या आढाव्यात हायड्रोजन वितरणासाठीच्या पाइपिंग प्रणालीच्या सुरक्षित रचनेकरिता शिफारसी देण्यात आल्या आहेत.
हायड्रोजन हा एक अत्यंत अस्थिर द्रव असून त्याला गळती लागण्याची दाट शक्यता असते. हा प्रवृत्तींचा एक अतिशय धोकादायक आणि प्राणघातक मिलाफ आहे; हा एक असा अस्थिर द्रव आहे ज्यावर नियंत्रण ठेवणे कठीण असते. अशा प्रणालींसाठी साहित्य, गॅस्केट आणि सील निवडताना, तसेच त्यांच्या डिझाइनची वैशिष्ट्ये ठरवताना या प्रवृत्तींचा विचार करणे आवश्यक आहे. या चर्चेचा केंद्रबिंदू वायू स्वरूपातील H2 च्या वितरणाविषयीचे हे विषय आहेत, H2, द्रव स्वरूपातील H2 किंवा द्रव H2 चे उत्पादन नव्हे (उजवीकडील साइडबार पहा).
हायड्रोजन आणि H2-हवेचे मिश्रण समजून घेण्यासाठी येथे काही महत्त्वाचे मुद्दे दिले आहेत. हायड्रोजन दोन प्रकारे जळतो: मंद ज्वलन आणि स्फोट.
विस्फारण. विस्फारण ही एक सामान्य ज्वलन पद्धत आहे, ज्यामध्ये ज्वाला मिश्रणामधून ध्वनीपेक्षा कमी वेगाने प्रवास करतात. उदाहरणार्थ, जेव्हा हायड्रोजन-हवा मिश्रणाचा मोकळा ढग एका लहान प्रज्वलन स्रोताद्वारे पेटवला जातो, तेव्हा हे घडते. या प्रकरणात, ज्वाला प्रति सेकंद दहा ते अनेकशे फूट वेगाने पुढे सरकते. गरम वायूच्या जलद प्रसरणामुळे दाब लहरी निर्माण होतात, ज्यांची शक्ती ढगाच्या आकाराच्या प्रमाणात असते. काही प्रकरणांमध्ये, शॉक वेव्हची शक्ती तिच्या मार्गातील इमारतींच्या संरचना आणि इतर वस्तूंचे नुकसान करण्यासाठी आणि इजा पोहोचवण्यासाठी पुरेशी असू शकते.
स्फोट झाला. जेव्हा स्फोट झाला, तेव्हा ज्वाला आणि शॉक लहरी मिश्रणामधून ध्वनीपेक्षा जास्त वेगाने पसरल्या. स्फोट लहरीमधील दाबाचे प्रमाण प्रत्यक्ष स्फोटापेक्षा खूप जास्त असते. वाढलेल्या शक्तीमुळे, हा स्फोट माणसे, इमारती आणि जवळपासच्या वस्तूंसाठी अधिक धोकादायक असतो. सामान्य ज्वलन मर्यादित जागेत पेटवल्यास स्फोट होतो. अशा अरुंद जागेत, कमीतकमी ऊर्जेनेही प्रज्वलन होऊ शकते. परंतु अमर्याद जागेत हायड्रोजन-हवा मिश्रणाच्या स्फोटासाठी, अधिक शक्तिशाली प्रज्वलन स्रोताची आवश्यकता असते.
हायड्रोजन-हवा मिश्रणातील स्फोट लहरीवरील दाबाचे गुणोत्तर सुमारे २० असते. वातावरणीय दाबावर, २० चे गुणोत्तर ३०० पीएसआय (psi) असते. जेव्हा ही दाब लहर एखाद्या स्थिर वस्तूला धडकते, तेव्हा दाबाचे गुणोत्तर ४०-६० पर्यंत वाढते. हे स्थिर अडथळ्यावरून दाब लहरीच्या परावर्तनामुळे होते.
