণ তরল পরিষেবা: এই কোডের অধীনস্থ অধিকাংশ পাইপিংয়ের ক্ষেত্রে প্রযোজ্য তরল পরিষেবা, অর্থাৎ যা ক্লাস D, M, উচ্চ তাপমাত্রা, উচ্চ চাপ বা উচ্চ তরল পরিচ্ছন্নতার নিয়মাবলীর অধীন নয়।
(1) তরলটির বিষাক্ততা এতটাই বেশি যে, ছিদ্রের কারণে খুব অল্প পরিমাণ তরলের সংস্পর্শে এলেও, শ্বাস-প্রশ্বাসের মাধ্যমে বা সংস্পর্শে আসার ফলে যে ব্যক্তির গুরুতর স্থায়ী ক্ষতি হতে পারে, এমনকি তাৎক্ষণিক পুনরুদ্ধারের ব্যবস্থা নেওয়া হলেও।
(2) পাইপলাইনের নকশা, অভিজ্ঞতা, অপারেটিং অবস্থা এবং অবস্থান বিবেচনা করার পর, মালিক এই সিদ্ধান্তে উপনীত হন যে তরলের স্বাভাবিক ব্যবহারের জন্য প্রয়োজনীয়তাগুলি কর্মীদের সংস্পর্শ থেকে রক্ষা করার জন্য প্রয়োজনীয় বায়ুরোধীতা প্রদানের জন্য যথেষ্ট নয়। ”
M-এর উপরোক্ত সংজ্ঞায়, হাইড্রোজেন গ্যাস অনুচ্ছেদ (1)-এর মানদণ্ড পূরণ করে না কারণ এটিকে বিষাক্ত তরল হিসাবে বিবেচনা করা হয় না। যাইহোক, উপধারা (2) প্রয়োগ করে, কোডটি "...পাইপিং ডিজাইন, অভিজ্ঞতা, অপারেটিং শর্ত এবং অবস্থান..."-এর যথাযথ বিবেচনার পর হাইড্রোলিক সিস্টেমগুলিকে ক্লাস M-এ শ্রেণীবদ্ধ করার অনুমতি দেয়। মালিক স্বাভাবিক তরল হ্যান্ডলিং নির্ধারণের অনুমতি দেয়। হাইড্রোজেন গ্যাস পাইপিং সিস্টেমের ডিজাইন, নির্মাণ, পরিদর্শন এবং পরীক্ষার ক্ষেত্রে উচ্চতর স্তরের অখণ্ডতার প্রয়োজনীয়তা পূরণের জন্য এই শর্তগুলি অপর্যাপ্ত।
উচ্চ তাপমাত্রা হাইড্রোজেন ক্ষয় (HTHA) নিয়ে আলোচনা করার আগে অনুগ্রহ করে সারণি ১ দেখুন। এই সারণিতে বিভিন্ন কোড, মান এবং প্রবিধান তালিকাভুক্ত করা হয়েছে, যার মধ্যে হাইড্রোজেন এমব্রিটলমেন্ট (HE) বিষয়ক ছয়টি নথি অন্তর্ভুক্ত রয়েছে। HE হলো একটি সাধারণ ক্ষয়জনিত অস্বাভাবিকতা, যার মধ্যে HTHA-ও অন্তর্ভুক্ত। OH নিম্ন এবং উচ্চ উভয় তাপমাত্রায়ই ঘটতে পারে। এটিকে এক প্রকার ক্ষয় হিসেবে বিবেচনা করা হয়, যা বিভিন্ন উপায়ে শুরু হতে পারে এবং বিস্তৃত পরিসরের পদার্থকেও প্রভাবিত করতে পারে।
HE-এর বিভিন্ন রূপ রয়েছে, যেগুলোকে হাইড্রোজেন ক্র্যাকিং (HAC), হাইড্রোজেন স্ট্রেস ক্র্যাকিং (HSC), স্ট্রেস করোশন ক্র্যাকিং (SCC), হাইড্রোজেন করোশন ক্র্যাকিং (HACC), হাইড্রোজেন বাবলিং (HB), হাইড্রোজেন ক্র্যাকিং (HIC), স্ট্রেস ওরিয়েন্টেড হাইড্রোজেন ক্র্যাকিং (SOHIC), প্রগ্রেসিভ ক্র্যাকিং (SWC), সালফাইড স্ট্রেস ক্র্যাকিং (SSC), সফট জোন ক্র্যাকিং (SZC), এবং উচ্চ তাপমাত্রা হাইড্রোজেন করোশন (HTHA)-তে ভাগ করা যায়।
