இந்த மேலோட்டம், ஹைட்ரஜன் விநியோகத்திற்கான குழாய் அமைப்புகளைப் பாதுகாப்பாக வடிவமைப்பதற்கான பரிந்துரைகளை வழங்குகிறது.
ஹைட்ரஜன் என்பது எளிதில் கசியும் தன்மை கொண்ட, மிகவும் ஆவியாகக்கூடிய ஒரு திரவமாகும். இது கட்டுப்படுத்தக் கடினமான, மிகவும் அபாயகரமான மற்றும் உயிர்க்கொல்லியான இயல்புகளின் கலவையாகும். பொருட்கள், கேஸ்கெட்டுகள் மற்றும் சீல்களைத் தேர்ந்தெடுக்கும்போதும், அத்தகைய அமைப்புகளின் வடிவமைப்புப் பண்புகளையும் கருத்தில் கொள்ளும்போதும் இவையே கவனிக்கப்பட வேண்டிய போக்குகளாகும். இந்த விவாதத்தின் மையக்கருத்து, வாயுநிலை ஹைட்ரஜனின் (H2) விநியோகம் பற்றிய தலைப்புகளே தவிர, ஹைட்ரஜன் உற்பத்தி, திரவ ஹைட்ரஜன் அல்லது திரவ ஹைட்ரஜன் (வலது பக்கப் பட்டியைப் பார்க்கவும்) அல்ல.
ஹைட்ரஜன் மற்றும் H2-காற்று கலவையைப் புரிந்துகொள்ள உதவும் சில முக்கிய குறிப்புகள் இதோ. ஹைட்ரஜன் இரண்டு வழிகளில் எரிகிறது: தீப்பற்றல் மற்றும் வெடிப்பு.
தீப்பற்றல் என்பது ஒரு பொதுவான எரிதல் முறையாகும், இதில் தீச்சுவாலைகள் கலவையின் வழியே ஒலி வேகத்திற்குக் குறைவான வேகத்தில் பயணிக்கின்றன. உதாரணமாக, ஹைட்ரஜன்-காற்று கலவையின் ஒரு திறந்த மேகம் ஒரு சிறிய பற்றவைப்பு மூலத்தால் பற்றவைக்கப்படும்போது இது நிகழ்கிறது. இந்த நிலையில், தீச்சுவாலை வினாடிக்கு பத்து முதல் பல நூறு அடி வேகத்தில் நகரும். சூடான வாயுவின் விரைவான விரிவாக்கம் அழுத்த அலைகளை உருவாக்குகிறது, அவற்றின் வலிமை மேகத்தின் அளவிற்கு விகிதாசாரமாக இருக்கும். சில சமயங்களில், அதிர்ச்சி அலையின் விசை அதன் பாதையில் உள்ள கட்டிட அமைப்புகள் மற்றும் பிற பொருட்களைச் சேதப்படுத்தவும் காயத்தை ஏற்படுத்தவும் போதுமானதாக இருக்கும்.
வெடித்தது. அது வெடித்தபோது, ​​தீப்பிழம்புகளும் அதிர்ச்சி அலைகளும் அந்தக் கலவையின் வழியே மீயொலி வேகத்தில் பயணித்தன. ஒரு சாதாரண வெடிப்பை விட, வெடிப்பு அலையில் அழுத்த விகிதம் மிகவும் அதிகமாக இருக்கும். அதிகரித்த விசையின் காரணமாக, இந்த வெடிப்பு மனிதர்களுக்கும், கட்டிடங்களுக்கும், அருகிலுள்ள பொருட்களுக்கும் அதிக ஆபத்தை விளைவிக்கிறது. ஒரு குறுகிய இடத்தில் பற்றவைக்கப்படும்போது, ​​சாதாரண தீப்பற்றல் ஒரு வெடிப்பை ஏற்படுத்துகிறது. அத்தகைய குறுகிய பகுதியில், மிகக் குறைந்த அளவு ஆற்றலைக் கொண்டே பற்றவைப்பை ஏற்படுத்த முடியும். ஆனால், எல்லையற்ற இடத்தில் ஒரு ஹைட்ரஜன்-காற்று கலவையின் வெடிப்புக்கு, மிகவும் சக்திவாய்ந்த பற்றவைப்பு மூலம் தேவைப்படுகிறது.
ஹைட்ரஜன்-காற்று கலவையில் வெடிப்பு அலையின் குறுக்கே உள்ள அழுத்த விகிதம் சுமார் 20 ஆகும். வளிமண்டல அழுத்தத்தில், 20 என்ற விகிதம் 300 psi ஆகும். இந்த அழுத்த அலை ஒரு நிலையான பொருளுடன் மோதும்போது, ​​அழுத்த விகிதம் 40-60 ஆக அதிகரிக்கிறது. இது ஒரு நிலையான தடையிலிருந்து அழுத்த அலை பிரதிபலிப்பதன் காரணமாக ஏற்படுகிறது.