गळतीची प्रवृत्ती. कमी स्निग्धता आणि कमी आण्विक वजनामुळे, H2 वायूमध्ये गळती होण्याची आणि विविध पदार्थांमध्ये शिरण्याची किंवा भेदण्याची उच्च प्रवृत्ती असते.
हायड्रोजन नैसर्गिक वायूपेक्षा ८ पट, हवेपेक्षा १४ पट, प्रोपेनपेक्षा २२ पट आणि पेट्रोलच्या वाफेपेक्षा ५७ पट हलका असतो. याचा अर्थ असा की, जेव्हा बाहेरच्या जागेत स्थापित केले जाते, तेव्हा H2 वायू वेगाने वर चढून विरून जातो, ज्यामुळे गळतीची कोणतीही चिन्हे कमी होतात. पण ही एक दुधारी तलवार ठरू शकते. वेल्डिंग करण्यापूर्वी गळती शोधण्याचा अभ्यास न करता, H2 गळतीच्या वर किंवा वाऱ्याच्या दिशेने असलेल्या बाहेरील जागेवर वेल्डिंग करायचे झाल्यास स्फोट होऊ शकतो. बंद जागेत, H2 वायू छतापासून खाली वर चढून जमा होऊ शकतो, ज्यामुळे जमिनीजवळील प्रज्वलन स्रोतांच्या संपर्कात येण्यापूर्वी तो मोठ्या प्रमाणात जमा होऊ शकतो.
अपघाती आग. स्वयंप्रज्वलन ही एक अशी घटना आहे, ज्यामध्ये वायू किंवा बाष्पांचे मिश्रण कोणत्याही बाह्य प्रज्वलन स्रोताशिवाय आपोआप पेट घेते. याला ‘स्वयंभू ज्वलन’ असेही म्हणतात. स्वयंप्रज्वलन तापमानावर अवलंबून असते, दाबावर नाही.
स्वयंदहन तापमान म्हणजे असे किमान तापमान, ज्यावर हवा किंवा ऑक्सिडीकारक पदार्थाच्या संपर्कात आल्यावर, बाह्य प्रज्वलन स्रोताच्या अनुपस्थितीत, इंधन प्रज्वलित होण्यापूर्वी आपोआप पेट घेते. एकाच भुकटीचे स्वयंदहन तापमान म्हणजे असे तापमान, ज्यावर ऑक्सिडीकारक पदार्थाच्या अनुपस्थितीत ती आपोआप पेट घेते. हवेतील वायू स्वरूपातील H2 चे स्वयंदहन तापमान ५८५°C आहे.
प्रज्वलन ऊर्जा म्हणजे ज्वलनशील मिश्रणामधून ज्योतीचा प्रसार सुरू करण्यासाठी लागणारी ऊर्जा. किमान प्रज्वलन ऊर्जा म्हणजे विशिष्ट तापमान आणि दाबावर विशिष्ट ज्वलनशील मिश्रण पेटवण्यासाठी लागणारी किमान ऊर्जा. 1 atm हवेतील वायुरूप H2 साठी किमान ठिणगी प्रज्वलन ऊर्जा = 1.9 × 10–8 BTU (0.02 mJ).
स्फोटक मर्यादा म्हणजे हवा किंवा ऑक्सिजनमधील बाष्प, धुके किंवा धुळीच्या कणांची कमाल आणि किमान सांद्रता, ज्यावर स्फोट होतो. परिसराचा आकार आणि भूमिती, तसेच इंधनाची सांद्रता, या मर्यादा नियंत्रित करतात. “स्फोट मर्यादा” हा शब्द कधीकधी “स्फोट मर्यादा” या शब्दाचा समानार्थी म्हणून वापरला जातो.
हवेतील H2 मिश्रणांसाठी स्फोटक मर्यादा 18.3 व्हॉल्यूम% (खालची मर्यादा) आणि 59 व्हॉल्यूम% (वरची मर्यादा) आहेत.
