ఈ అవలోకనం హైడ్రోజన్ పంపిణీ కోసం పైపింగ్ వ్యవస్థల సురక్షిత రూపకల్పనకు సిఫార్సులను అందిస్తుంది.
హైడ్రోజన్ అనేది సులభంగా లీక్ అయ్యే స్వభావం గల అత్యంత బాష్పీభవనశీల ద్రవం. ఇది నియంత్రించడం కష్టమైన బాష్పీభవనశీల ద్రవం, ఈ లక్షణాల కలయిక చాలా ప్రమాదకరమైనది మరియు ప్రాణాంతకమైనది. పదార్థాలు, గాస్కెట్లు మరియు సీల్స్‌ను, అలాగే అటువంటి వ్యవస్థల రూపకల్పన లక్షణాలను ఎంచుకునేటప్పుడు ఈ ధోరణులను పరిగణనలోకి తీసుకోవాలి. వాయురూప H2 పంపిణీకి సంబంధించిన ఈ అంశాలే ఈ చర్చకు ప్రధానాంశం, అంతేగానీ H2 ఉత్పత్తి, ద్రవరూప H2, లేదా ద్రవరూప H2 (కుడి సైడ్‌బార్ చూడండి) గురించి కాదు.
హైడ్రోజన్ మరియు H2-గాలి మిశ్రమాన్ని అర్థం చేసుకోవడానికి మీకు సహాయపడే కొన్ని ముఖ్యమైన అంశాలు ఇక్కడ ఉన్నాయి. హైడ్రోజన్ రెండు విధాలుగా మండుతుంది: డిఫ్లాగ్రేషన్ మరియు పేలుడు.
డిఫ్లాగ్రేషన్. డిఫ్లాగ్రేషన్ అనేది ఒక సాధారణ దహన ప్రక్రియ, దీనిలో మంటలు మిశ్రమం గుండా ఉపధ్వని వేగంతో ప్రయాణిస్తాయి. ఉదాహరణకు, హైడ్రోజన్-గాలి మిశ్రమం యొక్క స్వేచ్ఛా మేఘాన్ని ఒక చిన్న జ్వలన మూలం ద్వారా మండించినప్పుడు ఇది సంభవిస్తుంది. ఈ సందర్భంలో, మంట సెకనుకు పది నుండి అనేక వందల అడుగుల వేగంతో కదులుతుంది. వేడి వాయువు యొక్క వేగవంతమైన వ్యాకోచం పీడన తరంగాలను సృష్టిస్తుంది, వాటి బలం మేఘం యొక్క పరిమాణానికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. కొన్ని సందర్భాల్లో, షాక్ వేవ్ యొక్క శక్తి దాని మార్గంలో ఉన్న భవన నిర్మాణాలను మరియు ఇతర వస్తువులను దెబ్బతీయడానికి మరియు గాయాలకు కారణమయ్యేంతగా ఉంటుంది.
విస్ఫోటనం. అది పేలినప్పుడు, మంటలు మరియు షాక్ తరంగాలు మిశ్రమం గుండా సూపర్‌సోనిక్ వేగంతో ప్రయాణించాయి. డిటోనేషన్ తరంగంలో పీడన నిష్పత్తి సాధారణ డిటోనేషన్ కంటే చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది. పెరిగిన శక్తి కారణంగా, ఈ పేలుడు ప్రజలకు, భవనాలకు మరియు సమీపంలోని వస్తువులకు మరింత ప్రమాదకరం. సాధారణ డిఫ్లాగ్రేషన్ ఒక పరిమిత ప్రదేశంలో మండించినప్పుడు పేలుడుకు కారణమవుతుంది. అటువంటి ఇరుకైన ప్రదేశంలో, అతి తక్కువ శక్తితో కూడా మంటను పుట్టించవచ్చు. కానీ అపరిమిత ప్రదేశంలో హైడ్రోజన్-గాలి మిశ్రమం యొక్క డిటోనేషన్ కోసం, మరింత శక్తివంతమైన మంట పుట్టించే మూలం అవసరం.
హైడ్రోజన్-గాలి మిశ్రమంలోని విస్ఫోటన తరంగం అంతటా పీడన నిష్పత్తి సుమారు 20 ఉంటుంది. వాతావరణ పీడనం వద్ద, 20 నిష్పత్తి అంటే 300 psi. ఈ పీడన తరంగం ఒక స్థిర వస్తువును ఢీకొన్నప్పుడు, పీడన నిష్పత్తి 40-60కి పెరుగుతుంది. స్థిర అడ్డంకి నుండి పీడన తరంగం పరావర్తనం చెందడం దీనికి కారణం.