கசிவதற்கான தன்மை. அதன் குறைந்த பாகுத்தன்மை மற்றும் குறைந்த மூலக்கூறு எடை காரணமாக, H2 வாயு கசிவதற்கும், பல்வேறு பொருட்களுக்குள் ஊடுருவிச் செல்வதற்கும் அதிக வாய்ப்புள்ளது.
ஹைட்ரஜன், இயற்கை எரிவாயுவை விட 8 மடங்கு, காற்றை விட 14 மடங்கு, புரோப்பேன் வாயுவை விட 22 மடங்கு மற்றும் பெட்ரோல் ஆவியை விட 57 மடங்கு எடை குறைவானது. இதன் பொருள், வெளிப்புறத்தில் நிறுவப்படும்போது, ​​H2 வாயு விரைவாக மேலேறி சிதறிவிடும், இதனால் கசிவுகளின் அறிகுறிகள் கூட குறைந்துவிடும். ஆனால் இது ஒரு இருமுனைக் கத்தியாக இருக்கக்கூடும். பற்றவைப்புக்கு முன் கசிவைக் கண்டறியும் ஆய்வு செய்யாமல், H2 கசிவுக்கு மேலே அல்லது காற்று வீசும் திசையில் உள்ள ஒரு வெளிப்புற அமைப்பில் பற்றவைப்பு செய்யப்பட்டால், ஒரு வெடிப்பு ஏற்படக்கூடும். ஒரு மூடிய இடத்தில், H2 வாயு கூரையிலிருந்து கீழ்நோக்கி மேலேறி குவியக்கூடும். இந்த நிலை, தரைக்கு அருகிலுள்ள தீப்பற்றும் மூலங்களுடன் தொடர்பு கொள்வதற்கு முன்பு, அது அதிக அளவில் குவிவதற்கு வழிவகுக்கிறது.
தற்செயலான தீ. சுய-எரிதல் என்பது, வாயுக்கள் அல்லது ஆவிகளின் கலவையானது வெளிப்புறத் தீப்பற்றல் ஆதாரம் இல்லாமல் தன்னிச்சையாகத் தீப்பற்றிக் கொள்ளும் ஒரு நிகழ்வாகும். இது “தன்னிச்சையான எரிதல்” அல்லது “தன்னிச்சையான எரிதல்” என்றும் அழைக்கப்படுகிறது. சுய-எரிதல் அழுத்தத்தைச் சார்ந்தது அல்ல, வெப்பநிலையைச் சார்ந்தது.
தானாகப் பற்றிக்கொள்ளும் வெப்பநிலை என்பது, வெளிப்புறப் பற்றிக்கொள்ளும் ஆதாரம் இல்லாத நிலையில், காற்று அல்லது ஒரு ஆக்ஸிஜனேற்றியுடன் தொடர்பு கொள்ளும்போது, ​​ஒரு எரிபொருள் பற்றிக்கொள்வதற்கு முன்னர் தன்னிச்சையாகப் பற்றிக்கொள்ளும் குறைந்தபட்ச வெப்பநிலையாகும். ஒரு ஒற்றைத் தூளின் தானாகப் பற்றிக்கொள்ளும் வெப்பநிலை என்பது, ஆக்ஸிஜனேற்றி இல்லாத நிலையில் அது தன்னிச்சையாகப் பற்றிக்கொள்ளும் வெப்பநிலையாகும். காற்றில் உள்ள வாயுநிலை H2-இன் தானாகப் பற்றிக்கொள்ளும் வெப்பநிலை 585°C ஆகும்.
பற்றவைப்பு ஆற்றல் என்பது ஒரு எரியக்கூடிய கலவையின் வழியே சுடரின் பரவலைத் தொடங்குவதற்குத் தேவைப்படும் ஆற்றலாகும். குறைந்தபட்ச பற்றவைப்பு ஆற்றல் என்பது ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தத்தில், ஒரு குறிப்பிட்ட எரியக்கூடிய கலவையைப் பற்றவைக்கத் தேவைப்படும் குறைந்தபட்ச ஆற்றலாகும். 1 வளிமண்டல அழுத்தக் காற்றில் வாயு நிலையில் உள்ள H2-க்கான குறைந்தபட்ச தீப்பொறி பற்றவைப்பு ஆற்றல் = 1.9 × 10–8 BTU (0.02 mJ).
வெடிப்பு வரம்புகள் என்பவை, காற்றில் அல்லது ஆக்ஸிஜனில் உள்ள ஆவிகள், மூடுபனிகள் அல்லது தூசிகளின் அதிகபட்ச மற்றும் குறைந்தபட்ச செறிவுகளாகும், இந்த செறிவுகளில் ஒரு வெடிப்பு நிகழ்கிறது. சூழலின் அளவு மற்றும் வடிவியல், அத்துடன் எரிபொருளின் செறிவு ஆகியவை இந்த வரம்புகளைக் கட்டுப்படுத்துகின்றன. "வெடிப்பு வரம்பு" என்பதற்கு ஒத்த சொல்லாக "வெடிப்பு வரம்பு" என்ற சொல் சில நேரங்களில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
காற்றில் உள்ள H2 கலவைகளுக்கான வெடிப்பு வரம்புகள் 18.3 கன அளவு சதவீதம் (கீழ் வரம்பு) மற்றும் 59 கன அளவு சதவீதம் (மேல் வரம்பு) ஆகும்.