पाइपिंग सिस्टीमची रचना करताना (आकृती १), प्रत्येक प्रकारच्या द्रवासाठी आवश्यक असलेले बांधकाम साहित्य निश्चित करणे ही पहिली पायरी आहे. आणि प्रत्येक द्रवाचे वर्गीकरण ASME B31.3 परिच्छेद 300(b)(1) नुसार केले जाईल, ज्यात म्हटले आहे की, “वर्ग D, M, उच्च दाब आणि उच्च शुद्धता पाइपिंग निश्चित करण्याची, तसेच विशिष्ट गुणवत्ता प्रणाली वापरावी की नाही हे ठरवण्याची जबाबदारी मालकाची आहे.”
द्रवांचे वर्गीकरण हे आवश्यक चाचणीची पातळी आणि प्रकार, तसेच द्रवाच्या श्रेणीवर आधारित इतर अनेक आवश्यकता निश्चित करते. याची जबाबदारी सामान्यतः मालकाच्या अभियांत्रिकी विभागावर किंवा बाह्य अभियंत्यावर असते.
जरी B31.3 प्रोसेस पायपिंग कोड मालकाला विशिष्ट द्रवासाठी कोणते मटेरियल वापरावे हे सांगत नसला तरी, तो मजबुती, जाडी आणि मटेरियल जोडणीच्या आवश्यकतांबद्दल मार्गदर्शन करतो. तसेच, कोडच्या प्रस्तावनेत दोन विधाने आहेत जी स्पष्टपणे सांगतात:
आणि वरील पहिल्या परिच्छेदावर अधिक विस्तार करूया, परिच्छेद B31.3. 300(b)(1) मध्ये असेही म्हटले आहे: “पाईपलाईन स्थापनेचा मालक या संहितेचे पालन करण्यासाठी आणि पाईपलाईन ज्याचा भाग आहे अशा सर्व द्रव हाताळणी किंवा प्रक्रियेसाठी आवश्यक असलेल्या रचना, बांधकाम, तपासणी आणि चाचणीच्या आवश्यकता स्थापित करण्यासाठी पूर्णपणे जबाबदार आहे.” तर, दायित्वासाठी काही मूलभूत नियम आणि द्रव सेवा श्रेणी परिभाषित करण्याच्या आवश्यकता निश्चित केल्यानंतर, आता पाहूया की हायड्रोजन वायू यात कुठे बसतो.
हायड्रोजन वायू हा गळती होणारा बाष्पशील द्रव असल्यामुळे, द्रव सेवेसाठी श्रेणी B31.3 अंतर्गत हायड्रोजन वायूला सामान्य द्रव किंवा वर्ग M द्रव मानले जाऊ शकते. वर नमूद केल्याप्रमाणे, द्रव हाताळणीचे वर्गीकरण ही मालकाची आवश्यकता आहे, मात्र ते “हायड्रॉलिक सेवा” या विभागातील B31.3, परिच्छेद 3.300.2 व्याख्यांमध्ये वर्णन केलेल्या निवडक श्रेणींसाठीच्या मार्गदर्शक तत्त्वांची पूर्तता करत असावे. सामान्य द्रव सेवा आणि वर्ग M द्रव सेवेच्या व्याख्या खालीलप्रमाणे आहेत:
सामान्य द्रव सेवा: या संहितेच्या अधीन असलेल्या बहुतेक पाइपिंगला लागू होणारी द्रव सेवा, म्हणजेच जी ​​वर्ग D, M, उच्च तापमान, उच्च दाब किंवा उच्च द्रव स्वच्छतेच्या नियमांच्या अधीन नाही.
(1) त्या द्रवाची विषारीता इतकी जास्त आहे की, गळतीमुळे त्या द्रवाच्या अगदी कमी प्रमाणात एकदा जरी संपर्क आला, तरी तात्काळ प्रतिबंधात्मक उपाययोजना केल्या असल्या तरी, तो द्रव श्वासावाटे आत घेतल्यास किंवा त्याच्या संपर्कात आल्यास, गंभीर आणि कायमस्वरूपी इजा होऊ शकते.