లీక్ అయ్యే స్వభావం. దాని తక్కువ స్నిగ్ధత మరియు తక్కువ అణుభారం కారణంగా, H2 వాయువుకు లీక్ అవ్వడానికి మరియు వివిధ పదార్థాలలోకి వ్యాపించడానికి లేదా చొచ్చుకుపోవడానికి అధిక స్వభావం ఉంటుంది.
హైడ్రోజన్ సహజ వాయువు కంటే 8 రెట్లు, గాలి కంటే 14 రెట్లు, ప్రొపేన్ కంటే 22 రెట్లు మరియు గ్యాసోలిన్ ఆవిరి కంటే 57 రెట్లు తేలికైనది. దీని అర్థం ఏమిటంటే, దీనిని ఆరుబయట అమర్చినప్పుడు, H2 వాయువు త్వరగా పైకి లేచి వ్యాపిస్తుంది, దీనివల్ల లీకుల ఆనవాళ్లు కూడా తగ్గుతాయి. కానీ ఇది రెండు వైపులా పదునున్న కత్తి లాంటిది. వెల్డింగ్ చేయడానికి ముందు లీక్ డిటెక్షన్ అధ్యయనం చేయకుండా, H2 లీక్‌కు పైన లేదా గాలి వీచే దిశలో ఆరుబయట అమరికపై వెల్డింగ్ చేస్తే పేలుడు సంభవించవచ్చు. మూసి ఉన్న ప్రదేశంలో, H2 వాయువు పైకప్పు నుండి క్రిందికి పైకి లేచి పేరుకుపోతుంది. ఈ పరిస్థితి వల్ల, నేల దగ్గర ఉన్న మండే వనరులతో సంబంధంలోకి వచ్చే అవకాశం ఎక్కువగా ఉండి, అది పెద్ద పరిమాణంలో పేరుకుపోతుంది.
ప్రమాదవశాత్తు అగ్నిప్రమాదం. స్వయందహనం అనేది ఒక దృగ్విషయం, దీనిలో వాయువులు లేదా ఆవిరుల మిశ్రమం బాహ్య జ్వలన మూలం లేకుండా దానంతట అదే మండుతుంది. దీనిని "స్వయందృఢ దహనం" లేదా "స్వయందృఢ దహనం" అని కూడా అంటారు. స్వయందహనం ఉష్ణోగ్రతపై ఆధారపడి ఉంటుంది, పీడనంపై కాదు.
స్వయందహన ఉష్ణోగ్రత అనగా, బాహ్య జ్వలన మూలం లేనప్పుడు, గాలి లేదా ఆక్సీకరణ కారకంతో సంపర్కం జరిగినప్పుడు ఇంధనం జ్వలనం చెందక ముందే దానంతట అదే మండే కనిష్ట ఉష్ణోగ్రత. ఒక పొడి పదార్థం యొక్క స్వయందహన ఉష్ణోగ్రత అనగా, ఆక్సీకరణ కారకం లేనప్పుడు అది దానంతట అదే మండే ఉష్ణోగ్రత. గాలిలో వాయురూప H2 యొక్క స్వయందహన ఉష్ణోగ్రత 585°C.
మండే మిశ్రమం ద్వారా మంట వ్యాప్తిని ప్రారంభించడానికి అవసరమైన శక్తిని జ్వలన శక్తి అంటారు. ఒక నిర్దిష్ట ఉష్ణోగ్రత మరియు పీడనం వద్ద ఒక నిర్దిష్ట మండే మిశ్రమాన్ని మండించడానికి అవసరమైన కనీస శక్తిని కనిష్ట జ్వలన శక్తి అంటారు. 1 atm గాలిలో వాయురూప H2 కోసం కనిష్ట స్పార్క్ జ్వలన శక్తి = 1.9 × 10–8 BTU (0.02 mJ).