குழாய் அமைப்புகளை வடிவமைக்கும்போது (படம் 1), ஒவ்வொரு வகை திரவத்திற்கும் தேவையான கட்டுமானப் பொருட்களைத் தீர்மானிப்பதே முதல் படியாகும். மேலும் ஒவ்வொரு திரவமும் ASME B31.3 பத்தி 300(b)(1) இன் படி வகைப்படுத்தப்படும், "வகுப்பு D, M, உயர் அழுத்தம் மற்றும் உயர் தூய்மை குழாய்களைத் தீர்மானிப்பதற்கும், ஒரு குறிப்பிட்ட தர அமைப்பைப் பயன்படுத்த வேண்டுமா என்பதைத் தீர்மானிப்பதற்கும் உரிமையாளர் பொறுப்பாவார்."
பாய்ம வகைப்படுத்தல் என்பது, தேவைப்படும் சோதனையின் அளவு மற்றும் வகையையும், அத்துடன் பாய்ம வகையின் அடிப்படையிலான பல இதர தேவைகளையும் வரையறுக்கிறது. இதற்கான உரிமையாளரின் பொறுப்பு, பொதுவாக உரிமையாளரின் பொறியியல் துறைக்கோ அல்லது வெளிப்பணியமர்த்தப்பட்ட ஒரு பொறியாளருக்கோ உரியதாகும்.
B31.3 செயல்முறைக் குழாய் அமைப்பு விதித்தொகுப்பு, ஒரு குறிப்பிட்ட திரவத்திற்கு எந்தப் பொருளைப் பயன்படுத்த வேண்டும் என்று உரிமையாளருக்குக் கூறவில்லை என்றாலும், அதன் வலிமை, தடிமன் மற்றும் பொருள் இணைப்புத் தேவைகள் குறித்த வழிகாட்டுதலை வழங்குகிறது. மேலும், அந்த விதித்தொகுப்பின் அறிமுகத்தில் இரண்டு கூற்றுகள் தெளிவாகக் குறிப்பிடுகின்றன:
மேலும் மேலே உள்ள முதல் பத்தியான, பத்தி B31.3-ஐ விரிவுபடுத்துவோம். 300(b)(1) மேலும் கூறுகிறது: “ஒரு குழாய் அமைப்பின் உரிமையாளர், இந்தக் குறியீட்டிற்கு இணங்குவதற்கும், குழாய் அமைப்பின் ஒரு பகுதியாக இருக்கும் அனைத்து திரவக் கையாளுதல் அல்லது செயல்முறைகளை நிர்வகிக்கும் வடிவமைப்பு, கட்டுமானம், ஆய்வு, பரிசோதனை மற்றும் சோதனைத் தேவைகளை நிறுவுவதற்கும் முழுப் பொறுப்புடையவர் ஆவார்.” எனவே, பொறுப்புக்கான சில அடிப்படை விதிகள் மற்றும் திரவ சேவை வகைகளை வரையறுப்பதற்கான தேவைகளை வகுத்த பிறகு, ஹைட்ரஜன் வாயு எங்கு பொருந்துகிறது என்று பார்ப்போம்.
ஹைட்ரஜன் வாயு கசிவுகளுடன் கூடிய ஒரு ஆவியாகும் திரவமாகச் செயல்படுவதால், திரவ சேவைக்கான B31.3 வகையின் கீழ் ஹைட்ரஜன் வாயுவை ஒரு சாதாரண திரவமாக அல்லது வகுப்பு M திரவமாகக் கருதலாம். மேலே கூறியபடி, திரவக் கையாளுதலின் வகைப்பாடு என்பது உரிமையாளரின் தேவையாகும், அது B31.3, பத்தி 3-இல் விவரிக்கப்பட்டுள்ள தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட வகைகளுக்கான வழிகாட்டுதல்களைப் பூர்த்தி செய்தால் மட்டுமே இது பொருந்தும். “ஹைட்ராலிக் சேவைகள்” பிரிவில் உள்ள 300.2 வரையறைகள். சாதாரண திரவ சேவை மற்றும் வகுப்பு M திரவ சேவைக்கான வரையறைகள் பின்வருமாறு:
இயல்பான திரவப் பராமரிப்பு: இந்தக் குறியீட்டிற்கு உட்பட்ட பெரும்பாலான குழாய்களுக்குப் பொருந்தக்கூடிய திரவப் பராமரிப்பு; அதாவது, D, M வகுப்புகள், உயர் வெப்பநிலை, உயர் அழுத்தம் அல்லது உயர் திரவத் தூய்மைக்கான விதிமுறைகளுக்கு உட்படாதவை.