(2) पाईपलाईनची रचना, अनुभव, कार्यप्रणालीची परिस्थिती आणि स्थान यांचा विचार केल्यानंतर, मालकाच्या असे लक्षात येते की, द्रवाच्या सामान्य वापरासाठी आवश्यक असलेली घट्टपणा, कर्मचाऱ्यांना त्याच्या संपर्कात येण्यापासून वाचवण्यासाठी पुरेशी नाही.
M च्या वरील व्याख्येमध्ये, हायड्रोजन वायू परिच्छेद (1) चे निकष पूर्ण करत नाही कारण त्याला विषारी द्रव मानले जात नाही. तथापि, उपविभाग (2) लागू करून, संहिता "...पाइपिंग डिझाइन, अनुभव, ऑपरेटिंग परिस्थिती आणि स्थान..." यांचा योग्य विचार करून हायड्रॉलिक प्रणालींचे M वर्गात वर्गीकरण करण्यास परवानगी देते. मालक सामान्य द्रव हाताळणी निश्चित करण्यास परवानगी देतो. हायड्रोजन वायू पाइपिंग प्रणालींच्या डिझाइन, बांधकाम, तपासणी, निरीक्षण आणि चाचणीमध्ये उच्च पातळीच्या अखंडतेची गरज पूर्ण करण्यासाठी आवश्यकता अपुरी आहेत.
उच्च तापमान हायड्रोजन क्षरण (HTHA) वर चर्चा करण्यापूर्वी कृपया तक्ता १ पहा. या तक्त्यामध्ये संहिता, मानके आणि विनियम सूचीबद्ध आहेत, ज्यामध्ये हायड्रोजन एम्ब्रिटलमेंट (HE) या विषयावरील सहा दस्तऐवजांचा समावेश आहे. ही एक सामान्य क्षरण विसंगती असून, त्यात HTHA चा समावेश होतो. हायड्रोजन क्षरण (OH) कमी आणि उच्च तापमानात होऊ शकते. क्षरणाचाच एक प्रकार मानला जाणारा हा क्षरण अनेक मार्गांनी सुरू होऊ शकतो आणि विविध प्रकारच्या सामग्रीवर परिणाम करू शकतो.
हायड्रोजन गंजण्याचे (HE) विविध प्रकार आहेत, ज्यांचे हायड्रोजन क्रॅकिंग (HAC), हायड्रोजन स्ट्रेस क्रॅकिंग (HSC), स्ट्रेस कॉरोझन क्रॅकिंग (SCC), हायड्रोजन कॉरोझन क्रॅकिंग (HACC), हायड्रोजन बबलिंग (HB), हायड्रोजन क्रॅकिंग (HIC), स्ट्रेस ओरिएंटेड हायड्रोजन क्रॅकिंग (SOHIC), प्रोग्रेसिव्ह क्रॅकिंग (SWC), सल्फाइड स्ट्रेस क्रॅकिंग (SSC), सॉफ्ट झोन क्रॅकिंग (SZC), आणि उच्च तापमान हायड्रोजन कॉरोझन (HTHA) मध्ये वर्गीकरण केले जाऊ शकते.