విస్ఫోటన పరిమితులు అంటే గాలిలో లేదా ఆక్సిజన్‌లో ఆవిరి, పొగమంచు లేదా ధూళి యొక్క గరిష్ట మరియు కనిష్ట సాంద్రతలు, వీటి వద్ద విస్ఫోటనం సంభవిస్తుంది. పరిసరాల పరిమాణం మరియు జ్యామితి, అలాగే ఇంధనం యొక్క సాంద్రత ఈ పరిమితులను నియంత్రిస్తాయి. "విస్ఫోటన పరిమితి" అనే పదానికి పర్యాయపదంగా కొన్నిసార్లు "విస్ఫోటన పరిమితి"ని ఉపయోగిస్తారు.
గాలిలో H2 మిశ్రమాల పేలుడు పరిమితులు 18.3 వాల్యూమ్.% (దిగువ పరిమితి) మరియు 59 వాల్యూమ్.% (ఎగువ పరిమితి).
పైపింగ్ వ్యవస్థలను (మూర్తి 1) రూపకల్పన చేసేటప్పుడు, మొదటి దశ ప్రతి రకమైన ద్రవానికి అవసరమైన నిర్మాణ సామగ్రిని నిర్ణయించడం. మరియు ప్రతి ద్రవం ASME B31.3 పేరా ప్రకారం వర్గీకరించబడుతుంది. 300(b)(1) ఇలా పేర్కొంటుంది, “క్లాస్ D, M, అధిక పీడనం, మరియు అధిక స్వచ్ఛత గల పైపింగ్‌ను నిర్ణయించడం, మరియు ఒక నిర్దిష్ట నాణ్యతా వ్యవస్థను ఉపయోగించాలా వద్దా అని నిర్ణయించడం కూడా యజమాని బాధ్యత.”
ద్రవ వర్గీకరణ అనేది అవసరమైన పరీక్ష స్థాయిని, పరీక్ష రకాన్ని, అలాగే ద్రవ వర్గం ఆధారంగా అనేక ఇతర అవసరాలను నిర్వచిస్తుంది. దీనికి సంబంధించిన బాధ్యత సాధారణంగా యజమాని యొక్క ఇంజనీరింగ్ విభాగానికి లేదా బయటి ఇంజనీర్‌కు అప్పగించబడుతుంది.
B31.3 ప్రాసెస్ పైపింగ్ కోడ్ ఒక నిర్దిష్ట ద్రవానికి ఏ పదార్థాన్ని ఉపయోగించాలో యజమానికి చెప్పనప్పటికీ, అది బలం, మందం మరియు పదార్థ అనుసంధాన అవసరాలపై మార్గదర్శకత్వాన్ని అందిస్తుంది. కోడ్ యొక్క పరిచయంలో స్పష్టంగా పేర్కొనే రెండు వాక్యాలు కూడా ఉన్నాయి:
మరియు పైన ఉన్న మొదటి పేరాగ్రాఫ్, పేరాగ్రాఫ్ B31.3ని విస్తరించండి. 300(b)(1) ఇలా కూడా పేర్కొంటుంది: “పైప్‌లైన్ ఇన్‌స్టాలేషన్ యజమాని ఈ కోడ్‌కు అనుగుణంగా ఉండటానికి మరియు పైప్‌లైన్ ఒక భాగంగా ఉన్న అన్ని ద్రవ నిర్వహణ లేదా ప్రక్రియను నియంత్రించే డిజైన్, నిర్మాణం, తనిఖీ మరియు పరీక్ష అవసరాలను ఏర్పాటు చేయడానికి పూర్తిగా బాధ్యత వహిస్తాడు.” కాబట్టి, బాధ్యత కోసం కొన్ని ప్రాథమిక నియమాలను మరియు ద్రవ సేవా వర్గాలను నిర్వచించడానికి అవసరాలను నిర్దేశించిన తర్వాత, హైడ్రోజన్ గ్యాస్ ఎక్కడ సరిపోతుందో చూద్దాం.