এর সহজতম রূপে, হাইড্রোজেন এমব্রিটলমেন্ট হলো ধাতব কণার সীমানা ধ্বংসের একটি প্রক্রিয়া, যার ফলে পারমাণবিক হাইড্রোজেনের অনুপ্রবেশের কারণে নমনীয়তা হ্রাস পায়। এটি বিভিন্ন উপায়ে ঘটে এবং আংশিকভাবে তাদের নিজ নিজ নাম দ্বারা সংজ্ঞায়িত হয়, যেমন HTHA, যেখানে এমব্রিটলমেন্টের জন্য একই সাথে উচ্চ তাপমাত্রা এবং উচ্চ চাপের হাইড্রোজেনের প্রয়োজন হয়, এবং SSC, যেখানে পারমাণবিক হাইড্রোজেন বদ্ধ-গ্যাস হিসেবে উৎপন্ন হয় এবং অ্যাসিড ক্ষয়ের কারণে হাইড্রোজেন ধাতব আবরণে প্রবেশ করে, যা ভঙ্গুরতার কারণ হতে পারে। কিন্তু সামগ্রিক ফলাফল উপরে বর্ণিত হাইড্রোজেন এমব্রিটলমেন্টের সমস্ত ক্ষেত্রের মতোই, যেখানে এমব্রিটলমেন্টের কারণে ধাতুর শক্তি তার অনুমোদিত পীড়ন সীমার নিচে নেমে আসে, যা তরলের উদ্বায়িতার কারণে একটি সম্ভাব্য বিপর্যয়কর ঘটনার ক্ষেত্র প্রস্তুত করে।
দেয়ালের পুরুত্ব এবং যান্ত্রিক জোড়ের কার্যকারিতা ছাড়াও, H2 গ্যাস পরিষেবার জন্য উপকরণ নির্বাচন করার সময় দুটি প্রধান বিষয় বিবেচনা করতে হয়: ১. উচ্চ তাপমাত্রার হাইড্রোজেনের (HTHA) সংস্পর্শ এবং ২. সম্ভাব্য ফুটো হওয়ার বিষয়ে গুরুতর উদ্বেগ। উভয় বিষয়ই বর্তমানে আলোচনার অধীনে রয়েছে।
আণবিক হাইড্রোজেনের বিপরীতে, পারমাণবিক হাইড্রোজেন প্রসারিত হতে পারে, যা হাইড্রোজেনকে উচ্চ তাপমাত্রা এবং চাপের সংস্পর্শে নিয়ে আসে এবং সম্ভাব্য HTHA-এর ভিত্তি তৈরি করে। এই পরিস্থিতিতে, পারমাণবিক হাইড্রোজেন কার্বন স্টিলের পাইপিং উপকরণ বা সরঞ্জামের মধ্যে ছড়িয়ে পড়তে পারে, যেখানে এটি ধাতব দ্রবণে থাকা কার্বনের সাথে বিক্রিয়া করে কণার সীমানায় মিথেন গ্যাস তৈরি করে। বের হতে না পেরে, গ্যাসটি প্রসারিত হয়, যা পাইপ বা পাত্রের দেয়ালে ফাটল এবং চিড় তৈরি করে – এটাই HTGA। চিত্র ২-এ আপনি HTHA-এর ফলাফল স্পষ্টভাবে দেখতে পারেন, যেখানে ৮ ইঞ্চি দেয়ালে ফাটল এবং চিড় দৃশ্যমান। এটি নমিনাল সাইজ (NPS) পাইপের সেই অংশ যা এই পরিস্থিতিতে ব্যর্থ হয়।
যখন অপারেটিং তাপমাত্রা ৫০০°F-এর নিচে বজায় রাখা হয়, তখন হাইড্রোজেন পরিষেবার জন্য কার্বন স্টিল ব্যবহার করা যেতে পারে। উপরে যেমন উল্লেখ করা হয়েছে, হাইড্রোজেন গ্যাসকে উচ্চ আংশিক চাপ এবং উচ্চ তাপমাত্রায় রাখলে HTHA ঘটে। যখন হাইড্রোজেনের আংশিক চাপ প্রায় ৩০০০ psi এবং তাপমাত্রা প্রায় ৪৫০°F-এর উপরে থাকার সম্ভাবনা থাকে (যা চিত্র ২-এর দুর্ঘটনা পরিস্থিতি), তখন কার্বন স্টিল ব্যবহার করার সুপারিশ করা হয় না।
চিত্র ৩-এর পরিবর্তিত নেলসন প্লট থেকে, যা আংশিকভাবে API 941 থেকে নেওয়া হয়েছে, দেখা যায় যে হাইড্রোজেন ফোর্সিং-এর উপর উচ্চ তাপমাত্রার প্রভাব সর্বাধিক। ৫০০°F পর্যন্ত তাপমাত্রায় পরিচালিত কার্বন স্টিলের সাথে ব্যবহার করা হলে হাইড্রোজেন গ্যাসের আংশিক চাপ ১০০০ psi অতিক্রম করতে পারে।