सोप्या भाषेत सांगायचे झाल्यास, हायड्रोजन एम्ब्रिटलमेंट ही धातूच्या कण-सीमांच्या (grain boundaries) विनाशाची एक प्रक्रिया आहे, ज्यामुळे अणू हायड्रोजनच्या प्रवेशामुळे धातूची लवचिकता कमी होते. हे घडण्याचे मार्ग विविध आहेत आणि ते अंशतः त्यांच्या संबंधित नावांवरून परिभाषित केले जातात, जसे की HTHA, ज्यामध्ये एम्ब्रिटलमेंटसाठी एकाच वेळी उच्च तापमान आणि उच्च दाबाच्या हायड्रोजनची आवश्यकता असते, आणि SSC, ज्यामध्ये अणू हायड्रोजन बंद वायूंच्या स्वरूपात तयार होतो आणि आम्ल क्षरणामुळे (acid corrosion) ते धातूच्या आवरणांमध्ये झिरपतात, ज्यामुळे धातू ठिसूळ होऊ शकतो. परंतु वर वर्णन केलेल्या हायड्रोजन एम्ब्रिटलमेंटच्या सर्व प्रकरणांप्रमाणेच याचा एकूण परिणाम सारखाच असतो, जिथे एम्ब्रिटलमेंटमुळे धातूची ताकद त्याच्या स्वीकार्य ताण मर्यादेच्या खाली कमी होते, आणि द्रवाच्या बाष्पशीलतेमुळे संभाव्य विनाशकारी घटनेसाठी परिस्थिती निर्माण होते.
H2 वायू वापरासाठी साहित्य निवडताना, भिंतीची जाडी आणि यांत्रिक जोडणीच्या कार्यक्षमतेव्यतिरिक्त, दोन मुख्य घटकांचा विचार करणे आवश्यक आहे: १. उच्च तापमानातील हायड्रोजनचा संपर्क (HTHA) आणि २. संभाव्य गळतीबद्दलची गंभीर चिंता. या दोन्ही विषयांवर सध्या चर्चा सुरू आहे.
आण्विक हायड्रोजनच्या विपरीत, अणू हायड्रोजन प्रसरण पावू शकतो, ज्यामुळे तो उच्च तापमान आणि दाबाच्या संपर्कात येतो आणि संभाव्य HTHA साठी आधार तयार होतो. या परिस्थितीत, अणू हायड्रोजन कार्बन स्टीलच्या पाईपिंग सामग्री किंवा उपकरणांमध्ये पसरू शकतो, जिथे तो धातूच्या द्रावणातील कार्बनसोबत अभिक्रिया करून कणांच्या सीमांवर मिथेन वायू तयार करतो. बाहेर पडू न शकल्यामुळे, हा वायू प्रसरण पावतो, ज्यामुळे पाईप किंवा भांड्यांच्या भिंतींमध्ये भेगा आणि तडे निर्माण होतात – याला HTGA म्हणतात. आकृती २ मध्ये तुम्ही HTHA चे परिणाम स्पष्टपणे पाहू शकता, जिथे ८ इंची भिंतीमध्ये भेगा आणि तडे स्पष्टपणे दिसतात. या परिस्थितीत नॉमिनल साईज (NPS) पाईपचा जो भाग निकामी होतो.
जेव्हा कार्यरत तापमान ५००°F च्या खाली राखले जाते, तेव्हा हायड्रोजन सेवेसाठी कार्बन स्टीलचा वापर केला जाऊ शकतो. वर नमूद केल्याप्रमाणे, जेव्हा हायड्रोजन वायू उच्च आंशिक दाब आणि उच्च तापमानात ठेवला जातो, तेव्हा HTHA (हाय-टेम्परेचर हायड्रोजन अॅक्सेस) होतो. जेव्हा हायड्रोजनचा आंशिक दाब सुमारे ३००० psi असण्याची शक्यता असते आणि तापमान सुमारे ४५०°F पेक्षा जास्त असते (जी आकृती २ मधील अपघाताची स्थिती आहे), तेव्हा कार्बन स्टीलची शिफारस केली जात नाही.
आकृती ३ मधील सुधारित नेल्सन प्लॉटवरून (जो अंशतः API 941 मधून घेतला आहे) जसे दिसून येते, हायड्रोजन फोर्सिंगवर उच्च तापमानाचा सर्वात मोठा परिणाम होतो. ५००°F पर्यंतच्या तापमानात कार्यरत असलेल्या कार्बन स्टीलसोबत वापरल्यास हायड्रोजन वायूचा आंशिक दाब १००० psi पेक्षा जास्त असू शकतो.