హైడ్రోజన్ వాయువు లీకేజీలతో కూడిన అస్థిర ద్రవంగా ప్రవర్తిస్తుంది కాబట్టి, ద్రవ సేవ కోసం B31.3 వర్గం కింద హైడ్రోజన్ వాయువును సాధారణ ద్రవంగా లేదా క్లాస్ M ద్రవంగా పరిగణించవచ్చు. పైన పేర్కొన్న విధంగా, ద్రవ నిర్వహణ వర్గీకరణ అనేది యజమాని యొక్క అవసరం, అయితే అది B31.3, పేరా 3లో వివరించిన ఎంచుకున్న వర్గాల మార్గదర్శకాలకు అనుగుణంగా ఉండాలి. 300.2 "హైడ్రాలిక్ సేవలు" విభాగంలోని నిర్వచనాలు. సాధారణ ద్రవ సేవ మరియు క్లాస్ M ద్రవ సేవ కోసం నిర్వచనాలు క్రింది విధంగా ఉన్నాయి:
సాధారణ ద్రవ సేవ: ఈ కోడ్‌కు లోబడి ఉండే చాలా పైపులకు వర్తించే ద్రవ సేవ, అనగా క్లాస్ D, M, అధిక ఉష్ణోగ్రత, అధిక పీడనం లేదా అధిక ద్రవ శుభ్రతకు సంబంధించిన నిబంధనలకు లోబడి ఉండదు.
(1) ఆ ద్రవం యొక్క విషపూరిత స్వభావం ఎంత ఎక్కువగా ఉందంటే, లీకేజీ కారణంగా చాలా తక్కువ పరిమాణంలో ఆ ద్రవం శరీరంలోకి ప్రవేశించినా, దానిని పీల్చిన లేదా దానితో సంబంధంలోకి వచ్చిన వారికి, తక్షణ పునరుద్ధరణ చర్యలు తీసుకున్నప్పటికీ, తీవ్రమైన శాశ్వత గాయం కలగవచ్చు.
(2) పైప్‌లైన్ రూపకల్పన, అనుభవం, నిర్వహణ పరిస్థితులు మరియు ప్రదేశాన్ని పరిగణనలోకి తీసుకున్న తర్వాత, సిబ్బందిని బహిర్గతం కాకుండా కాపాడటానికి అవసరమైన బిగుతును అందించడానికి, ఆ ద్రవాన్ని సాధారణంగా ఉపయోగించడానికి కావలసినవి సరిపోవని యజమాని నిర్ధారిస్తాడు.
M యొక్క పై నిర్వచనంలో, హైడ్రోజన్ వాయువును విషపూరిత ద్రవంగా పరిగణించనందున అది పేరా (1) యొక్క ప్రమాణాలను అందుకోదు. అయినప్పటికీ, ఉపవిభాగం (2)ను వర్తింపజేయడం ద్వారా, "...పైపింగ్ డిజైన్, అనుభవం, నిర్వహణ పరిస్థితులు మరియు ప్రదేశం..." లను తగిన విధంగా పరిగణనలోకి తీసుకున్న తర్వాత హైడ్రాలిక్ వ్యవస్థలను M తరగతిలో వర్గీకరించడానికి కోడ్ అనుమతిస్తుంది. సాధారణ ద్రవ నిర్వహణ యొక్క నిర్ధారణను యజమాని అనుమతిస్తాడు. హైడ్రోజన్ వాయువు పైపింగ్ వ్యవస్థల రూపకల్పన, నిర్మాణం, తనిఖీ మరియు పరీక్షలో ఉన్నత స్థాయి సమగ్రత అవసరాన్ని తీర్చడానికి ఈ అవసరాలు సరిపోవు.
అధిక ఉష్ణోగ్రత హైడ్రోజన్ తుప్పు (HTHA) గురించి చర్చించే ముందు దయచేసి పట్టిక 1ని చూడండి. ఈ పట్టికలో కోడ్‌లు, ప్రమాణాలు మరియు నిబంధనలు జాబితా చేయబడ్డాయి, ఇందులో HTHAను కలిగి ఉండే ఒక సాధారణ తుప్పు అసాధారణత అయిన హైడ్రోజన్ ఎంబ్రిటిల్‌మెంట్ (HE) అంశంపై ఆరు పత్రాలు ఉన్నాయి. OH తక్కువ మరియు అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద సంభవించవచ్చు. ఒక రకమైన తుప్పుగా పరిగణించబడే ఇది, అనేక విధాలుగా ప్రారంభం కావచ్చు మరియు విస్తృత శ్రేణి పదార్థాలను కూడా ప్రభావితం చేస్తుంది.