চিত্র ৩। এই পরিবর্তিত নেলসন চার্টটি (এপিআই ৯৪১ থেকে গৃহীত) বিভিন্ন তাপমাত্রায় হাইড্রোজেন পরিষেবার জন্য উপযুক্ত উপাদান নির্বাচন করতে ব্যবহার করা যেতে পারে।
চিত্র ৩-এ, কার্যকারী তাপমাত্রা এবং হাইড্রোজেনের আংশিক চাপের উপর নির্ভর করে, হাইড্রোজেন অ্যাটাক প্রতিরোধের নিশ্চয়তা প্রদানকারী স্টিলগুলোর নির্বাচন দেখানো হয়েছে। অস্টেনিটিক স্টেইনলেস স্টিল HTHA-এর প্রতি অসংবেদনশীল এবং সকল তাপমাত্রা ও চাপে সন্তোষজনক উপাদান।
অস্টেনিটিক 316/316L স্টেইনলেস স্টিল হাইড্রোজেন প্রয়োগের জন্য সবচেয়ে ব্যবহারিক উপাদান এবং এর কার্যকারিতা প্রমাণিত। কার্বন স্টিলের ক্ষেত্রে ওয়েল্ডিংয়ের সময় অবশিষ্ট হাইড্রোজেনকে ক্যালসিনেট করতে এবং ওয়েল্ডিংয়ের পরে হিট অ্যাফেক্টেড জোন (HAZ)-এর কাঠিন্য কমাতে পোস্ট-ওয়েল্ড হিট ট্রিটমেন্ট (PWHT) করার পরামর্শ দেওয়া হলেও, অস্টেনিটিক স্টেইনলেস স্টিলের জন্য এটির প্রয়োজন হয় না।
তাপীয় প্রক্রিয়াকরণ এবং ঝালাইয়ের কারণে সৃষ্ট তাপীয় প্রভাব অস্টেনিটিক স্টেইনলেস স্টিলের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের উপর সামান্যই প্রভাব ফেলে। তবে, কোল্ড ওয়ার্কিং অস্টেনিটিক স্টেইনলেস স্টিলের শক্তি এবং কাঠিন্যের মতো যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য উন্নত করতে পারে। অস্টেনিটিক স্টেইনলেস স্টিল দিয়ে পাইপ বাঁকানো বা আকার দেওয়ার সময়, এর যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য পরিবর্তিত হয়, যার মধ্যে উপাদানটির নমনীয়তা হ্রাস পাওয়াও অন্তর্ভুক্ত।
অস্টেনিটিক স্টেইনলেস স্টিলের কোল্ড ফর্মিং-এর প্রয়োজন হলে, সলিউশন অ্যানিলিং (প্রায় ১০৪৫° সেলসিয়াস পর্যন্ত উত্তপ্ত করে তারপর কোয়েনচিং বা দ্রুত শীতলীকরণ) উপাদানটির যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলোকে তাদের মূল মানে ফিরিয়ে আনবে। এটি কোল্ড ওয়ার্কিং-এর পরে সৃষ্ট অ্যালয় সেগ্রিগেশন, সেনসিটাইজেশন এবং সিগমা ফেজকেও দূর করবে। সলিউশন অ্যানিলিং করার সময় মনে রাখতে হবে যে, সঠিকভাবে পরিচালনা করা না হলে দ্রুত শীতলীকরণ উপাদানটিতে অবশিষ্ট পীড়ন (residual stress) পুনরায় সৃষ্টি করতে পারে।
H2 পরিষেবার জন্য গ্রহণযোগ্য উপাদান নির্বাচনের জন্য ASME B31-এর GR-2.1.1-1 পাইপিং এবং টিউবিং অ্যাসেম্বলি উপাদান স্পেসিফিকেশন সূচক এবং GR-2.1.1-2 পাইপিং উপাদান স্পেসিফিকেশন সূচক সারণিগুলো দেখুন। পাইপ দিয়ে শুরু করা একটি ভালো উপায়।