आकृती ३. हा सुधारित नेल्सन चार्ट (एपीआय ९४१ मधून रूपांतरित) विविध तापमानांवर हायड्रोजन सेवेसाठी योग्य सामग्री निवडण्यासाठी वापरला जाऊ शकतो.
आकृती ३ मध्ये, कार्यकारी तापमान आणि हायड्रोजनच्या आंशिक दाबानुसार, हायड्रोजन हल्ला टाळण्याची हमी देणाऱ्या पोलादांची निवड दर्शविली आहे. ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील हे HTHA साठी असंवेदनशील असतात आणि सर्व तापमान व दाबांवर समाधानकारक सामग्री ठरतात.
ऑस्टेनिटिक 316/316L स्टेनलेस स्टील हे हायड्रोजन अनुप्रयोगांसाठी सर्वात व्यावहारिक मटेरियल आहे आणि त्याचा यशस्वी वापर सिद्ध झाला आहे. कार्बन स्टीलसाठी वेल्डिंग दरम्यान शिल्लक राहिलेल्या हायड्रोजनचे कॅल्सिनेशन करण्यासाठी आणि वेल्डिंगनंतर उष्णतेने प्रभावित क्षेत्राची (HAZ) कडकपणा कमी करण्यासाठी पोस्ट-वेल्ड हीट ट्रीटमेंटची (PWHT) शिफारस केली जाते, परंतु ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टीलसाठी ती आवश्यक नाही.
उष्णता प्रक्रिया आणि वेल्डिंगमुळे होणाऱ्या औष्णिक परिणामांचा ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टीलच्या यांत्रिक गुणधर्मांवर फारसा परिणाम होत नाही. तथापि, कोल्ड वर्किंगमुळे ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टीलचे सामर्थ्य आणि कठीणपणा यांसारखे यांत्रिक गुणधर्म सुधारू शकतात. ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टीलपासून पाईप वाकवताना आणि आकार देताना, त्यांच्या यांत्रिक गुणधर्मांमध्ये बदल होतो, ज्यामध्ये पदार्थाच्या लवचिकतेतील घटीचा समावेश असतो.
जर ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टीलला कोल्ड फॉर्मिंगची आवश्यकता असेल, तर सोल्युशन ॲनीलिंग (सुमारे १०४५°C पर्यंत गरम करून त्यानंतर क्वेंचिंग किंवा जलद थंड करणे) केल्याने पदार्थाचे यांत्रिक गुणधर्म त्यांच्या मूळ मूल्यांवर परत येतात. यामुळे कोल्ड वर्किंगनंतर निर्माण होणारे अलॉय सेग्रिगेशन, सेन्सिटायझेशन आणि सिग्मा फेज हे देखील नाहीसे होतात. सोल्युशन ॲनीलिंग करताना, हे लक्षात ठेवा की जर योग्य प्रकारे हाताळले नाही, तर जलद थंड करण्यामुळे पदार्थामध्ये अवशिष्ट ताण (residual stress) परत येऊ शकतो.
H2 सेवेसाठी स्वीकारार्ह सामग्री निवडीकरिता ASME B31 मधील तक्ते GR-2.1.1-1 पाइपिंग आणि ट्यूबिंग असेंब्ली मटेरियल स्पेसिफिकेशन इंडेक्स आणि GR-2.1.1-2 पाइपिंग मटेरियल स्पेसिफिकेशन इंडेक्स पहा. सुरुवात करण्यासाठी पाईप्स हा एक चांगला पर्याय आहे.
१.००८ अणुवस्तुमान एकक (amu) इतके मानक अणुभार असलेला हायड्रोजन हा आवर्त सारणीतील सर्वात हलका आणि सर्वात लहान मूलद्रव्य आहे, आणि त्यामुळेच त्यातून गळती होण्याची दाट शक्यता असते, ज्याचे परिणाम विनाशकारी ठरू शकतात, असे मी नमूद करू इच्छितो. म्हणून, गॅस पाइपलाइन प्रणालीची रचना अशा प्रकारे केली पाहिजे की, यांत्रिक प्रकारची जोडणी मर्यादित राहील आणि ज्या जोडण्यांची खरोखर गरज आहे, त्या अधिक चांगल्या प्रकारे केल्या जातील.