హైడ్రోజన్ ఎంబోలిజం (HE) వివిధ రూపాలను కలిగి ఉంటుంది, వీటిని హైడ్రోజన్ క్రాకింగ్ (HAC), హైడ్రోజన్ స్ట్రెస్ క్రాకింగ్ (HSC), స్ట్రెస్ కరోషన్ క్రాకింగ్ (SCC), హైడ్రోజన్ కరోషన్ క్రాకింగ్ (HACC), హైడ్రోజన్ బబ్లింగ్ (HB), హైడ్రోజన్ క్రాకింగ్ (HIC), స్ట్రెస్ ఓరియెంటెడ్ హైడ్రోజన్ క్రాకింగ్ (SOHIC), ప్రోగ్రెసివ్ క్రాకింగ్ (SWC), సల్ఫైడ్ స్ట్రెస్ క్రాకింగ్ (SSC), సాఫ్ట్ జోన్ క్రాకింగ్ (SZC), మరియు అధిక ఉష్ణోగ్రత హైడ్రోజన్ కరోషన్ (HTHA) గా విభజించవచ్చు.
దాని సరళమైన రూపంలో, హైడ్రోజన్ ఎంబ్రిటిల్‌మెంట్ అనేది పరమాణు హైడ్రోజన్ చొచ్చుకుపోవడం వల్ల లోహ కణాల సరిహద్దులను నాశనం చేసే ఒక యంత్రాంగం, దీని ఫలితంగా లోహం యొక్క సాగే గుణం తగ్గుతుంది. ఇది సంభవించే పద్ధతులు విభిన్నంగా ఉంటాయి మరియు వాటి సంబంధిత పేర్ల ద్వారా పాక్షికంగా నిర్వచించబడతాయి, ఉదాహరణకు HTHA, దీనిలో ఎంబ్రిటిల్‌మెంట్ కోసం ఏకకాలంలో అధిక ఉష్ణోగ్రత మరియు అధిక పీడనం గల హైడ్రోజన్ అవసరం, మరియు SSC, దీనిలో ఆమ్ల తుప్పు కారణంగా పరమాణు హైడ్రోజన్ మూసివున్న వాయువులుగా ఉత్పత్తి చేయబడి లోహపు కేస్‌లలోకి ఇంకుతుంది, ఇది పెళుసుదనానికి దారితీస్తుంది. కానీ పైన వివరించిన హైడ్రోజన్ ఎంబ్రిటిల్‌మెంట్ యొక్క అన్ని సందర్భాలలో మాదిరిగానే మొత్తం ఫలితం ఒకే విధంగా ఉంటుంది, ఇక్కడ లోహం యొక్క బలం దాని అనుమతించదగిన ఒత్తిడి పరిధి కంటే తక్కువకు తగ్గిపోతుంది, ఇది ద్రవం యొక్క అస్థిరత కారణంగా సంభావ్యంగా విపత్కర సంఘటనకు దారితీస్తుంది.
గోడ మందం మరియు యాంత్రిక జాయింట్ పనితీరుతో పాటు, H2 గ్యాస్ సేవ కోసం పదార్థాలను ఎంచుకునేటప్పుడు పరిగణించవలసిన రెండు ప్రధాన అంశాలు ఉన్నాయి: 1. అధిక ఉష్ణోగ్రత హైడ్రోజన్ (HTHA)కు గురికావడం మరియు 2. సంభావ్య లీకేజీ గురించి తీవ్రమైన ఆందోళనలు. ఈ రెండు అంశాలు ప్రస్తుతం చర్చలో ఉన్నాయి.
అణు హైడ్రోజన్‌లా కాకుండా, పరమాణు హైడ్రోజన్ వ్యాకోచించగలదు, దీనివల్ల హైడ్రోజన్ అధిక ఉష్ణోగ్రతలు మరియు పీడనాలకు గురై, సంభావ్య HTHAకు ఆధారాన్ని ఏర్పరుస్తుంది. ఈ పరిస్థితులలో, పరమాణు హైడ్రోజన్ కార్బన్ స్టీల్ పైపింగ్ పదార్థాలు లేదా పరికరాలలోకి వ్యాపించగలదు, అక్కడ అది లోహ ద్రావణంలోని కార్బన్‌తో చర్య జరిపి గ్రెయిన్ బౌండరీల వద్ద మీథేన్ వాయువును ఏర్పరుస్తుంది. బయటకు వెళ్లలేక, ఆ వాయువు వ్యాకోచించి, పైపులు లేదా పాత్రల గోడలలో పగుళ్లు మరియు చీలికలను సృష్టిస్తుంది – ఇదే HTGA. 8″ గోడలో పగుళ్లు మరియు చీలికలు స్పష్టంగా కనిపిస్తున్న HTHA ఫలితాలను మీరు పటం 2లో స్పష్టంగా చూడవచ్చు. ఈ పరిస్థితులలో విఫలమయ్యే నామినల్ సైజ్ (NPS) పైపు భాగం ఇది.