(1) திரவத்தின் நச்சுத்தன்மை மிகவும் அதிகமாக இருப்பதால், கசிவின் காரணமாக மிகச் சிறிய அளவு திரவம் ஒருமுறை வெளிப்படுவதே, உடனடி மீட்பு நடவடிக்கைகள் எடுக்கப்பட்டாலும் கூட, அதை சுவாசிப்பவர்களுக்கும் அல்லது அதனுடன் தொடர்பு கொள்பவர்களுக்கும் கடுமையான நிரந்தர காயத்தை ஏற்படுத்தும்.
(2) குழாய் வடிவமைப்பு, அனுபவம், இயக்க நிலைமைகள் மற்றும் இருப்பிடம் ஆகியவற்றைக் கருத்தில் கொண்ட பிறகு, திரவத்தின் சாதாரண பயன்பாட்டிற்கான தேவைகள், பணியாளர்களை வெளிப்பாட்டிலிருந்து பாதுகாக்க தேவையான இறுக்கத்தை வழங்குவதற்கு போதுமானதாக இல்லை என்று உரிமையாளர் தீர்மானிக்கிறார்.
M-இன் மேற்கண்ட வரையறையில், ஹைட்ரஜன் வாயு ஒரு நச்சுத் திரவமாகக் கருதப்படாததால், அது பத்தி (1)-இன் அளவுகோல்களைப் பூர்த்தி செய்யவில்லை. இருப்பினும், துணைப்பிரிவு (2)-ஐப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், "...குழாய் வடிவமைப்பு, அனுபவம், இயக்க நிலைமைகள் மற்றும் இருப்பிடம்..." ஆகியவற்றைக் கருத்தில் கொண்ட பிறகு, ஹைட்ராலிக் அமைப்புகளை M வகுப்பில் வகைப்படுத்த இந்தச் சட்டம் அனுமதிக்கிறது. சாதாரண திரவக் கையாளுதலைத் தீர்மானிக்க உரிமையாளர் அனுமதிக்கிறார். ஹைட்ரஜன் வாயு குழாய் அமைப்புகளின் வடிவமைப்பு, கட்டுமானம், ஆய்வு மற்றும் சோதனை ஆகியவற்றில் உயர் மட்ட ஒருமைப்பாட்டிற்கான தேவையைப் பூர்த்தி செய்ய இந்தத் தேவைகள் போதுமானதாக இல்லை.
உயர் வெப்பநிலை ஹைட்ரஜன் அரிப்பு (HTHA) பற்றி விவாதிப்பதற்கு முன், தயவுசெய்து அட்டவணை 1-ஐப் பார்க்கவும். இந்த அட்டவணையில் குறியீடுகள், தரநிலைகள் மற்றும் ஒழுங்குமுறைகள் பட்டியலிடப்பட்டுள்ளன. இதில், HTHA-ஐ உள்ளடக்கிய ஒரு பொதுவான அரிப்பு முரண்பாடான ஹைட்ரஜன் உடையக்கூடிய தன்மை (HE) என்ற தலைப்பிலான ஆறு ஆவணங்கள் அடங்கும். ஹைட்ரஜன் அரிப்பு (OH) குறைந்த மற்றும் அதிக வெப்பநிலைகளில் ஏற்படலாம். அரிப்பின் ஒரு வடிவமாகக் கருதப்படும் இது, பல வழிகளில் தொடங்கப்படலாம் மற்றும் பரந்த அளவிலான பொருட்களையும் பாதிக்கலாம்.
ஹைட்ரஜன் அரிமானம் (HE) பல்வேறு வடிவங்களைக் கொண்டுள்ளது, அவற்றை ஹைட்ரஜன் பிளவு (HAC), ஹைட்ரஜன் அழுத்தப் பிளவு (HSC), அழுத்த அரிமானப் பிளவு (SCC), ஹைட்ரஜன் அரிமானப் பிளவு (HACC), ஹைட்ரஜன் குமிழ்தல் (HB), அழுத்த நோக்கு ஹைட்ரஜன் பிளவு (SOHIC), தொடர் பிளவு (SWC), சல்பைடு அழுத்தப் பிளவு (SSC), மென் மண்டலப் பிளவு (SZC) மற்றும் உயர் வெப்பநிலை ஹைட்ரஜன் அரிமானம் (HTHA) எனப் பிரிக்கலாம்.