১.০০৮ পারমাণবিক ভর একক (amu) এর আদর্শ পারমাণবিক ওজন সহ, হাইড্রোজেন পর্যায় সারণীর সবচেয়ে হালকা এবং ক্ষুদ্রতম মৌল, এবং তাই এর লিক হওয়ার প্রবণতা খুব বেশি, যার সম্ভাব্য পরিণতি মারাত্মক হতে পারে। অতএব, গ্যাস পাইপলাইন ব্যবস্থাটি এমনভাবে ডিজাইন করতে হবে যাতে যান্ত্রিক ধরনের সংযোগ সীমিত করা যায় এবং যে সংযোগগুলো সত্যিই প্রয়োজন সেগুলোর উন্নতি করা যায়।
সম্ভাব্য লিকেজের স্থান সীমিত করার জন্য, সরঞ্জাম, পাইপিং উপাদান এবং ফিটিংসের ফ্ল্যাঞ্জযুক্ত সংযোগগুলি ছাড়া সিস্টেমটি সম্পূর্ণরূপে ঝালাই করা উচিত। থ্রেডযুক্ত সংযোগ যথাসম্ভব, সম্ভব হলে সম্পূর্ণরূপে এড়িয়ে চলা উচিত। যদি কোনো কারণে থ্রেডযুক্ত সংযোগ এড়ানো না যায়, তবে থ্রেড সিল্যান্ট ছাড়া সেগুলিকে সম্পূর্ণরূপে সংযুক্ত করার এবং তারপর ঝালাইটি সিল করার পরামর্শ দেওয়া হয়। কার্বন স্টিলের পাইপ ব্যবহার করার সময়, পাইপের জোড়গুলি অবশ্যই বাট ওয়েল্ড করতে হবে এবং ঝালাই-পরবর্তী তাপ প্রক্রিয়াকরণ (PWHT) করতে হবে। ঝালাই করার পরে, তাপ-প্রভাবিত অঞ্চলের (HAZ) পাইপগুলি পরিবেষ্টিত তাপমাত্রাতেও হাইড্রোজেন আক্রমণের শিকার হয়। যদিও হাইড্রোজেন আক্রমণ প্রধানত উচ্চ তাপমাত্রায় ঘটে, PWHT পর্যায়টি পরিবেষ্টিত অবস্থাতেও এই সম্ভাবনাকে সম্পূর্ণরূপে হ্রাস করবে, এমনকি দূরও করতে পারে।
সম্পূর্ণ ঝালাই করা সিস্টেমের দুর্বলতম অংশ হলো ফ্ল্যাঞ্জ সংযোগ। ফ্ল্যাঞ্জ সংযোগে উচ্চ মাত্রার দৃঢ়তা নিশ্চিত করার জন্য, কামপ্রোফাইল গ্যাসকেট (চিত্র ৪) বা অন্য কোনো ধরনের গ্যাসকেট ব্যবহার করা উচিত। বিভিন্ন প্রস্তুতকারক দ্বারা প্রায় একই পদ্ধতিতে তৈরি এই প্যাডটি বেশ নমনীয়। এটি নরম, নমনীয় সিলিং উপাদানের মধ্যে স্যান্ডউইচ করা দাঁতযুক্ত সম্পূর্ণ ধাতব রিং দিয়ে গঠিত। দাঁতগুলো বোল্টের ভার একটি ছোট জায়গায় কেন্দ্রীভূত করে, যার ফলে কম চাপে একটি দৃঢ় সংযোগ তৈরি হয়। এটি এমনভাবে ডিজাইন করা হয়েছে যে এটি ফ্ল্যাঞ্জের অসমতল পৃষ্ঠতল এবং পরিবর্তনশীল কার্যপরিবেশ উভয়ের সাথেই মানিয়ে নিতে পারে।
চিত্র ৪। ক্যামপ্রোফাইল গ্যাসকেটের একটি ধাতব কোর থাকে যা উভয় দিকে একটি নরম ফিলার দিয়ে সংযুক্ত থাকে।
সিস্টেমের অখণ্ডতার আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান হলো ভালভ। স্টেম সিল এবং বডি ফ্ল্যাঞ্জের চারপাশ দিয়ে লিকেজ একটি গুরুতর সমস্যা। এটি প্রতিরোধের জন্য, বেলোস সিলযুক্ত ভালভ বেছে নেওয়ার পরামর্শ দেওয়া হয়।