నిర్వహణ ఉష్ణోగ్రతను 500°F కంటే తక్కువగా ఉంచినప్పుడు కార్బన్ స్టీల్‌ను హైడ్రోజన్ సేవ కోసం ఉపయోగించవచ్చు. పైన పేర్కొన్నట్లుగా, హైడ్రోజన్ వాయువును అధిక పాక్షిక పీడనం మరియు అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఉంచినప్పుడు HTHA సంభవిస్తుంది. హైడ్రోజన్ పాక్షిక పీడనం సుమారు 3000 psi మరియు ఉష్ణోగ్రత సుమారు 450°F కంటే ఎక్కువగా ఉంటుందని అంచనా వేసినప్పుడు (ఇది పటం 2లోని ప్రమాద పరిస్థితి), కార్బన్ స్టీల్‌ను సిఫార్సు చేయరు.
API 941 నుండి పాక్షికంగా తీసుకున్న, పటం 3లోని సవరించిన నెల్సన్ ప్లాట్ నుండి చూడగలిగినట్లుగా, అధిక ఉష్ణోగ్రత హైడ్రోజన్ ఫోర్సింగ్‌పై అత్యంత ప్రభావం చూపుతుంది. 500°F వరకు ఉష్ణోగ్రతల వద్ద పనిచేసే కార్బన్ స్టీల్స్‌తో ఉపయోగించినప్పుడు హైడ్రోజన్ వాయువు పాక్షిక పీడనం 1000 psiని మించవచ్చు.
పటం 3. ఈ సవరించిన నెల్సన్ చార్ట్ (API 941 నుండి స్వీకరించబడింది) వివిధ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద హైడ్రోజన్ సేవ కోసం తగిన పదార్థాలను ఎంచుకోవడానికి ఉపయోగించవచ్చు.
పటం 3లో, ఆపరేటింగ్ ఉష్ణోగ్రత మరియు హైడ్రోజన్ పాక్షిక పీడనంపై ఆధారపడి, హైడ్రోజన్ దాడిని నివారించడానికి హామీ ఇవ్వబడిన స్టీల్స్ ఎంపికను చూపిస్తుంది. ఆస్టెనిటిక్ స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్స్ HTHAకు సున్నితత్వం లేనివి మరియు అన్ని ఉష్ణోగ్రతలు మరియు పీడనాల వద్ద సంతృప్తికరమైన పదార్థాలుగా ఉంటాయి.
ఆస్టెనిటిక్ 316/316L స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్ హైడ్రోజన్ అనువర్తనాలకు అత్యంత ఆచరణాత్మకమైన పదార్థం మరియు నిరూపితమైన పనితీరును కలిగి ఉంది. వెల్డింగ్ సమయంలో మిగిలిపోయిన హైడ్రోజన్‌ను కాల్షియం చేయడానికి మరియు వెల్డింగ్ తర్వాత హీట్ అఫెక్టెడ్ జోన్ (HAZ) కాఠిన్యాన్ని తగ్గించడానికి కార్బన్ స్టీల్స్‌కు పోస్ట్-వెల్డ్ హీట్ ట్రీట్‌మెంట్ (PWHT) సిఫార్సు చేయబడినప్పటికీ, ఆస్టెనిటిక్ స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్స్‌కు ఇది అవసరం లేదు.
ఉష్ణ చికిత్స మరియు వెల్డింగ్ వలన కలిగే ఉష్ణోష్ణ ప్రభావాలు ఆస్టెనిటిక్ స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్స్ యొక్క యాంత్రిక లక్షణాలపై పెద్దగా ప్రభావం చూపవు. అయితే, కోల్డ్ వర్కింగ్ ఆస్టెనిటిక్ స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్స్ యొక్క బలం మరియు కాఠిన్యం వంటి యాంత్రిక లక్షణాలను మెరుగుపరుస్తుంది. ఆస్టెనిటిక్ స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్‌తో పైపులను వంచి, ఆకృతినిచ్చేటప్పుడు, పదార్థం యొక్క ప్లాస్టిసిటీ తగ్గడంతో సహా వాటి యాంత్రిక లక్షణాలు మారుతాయి.