அதன் எளிய வடிவத்தில், ஹைட்ரஜன் உடையக்கூடிய தன்மை என்பது உலோகத் துகள்களின் எல்லைகளை அழிக்கும் ஒரு செயல்முறையாகும். அணு ஹைட்ரஜன் ஊடுருவுவதால், இது உலோகத்தின் நீளும் தன்மையைக் குறைக்கிறது. இது நிகழும் முறைகள் பலதரப்பட்டவை. அவை ஓரளவிற்கு அவற்றின் பெயர்களாலேயே வரையறுக்கப்படுகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, HTHA-வில் உடையக்கூடிய தன்மைக்கு ஒரே நேரத்தில் உயர் வெப்பநிலை மற்றும் உயர் அழுத்த ஹைட்ரஜன் தேவைப்படுகிறது. SSC-யில், அணு ஹைட்ரஜன் மூடிய வாயுக்களாக உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது. அமில அரிமானத்தால், அவை உலோக உறைகளுக்குள் கசிந்து, உடையக்கூடிய தன்மைக்கு வழிவகுக்கும். ஆனால், மேலே விவரிக்கப்பட்ட ஹைட்ரஜன் உடையக்கூடிய தன்மையின் அனைத்து நிகழ்வுகளுக்கும் ஒட்டுமொத்த விளைவு ஒன்றுதான். இதில், உடையக்கூடிய தன்மையால் உலோகத்தின் வலிமை அதன் அனுமதிக்கப்பட்ட அழுத்த வரம்பிற்குக் கீழே குறைக்கப்படுகிறது. இது, திரவத்தின் ஆவியாகும் தன்மையைக் கருத்தில் கொண்டு, ஒரு பேரழிவு நிகழ்விற்கான களத்தை அமைக்கிறது.
சுவர் தடிமன் மற்றும் இயந்திரவியல் இணைப்பு செயல்திறன் ஆகியவற்றுடன், H2 வாயு பயன்பாட்டிற்கான பொருட்களைத் தேர்ந்தெடுக்கும்போது கருத்தில் கொள்ள வேண்டிய இரண்டு முக்கிய காரணிகள் உள்ளன: 1. உயர் வெப்பநிலை ஹைட்ரஜனின் (HTHA) வெளிப்பாடு மற்றும் 2. ஏற்படக்கூடிய கசிவு குறித்த தீவிரமான கவலைகள். இந்த இரண்டு தலைப்புகளும் தற்போது விவாதத்தில் உள்ளன.
மூலக்கூறு ஹைட்ரஜனைப் போலல்லாமல், அணு ஹைட்ரஜன் விரிவடையக்கூடியது. இது ஹைட்ரஜனை உயர் வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தங்களுக்கு உட்படுத்தி, சாத்தியமான HTHA-விற்கு அடிப்படையை உருவாக்குகிறது. இந்த நிலைமைகளின் கீழ், அணு ஹைட்ரஜனானது கார்பன் எஃகு குழாய் பொருட்கள் அல்லது உபகரணங்களுக்குள் பரவ முடிகிறது. அங்கு அது உலோகக் கரைசலில் உள்ள கார்பனுடன் வினைபுரிந்து, தானிய எல்லைகளில் மீத்தேன் வாயுவை உருவாக்குகிறது. வெளியேற முடியாததால், அந்த வாயு விரிவடைந்து, குழாய்கள் அல்லது கலன்களின் சுவர்களில் விரிசல்களையும் பிளவுகளையும் உருவாக்குகிறது – இதுவே HTGA ஆகும். படம் 2-இல் HTHA-வின் விளைவுகளை நீங்கள் தெளிவாகக் காணலாம், அங்கு 8 அங்குல சுவரில் விரிசல்களும் பிளவுகளும் தெளிவாகத் தெரிகின்றன. இந்த நிலைமைகளின் கீழ் செயலிழக்கும் பெயரளவு அளவு (NPS) குழாயின் பகுதி இதுவாகும்.
இயக்க வெப்பநிலை 500°F-க்குக் கீழே பராமரிக்கப்படும்போது, ​​ஹைட்ரஜன் பயன்பாட்டிற்கு கார்பன் ஸ்டீலைப் பயன்படுத்தலாம். மேலே குறிப்பிட்டபடி, ஹைட்ரஜன் வாயு அதிக பகுதி அழுத்தத்திலும் அதிக வெப்பநிலையிலும் வைக்கப்படும்போது HTHA ஏற்படுகிறது. ஹைட்ரஜனின் பகுதி அழுத்தம் சுமார் 3000 psi ஆகவும், வெப்பநிலை சுமார் 450°F-க்கு அதிகமாகவும் இருக்கும் என எதிர்பார்க்கப்படும்போது (இதுவே படம் 2-இல் உள்ள விபத்து நிலை), கார்பன் ஸ்டீல் பரிந்துரைக்கப்படுவதில்லை.
API 941-இலிருந்து பகுதியளவு எடுக்கப்பட்ட, படம் 3-இல் உள்ள மாற்றியமைக்கப்பட்ட நெல்சன் வரைபடத்திலிருந்து காணக்கூடியவாறு, ஹைட்ரஜன் விசையூட்டலில் உயர் வெப்பநிலையே மிகப்பெரிய தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது. 500°F வரையிலான வெப்பநிலையில் இயங்கும் கார்பன் எஃகுகளுடன் பயன்படுத்தப்படும்போது, ​​ஹைட்ரஜன் வாயுவின் பகுதி அழுத்தம் 1000 psi-ஐத் தாண்டக்கூடும்.