गळतीची संभाव्य ठिकाणे मर्यादित करताना, उपकरणे, पाईपचे घटक आणि फिटिंग्जवरील फ्लॅंज्ड जोडण्या वगळता, संपूर्ण प्रणाली वेल्ड केली पाहिजे. थ्रेडेड जोडण्या शक्यतोवर, शक्य असल्यास पूर्णपणे टाळल्या पाहिजेत. जर कोणत्याही कारणास्तव थ्रेडेड जोडण्या टाळता येत नसतील, तर थ्रेड सीलंटशिवाय त्या पूर्णपणे जोडून नंतर वेल्ड सील करण्याची शिफारस केली जाते. कार्बन स्टील पाईप वापरताना, पाईपचे सांधे बट वेल्ड करून त्यावर वेल्डनंतर उष्णता प्रक्रिया (पोस्ट वेल्ड हीट ट्रीटेड - PWHT) करणे आवश्यक आहे. वेल्डिंगनंतर, उष्णतेने प्रभावित क्षेत्रातील (हीट-अफेक्टेड झोन - HAZ) पाईप्स सभोवतालच्या तापमानातही हायड्रोजन हल्ल्याच्या संपर्कात येतात. हायड्रोजन हल्ला प्रामुख्याने उच्च तापमानात होत असला तरी, PWHT टप्प्यामुळे सभोवतालच्या परिस्थितीतही ही शक्यता पूर्णपणे कमी होते, किंबहुना नाहीशी होते.
संपूर्ण वेल्डेड प्रणालीचा कमकुवत दुवा म्हणजे फ्लॅंज कनेक्शन. फ्लॅंज कनेक्शनमध्ये उच्च दर्जाची घट्टपणा सुनिश्चित करण्यासाठी, कॅमप्रोफाइल गॅस्केट (आकृती ४) किंवा दुसऱ्या प्रकारचे गॅस्केट वापरले पाहिजेत. अनेक उत्पादकांद्वारे जवळजवळ एकाच पद्धतीने बनवलेले हे पॅड खूप लवचिक असते. यात मऊ, विकृत होणाऱ्या सीलिंग मटेरियलच्या मध्ये दातेरी संपूर्ण धातूच्या रिंग्ज असतात. हे दाते बोल्टचा भार एका लहान भागावर केंद्रित करतात, ज्यामुळे कमी ताणासह घट्ट फिट मिळतो. याची रचना अशा प्रकारे केली आहे की ते असमान फ्लॅंज पृष्ठभाग तसेच बदलत्या ऑपरेटिंग परिस्थितीची भरपाई करू शकते.
आकृती ४. कॅमप्रोफाइल गॅस्केटमध्ये एक धातूचा गाभा असतो जो दोन्ही बाजूंनी मऊ फिलरने जोडलेला असतो.
सिस्टीमच्या अखंडतेमधील आणखी एक महत्त्वाचा घटक म्हणजे व्हॉल्व्ह. स्टेम सील आणि बॉडी फ्लँजेसच्या आसपास होणारी गळती ही एक गंभीर समस्या आहे. हे टाळण्यासाठी, बेलोज सील असलेला व्हॉल्व्ह निवडण्याची शिफारस केली जाते.