আমাদের নীচের উদাহরণে, ASTM A106 Gr B অনুযায়ী উৎপাদন সহনশীলতা, ক্ষয় এবং যান্ত্রিক সহনশীলতা বিবেচনা করে ১ ইঞ্চি স্কুল ৮০ কার্বন স্টিল পাইপ ব্যবহার করুন, এবং ৩০০°F পর্যন্ত তাপমাত্রায় সর্বোচ্চ অনুমোদিত কার্যকরী চাপ (MAWP) দুটি ধাপে গণনা করা যেতে পারে। (দ্রষ্টব্য: "...৩০০ºF পর্যন্ত তাপমাত্রার জন্য..." বলার কারণ হল, ASTM A106 Gr B উপাদানের অনুমোদিত পীড়ন (S) ৩০০ºF তাপমাত্রা অতিক্রম করলে হ্রাস পেতে শুরু করে, তাই সমীকরণ (1) কে ৩০০ºF এর উপরের তাপমাত্রার সাথে সামঞ্জস্য করতে হবে।)
সূত্র (1) অনুসারে, প্রথম ধাপ হল পাইপলাইনের তাত্ত্বিক ফেটে যাওয়ার চাপ গণনা করা।
T = পাইপের দেয়ালের পুরুত্ব থেকে যান্ত্রিক, ক্ষয়জনিত এবং উৎপাদনগত ত্রুটি বিয়োগফল, ইঞ্চিতে।
প্রক্রিয়ার দ্বিতীয় অংশটি হল সমীকরণ (2) অনুসারে ফলাফল P-তে সুরক্ষা ফ্যাক্টর S f প্রয়োগ করে পাইপলাইনের সর্বোচ্চ অনুমোদিত কার্যকরী চাপ Pa গণনা করা:
সুতরাং, ১ ইঞ্চি স্কুল ৮০ উপাদান ব্যবহার করার সময়, ফেটে যাওয়ার চাপ নিম্নরূপভাবে গণনা করা হয়:
এরপর ASME Pressure Vessel Recommendations Section VIII-1 2019, Paragraph 8. UG-101 অনুসারে ৪ এর একটি সুরক্ষা Sf প্রয়োগ করা হয়, যা নিম্নরূপে গণনা করা হয়:
এর ফলে প্রাপ্ত MAWP মান হলো ৮১০ পিএসআই। ইঞ্চি বলতে শুধুমাত্র পাইপকে বোঝায়। সিস্টেমের সর্বনিম্ন রেটিংযুক্ত ফ্ল্যাঞ্জ সংযোগ বা উপাদানটিই সিস্টেমে অনুমোদিত চাপ নির্ধারণের ক্ষেত্রে নির্ণায়ক ভূমিকা পালন করবে।
ASME B16.5 অনুসারে, -২০°F থেকে ১০০°F তাপমাত্রায় ১৫০ কার্বন স্টিল ফ্ল্যাঞ্জ ফিটিংসের জন্য সর্বোচ্চ অনুমোদিত কার্যকরী চাপ হলো ২৮৫ psi/ইঞ্চি। ক্লাস ৩০০-এর সর্বোচ্চ অনুমোদিত কার্যকরী চাপ হলো ৭৪০ psi। নিচের উপাদান স্পেসিফিকেশন উদাহরণ অনুযায়ী এটি সিস্টেমের চাপ সীমা ফ্যাক্টর হবে। এছাড়াও, শুধুমাত্র হাইড্রোস্ট্যাটিক পরীক্ষায় এই মানগুলো ১.৫ গুণের বেশি হতে পারে।
একটি মৌলিক কার্বন স্টিল উপাদানের স্পেসিফিকেশনের উদাহরণ হিসেবে, ৭৪০ পিএসআই/ইঞ্চি ডিজাইন চাপের নিচে পরিবেষ্টিত তাপমাত্রায় পরিচালিত একটি H2 গ্যাস সার্ভিস লাইনের স্পেসিফিকেশনে সারণি ২-এ দেখানো উপাদানের প্রয়োজনীয়তাগুলো অন্তর্ভুক্ত থাকতে পারে। নিম্নলিখিত প্রকারগুলো স্পেসিফিকেশনে অন্তর্ভুক্ত করার ক্ষেত্রে মনোযোগের প্রয়োজন হতে পারে:
মূল পাইপিং ছাড়াও ফিটিংস, ভালভ, লাইন সরঞ্জাম ইত্যাদির মতো আরও অনেক উপাদান দিয়ে পাইপিং সিস্টেমটি গঠিত হয়। যদিও এই উপাদানগুলোর অনেকগুলোকেই একটি পাইপলাইনে একত্রিত করে বিস্তারিত আলোচনা করা হবে, কিন্তু তার জন্য এই প্রবন্ধে স্থান সংকুলানের চেয়ে বেশি পৃষ্ঠার প্রয়োজন হবে।