படம் 3. (API 941-இலிருந்து தழுவி எடுக்கப்பட்ட) இந்த மாற்றியமைக்கப்பட்ட நெல்சன் வரைபடத்தை, பல்வேறு வெப்பநிலைகளில் ஹைட்ரஜன் பயன்பாட்டிற்கு ஏற்ற பொருட்களைத் தேர்ந்தெடுக்கப் பயன்படுத்தலாம்.
படம் 3, இயக்க வெப்பநிலை மற்றும் ஹைட்ரஜனின் பகுதி அழுத்தத்தைப் பொறுத்து, ஹைட்ரஜன் தாக்குதலைத் தவிர்க்க உத்தரவாதம் அளிக்கப்பட்ட எஃகுகளின் தேர்வைக் காட்டுகிறது. ஆஸ்டெனிடிக் துருப்பிடிக்காத எஃகுகள் HTHA-வால் பாதிக்கப்படுவதில்லை மற்றும் அனைத்து வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தங்களிலும் திருப்திகரமான பொருட்களாகும்.
ஆஸ்டெனிடிக் 316/316L துருப்பிடிக்காத எஃகு, ஹைட்ரஜன் பயன்பாடுகளுக்கு மிகவும் நடைமுறைக்கு உகந்த பொருளாகும், மேலும் இது நிரூபிக்கப்பட்ட செயல்திறனையும் கொண்டுள்ளது. கார்பன் எஃகுகளில், பற்றவைப்பின் போது எஞ்சியிருக்கும் ஹைட்ரஜனைச் சுட்டெரிக்கவும், பற்றவைப்பிற்குப் பிறகு வெப்பத்தால் பாதிக்கப்பட்ட பகுதியின் (HAZ) கடினத்தன்மையைக் குறைக்கவும் பற்றவைப்புக்குப் பிந்தைய வெப்பச் சிகிச்சை (PWHT) பரிந்துரைக்கப்பட்டாலும், ஆஸ்டெனிடிக் துருப்பிடிக்காத எஃகுகளுக்கு இது தேவையில்லை.
வெப்பச் செயலாக்கம் மற்றும் பற்றவைத்தல் ஆகியவற்றால் ஏற்படும் வெப்ப-வெப்ப விளைவுகள், ஆஸ்டெனிடிக் துருப்பிடிக்காத எஃகுகளின் இயந்திரவியல் பண்புகளில் சிறிய தாக்கத்தையே ஏற்படுத்துகின்றன. இருப்பினும், குளிர் வேலைப்பாடு, ஆஸ்டெனிடிக் துருப்பிடிக்காத எஃகுகளின் வலிமை மற்றும் கடினத்தன்மை போன்ற இயந்திரவியல் பண்புகளை மேம்படுத்தும். ஆஸ்டெனிடிக் துருப்பிடிக்காத எஃகிலிருந்து குழாய்களை வளைத்து உருவாக்கும்போது, ​​பொருளின் நெகிழ்வுத்தன்மை குறைவது உட்பட, அவற்றின் இயந்திரவியல் பண்புகள் மாறுகின்றன.
ஆஸ்டெனிடிக் துருப்பிடிக்காத எஃகுக்கு குளிர் வார்ப்பு தேவைப்பட்டால், கரைசல் பதப்படுத்தல் (சுமார் 1045°C வரை சூடாக்கி, பின்னர் திடீரெனக் குளிர்வித்தல் அல்லது விரைவாகக் குளிர்வித்தல்) அந்தப் பொருளின் இயந்திரவியல் பண்புகளை அவற்றின் அசல் மதிப்புகளுக்கு மீட்டெடுக்கும். மேலும், குளிர் வார்ப்பிற்குப் பிறகு ஏற்படும் கலப்புலோகப் பிரிதல், உணர்திறன் அதிகரித்தல் மற்றும் சிக்மா கட்டம் ஆகியவற்றையும் இது நீக்கும். கரைசல் பதப்படுத்தலைச் செய்யும்போது, ​​சரியாகக் கையாளப்படாவிட்டால், விரைவாகக் குளிர்விப்பது எஞ்சிய அழுத்தத்தை மீண்டும் பொருளில் ஏற்படுத்தக்கூடும் என்பதை நினைவில் கொள்ளவும்.
H2 சேவைக்கான ஏற்றுக்கொள்ளக்கூடிய மூலப்பொருள் தேர்வுகளுக்கு, ASME B31-இல் உள்ள GR-2.1.1-1 குழாய் மற்றும் ட்யூபிங் அசெம்பிளி மூலப்பொருள் விவரக்குறிப்பு அட்டவணை மற்றும் GR-2.1.1-2 குழாய் மூலப்பொருள் விவரக்குறிப்பு அட்டவணை ஆகியவற்றைப் பார்க்கவும். தொடங்குவதற்கு குழாய்கள் ஒரு நல்ல இடமாகும்.