आमच्या खालील उदाहरणात, १ इंच स्कूल ८० कार्बन स्टील पाईप वापरा. ​​ASTM A106 Gr B नुसार उत्पादन सहनशीलता (मॅन्युफॅक्चरिंग टॉलरन्स), क्षरण सहनशीलता (कॉरोझन टॉलरन्स) आणि यांत्रिक सहनशीलता (मेकॅनिकल टॉलरन्स) लक्षात घेता, ३००°F पर्यंतच्या तापमानात कमाल अनुज्ञेय कार्यकारी दाब (MAWP) दोन टप्प्यांत मोजला जाऊ शकतो. (टीप: "...३००ºF पर्यंतच्या तापमानासाठी..." याचे कारण असे आहे की, जेव्हा तापमान ३००ºF (S) पेक्षा जास्त होते, तेव्हा ASTM A106 Gr B मटेरियलचा अनुज्ञेय ताण (S) कमी होऊ लागतो, म्हणून समीकरण (१) ला ३००ºF पेक्षा जास्त तापमानानुसार समायोजित करणे आवश्यक आहे.)
सूत्र (1) चा संदर्भ घेऊन, पहिली पायरी म्हणजे पाईपलाईनचा सैद्धांतिक स्फोट दाब मोजणे.
T = पाईपच्या भिंतीची जाडी वजा यांत्रिक, गंजरोधक आणि उत्पादन सहनशीलता, इंचांमध्ये.
प्रक्रियेचा दुसरा भाग म्हणजे समीकरण (2) नुसार परिणाम P ला सुरक्षा घटक S f लागू करून पाइपलाइनचा कमाल अनुज्ञेय कार्यकारी दाब Pa मोजणे:
म्हणून, १ इंच स्कूल ८० मटेरियल वापरताना, स्फोट दाबाची गणना खालीलप्रमाणे केली जाते:
त्यानंतर ASME प्रेशर वेसल रेकमेंडेशन्स सेक्शन VIII-1 2019, पॅराग्राफ 8. UG-101 नुसार खालीलप्रमाणे गणना करून 4 चा सेफ्टी Sf लागू केला जातो:
परिणामी MAWP मूल्य ८१० psi आहे. इंच हे केवळ पाईपसाठी आहे. सिस्टीममधील सर्वात कमी रेटिंग असलेले फ्लॅंज कनेक्शन किंवा घटक हे सिस्टीममधील अनुज्ञेय दाब निश्चित करण्यासाठी निर्णायक घटक असेल.
ASME B16.5 नुसार, 150 कार्बन स्टील फ्लॅंज फिटिंगसाठी -20°F ते 100°F तापमानात कमाल अनुज्ञेय कार्यकारी दाब 285 psi/इंच आहे. क्लास 300 चा कमाल अनुज्ञेय कार्यकारी दाब 740 psi आहे. खाली दिलेल्या मटेरियल स्पेसिफिकेशनच्या उदाहरणाप्रमाणे हा सिस्टीमचा दाब मर्यादा घटक (प्रेशर लिमिट फॅक्टर) असेल. तसेच, केवळ हायड्रोस्टॅटिक चाचण्यांमध्ये, ही मूल्ये 1.5 पटींपेक्षा जास्त असू शकतात.
मूलभूत कार्बन स्टील मटेरियल स्पेसिफिकेशनच्या उदाहरणादाखल, ७४० psi/इंच डिझाइन प्रेशरपेक्षा कमी वातावरणीय तापमानात कार्यरत असलेल्या H2 गॅस सर्व्हिस लाइन स्पेसिफिकेशनमध्ये, तक्ता २ मध्ये दर्शविलेल्या मटेरियलच्या आवश्यकतांचा समावेश असू शकतो. स्पेसिफिकेशनमध्ये समाविष्ट करण्यासाठी खालील प्रकारांकडे लक्ष देण्याची आवश्यकता असू शकते:
प्रत्यक्ष पाइपिंग व्यतिरिक्त, फिटिंग्ज, व्हॉल्व्ह, लाइन उपकरणे इत्यादींसारखे अनेक घटक पाइपिंग प्रणाली तयार करतात. यापैकी अनेक घटक एका पाइपलाइनमध्ये एकत्र जोडलेले असले तरी, त्यांच्यावर सविस्तर चर्चा करण्यासाठी येथे सामावून घेता येईल त्यापेक्षा जास्त पानांची आवश्यकता असेल. हा लेख.