1.008 அணு நிறை அலகுகள் (amu) என்ற நிலையான அணு எடையைக் கொண்ட ஹைட்ரஜன், தனிம அட்டவணையில் மிகவும் இலேசான மற்றும் சிறிய தனிமமாகும். எனவே, இது கசிவதற்கான அதிக வாய்ப்பைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் இது பேரழிவுகரமான விளைவுகளை ஏற்படுத்தக்கூடும் என்பதையும் நான் குறிப்பிட விரும்புகிறேன். ஆகையால், எரிவாயுக் குழாய் அமைப்பானது, இயந்திர வகை இணைப்புகளைக் குறைத்து, உண்மையிலேயே தேவைப்படும் இணைப்புகளை மேம்படுத்தும் வகையில் வடிவமைக்கப்பட வேண்டும்.
கசிவு ஏற்படக்கூடிய இடங்களைக் குறைக்கும்போது, ​​உபகரணங்கள், குழாய்க் கூறுகள் மற்றும் இணைப்பான்களில் உள்ள விளிம்பு இணைப்புகளைத் தவிர, அமைப்பு முழுமையாகப் பற்றவைக்கப்பட வேண்டும். திருகு இணைப்புகள் முடிந்தவரை, முடிந்தால் முற்றிலுமாகத் தவிர்க்கப்பட வேண்டும். ஏதேனும் காரணத்தால் திருகு இணைப்புகளைத் தவிர்க்க முடியாவிட்டால், திருகு அடைப்பான் இல்லாமல் அவற்றை முழுமையாகப் பொருத்தி, பின்னர் பற்றவைப்பை அடைப்பது பரிந்துரைக்கப்படுகிறது. கார்பன் எஃகு குழாயைப் பயன்படுத்தும்போது, ​​குழாய் இணைப்புகள் நேரடியாகப் பற்றவைக்கப்பட்டு, பற்றவைப்புக்குப் பிந்தைய வெப்பச் சிகிச்சை (PWHT) செய்யப்பட வேண்டும். பற்றவைப்பிற்குப் பிறகு, வெப்பத்தால் பாதிக்கப்பட்ட மண்டலத்தில் (HAZ) உள்ள குழாய்கள் சாதாரண வெப்பநிலையிலும்கூட ஹைட்ரஜன் தாக்குதலுக்கு உள்ளாகின்றன. ஹைட்ரஜன் தாக்குதல் முதன்மையாக உயர் வெப்பநிலையில் நிகழும் அதே வேளையில், PWHT நிலையானது சாதாரண சூழ்நிலைகளிலும்கூட இந்த சாத்தியக்கூறை முற்றிலுமாக நீக்காவிட்டாலும், முழுமையாகக் குறைத்துவிடும்.
முழுவதும் பற்றவைக்கப்பட்ட அமைப்பின் பலவீனமான புள்ளி ஃபிளேன்ஜ் இணைப்பு ஆகும். ஃபிளேன்ஜ் இணைப்புகளில் அதிக அளவு இறுக்கத்தை உறுதிப்படுத்த, காம்ப்ரோஃபைல் கேஸ்கெட்டுகள் (படம் 4) அல்லது மற்றொரு வகை கேஸ்கெட்டுகள் பயன்படுத்தப்பட வேண்டும். பல உற்பத்தியாளர்களால் ஏறக்குறைய ஒரே மாதிரியாகத் தயாரிக்கப்படும் இந்த பேட், மிகவும் நெகிழ்வானது. இது மென்மையான, வளையக்கூடிய சீலிங் பொருட்களுக்கு இடையில் பொருத்தப்பட்ட பற்களைக் கொண்ட முழு-உலோக வளையங்களைக் கொண்டுள்ளது. இந்தப் பற்கள் போல்ட்டின் சுமையை ஒரு சிறிய பகுதியில் குவித்து, குறைந்த அழுத்தத்துடன் இறுக்கமான பொருத்தத்தை வழங்குகின்றன. இது சீரற்ற ஃபிளேன்ஜ் பரப்புகளையும், ஏற்ற இறக்கமான இயக்க நிலைமைகளையும் ஈடுசெய்யும் வகையில் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது.
படம் 4. காம்ப்ரோஃபைல் கேஸ்கெட்டுகள், ஒரு மென்மையான நிரப்பியால் இருபுறமும் பிணைக்கப்பட்ட உலோக உள்ளகம் கொண்டவை.
அமைப்பின் நம்பகத்தன்மையில் மற்றொரு முக்கிய காரணி வால்வு ஆகும். ஸ்டெம் சீல் மற்றும் பாடி ஃபிளேன்ஜ்களைச் சுற்றியுள்ள கசிவுகள் ஒரு உண்மையான பிரச்சனையாகும். இதைத் தடுக்க, பெல்லோஸ் சீல் கொண்ட வால்வைத் தேர்ந்தெடுப்பது பரிந்துரைக்கப்படுகிறது.
கீழே உள்ள நமது எடுத்துக்காட்டில், 1 அங்குல ஸ்கூல் 80 கார்பன் ஸ்டீல் குழாயைப் பயன்படுத்தவும். ASTM A106 Gr B-க்கு இணங்க உற்பத்தி சகிப்புத்தன்மைகள், அரிப்பு மற்றும் இயந்திர சகிப்புத்தன்மைகள் கொடுக்கப்பட்ட நிலையில், அதிகபட்ச அனுமதிக்கப்பட்ட வேலை அழுத்தத்தை (MAWP) 300°F வரையிலான வெப்பநிலையில் இரண்டு படிகளில் கணக்கிடலாம். (குறிப்பு: "...300ºF வரையிலான வெப்பநிலைக்கு..." என்பதற்கான காரணம், வெப்பநிலை 300ºF-ஐத் தாண்டும்போது ASTM A106 Gr B பொருளின் அனுமதிக்கப்பட்ட தகைவு (S) குறையத் தொடங்குவதால்தான். எனவே, சமன்பாடு (1)-ஐ 300ºF-க்கு மேலான வெப்பநிலைக்கு சரிசெய்ய வேண்டும்.)
சூத்திரம் (1) ஐப் பொறுத்தவரை, குழாய் கோட்பாட்டு வெடிப்பு அழுத்தத்தைக் கணக்கிடுவது முதல் படியாகும்.
T = குழாய்ச் சுவரின் தடிமன் - இயந்திரவியல், அரிமானம் மற்றும் உற்பத்தி சார்ந்த சகிப்புத்தன்மைகள் கழித்த மதிப்பு, அங்குலத்தில்.
செயல்முறையின் இரண்டாவது பகுதி, சமன்பாடு (2) இன் படி முடிவு P க்கு பாதுகாப்பு காரணி S f ஐப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் குழாய்வழியின் அதிகபட்ச அனுமதிக்கப்பட்ட வேலை அழுத்தம் Pa ஐக் கணக்கிடுவதாகும்:
எனவே, 1″ ஸ்கூல் 80 மெட்டீரியலைப் பயன்படுத்தும்போது, ​​வெடிப்பு அழுத்தம் பின்வருமாறு கணக்கிடப்படுகிறது:
பின்னர், ASME அழுத்தக் கலன் பரிந்துரைகள் பிரிவு VIII-1 2019, பத்தி 8, UG-101-க்கு இணங்க, பின்வருமாறு கணக்கிடப்பட்ட 4 என்ற பாதுகாப்பு Sf பயன்படுத்தப்படுகிறது:
இதன் விளைவாகக் கிடைக்கும் MAWP மதிப்பு 810 psi ஆகும். அங்குலம் என்பது குழாயை மட்டுமே குறிக்கிறது. அமைப்பில் மிகக் குறைந்த மதிப்பீட்டைக் கொண்ட ஃபிளேன்ஜ் இணைப்பு அல்லது கூறு, அமைப்பில் அனுமதிக்கப்பட்ட அழுத்தத்தைத் தீர்மானிப்பதில் முக்கிய காரணியாக இருக்கும்.
ASME B16.5-இன் படி, 150 கார்பன் ஸ்டீல் ஃபிளேன்ஜ் ஃபிட்டிங்குகளுக்கான அதிகபட்ச அனுமதிக்கப்பட்ட வேலை அழுத்தம் -20°F முதல் 100°F வரையிலான வெப்பநிலையில் 285 psi/அங்குலம் ஆகும். கிளாஸ் 300-க்கு அதிகபட்ச அனுமதிக்கப்பட்ட வேலை அழுத்தம் 740 psi ஆகும். கீழே உள்ள பொருள் விவரக்குறிப்பு எடுத்துக்காட்டின்படி, இதுவே அமைப்பின் அழுத்த வரம்புக் காரணியாக இருக்கும். மேலும், ஹைட்ரோஸ்டேடிக் சோதனைகளில் மட்டுமே, இந்த மதிப்புகள் 1.5 மடங்கைத் தாண்டக்கூடும்.
அடிப்படை கார்பன் ஸ்டீல் மூலப்பொருள் விவரக்குறிப்பிற்கான ஒரு எடுத்துக்காட்டாக, 740 psi/inch என்ற வடிவமைப்பு அழுத்தத்திற்குக் குறைவான சுற்றுப்புற வெப்பநிலையில் இயங்கும் ஒரு H2 வாயு சேவைக் குழாய் விவரக்குறிப்பானது, அட்டவணை 2-இல் காட்டப்பட்டுள்ள மூலப்பொருள் தேவைகளைக் கொண்டிருக்கலாம். விவரக்குறிப்பில் சேர்க்கப்பட வேண்டிய, கவனம் தேவைப்படக்கூடிய வகைகள் பின்வருமாறு:
குழாய் அமைப்பைத் தவிர, இணைப்பான்கள், வால்வுகள், குழாய்வழி உபகரணங்கள் போன்ற பல கூறுகள் குழாய் அமைப்பை உருவாக்குகின்றன. இந்தக் கூறுகளில் பலவற்றை ஒரு குழாய்த்திட்டத்தில் ஒன்றாக இணைத்து விரிவாக விவாதித்தாலும், இதற்கு இக்கட்டுரையில் உள்ளடக்கக்கூடியதை விட அதிக பக்கங்கள் தேவைப்படும்.