ఆస్టెనిటిక్ స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్‌కు కోల్డ్ ఫార్మింగ్ అవసరమైతే, సొల్యూషన్ అనీలింగ్ (సుమారుగా 1045°C వరకు వేడి చేసి, ఆ తర్వాత క్వెంచింగ్ లేదా వేగంగా చల్లబరచడం) ఆ పదార్థం యొక్క యాంత్రిక లక్షణాలను వాటి అసలు విలువలకు పునరుద్ధరిస్తుంది. ఇది కోల్డ్ వర్కింగ్ తర్వాత ఏర్పడిన అల్లాయ్ సెగ్రిగేషన్, సెన్సిటైజేషన్ మరియు సిగ్మా ఫేజ్‌లను కూడా తొలగిస్తుంది. సొల్యూషన్ అనీలింగ్ చేసేటప్పుడు, సరిగ్గా నిర్వహించకపోతే వేగంగా చల్లబరచడం వల్ల పదార్థంలో అవశేష ఒత్తిడి తిరిగి చేరగలదని గుర్తుంచుకోవాలి.
H2 సర్వీస్ కోసం ఆమోదయోగ్యమైన మెటీరియల్ ఎంపికల కొరకు ASME B31 లోని GR-2.1.1-1 పైపింగ్ మరియు ట్యూబింగ్ అసెంబ్లీ మెటీరియల్ స్పెసిఫికేషన్ ఇండెక్స్ మరియు GR-2.1.1-2 పైపింగ్ మెటీరియల్ స్పెసిఫికేషన్ ఇండెక్స్ పట్టికలను చూడండి. పైపులతో ప్రారంభించడం మంచిది.
1.008 పరమాణు ద్రవ్యరాశి యూనిట్ల (amu) ప్రామాణిక పరమాణు భారంతో, హైడ్రోజన్ ఆవర్తన పట్టికలో అత్యంత తేలికైన మరియు చిన్న మూలకం, అందువల్ల ఇది లీక్ అయ్యే అధిక ప్రవృత్తిని కలిగి ఉంటుంది, దీనివల్ల వినాశకరమైన పరిణామాలు సంభవించవచ్చని నేను చెప్పదలుచుకున్నాను. అందువల్ల, యాంత్రిక రకం కనెక్షన్‌లను పరిమితం చేసే విధంగా మరియు నిజంగా అవసరమైన కనెక్షన్‌లను మెరుగుపరిచే విధంగా గ్యాస్ పైప్‌లైన్ వ్యవస్థను రూపొందించాలి.
సంభావ్య లీక్ పాయింట్లను పరిమితం చేసేటప్పుడు, పరికరాలు, పైపింగ్ ఎలిమెంట్స్ మరియు ఫిట్టింగ్స్‌పై ఉండే ఫ్లాంజ్ కనెక్షన్‌లు మినహా, సిస్టమ్‌ను పూర్తిగా వెల్డ్ చేయాలి. థ్రెడ్ కనెక్షన్‌లను సాధ్యమైనంత వరకు, లేదా పూర్తిగా నివారించాలి. ఏ కారణం చేతనైనా థ్రెడ్ కనెక్షన్‌లను నివారించలేకపోతే, థ్రెడ్ సీలెంట్ లేకుండా వాటిని పూర్తిగా బిగించి, ఆపై వెల్డ్‌ను సీల్ చేయాలని సిఫార్సు చేయబడింది. కార్బన్ స్టీల్ పైపును ఉపయోగిస్తున్నప్పుడు, పైపు జాయింట్‌లను బట్ వెల్డ్ చేసి, పోస్ట్ వెల్డ్ హీట్ ట్రీట్మెంట్ (PWHT) చేయాలి. వెల్డింగ్ తర్వాత, హీట్-ఎఫెక్టెడ్ జోన్ (HAZ)లోని పైపులు సాధారణ ఉష్ణోగ్రత వద్ద కూడా హైడ్రోజన్ దాడికి గురవుతాయి. హైడ్రోజన్ దాడి ప్రధానంగా అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద జరిగేప్పటికీ, PWHT దశ ఈ అవకాశాన్ని సాధారణ పరిస్థితులలో కూడా పూర్తిగా తొలగించకపోయినా, గణనీయంగా తగ్గిస్తుంది.
పూర్తిగా వెల్డింగ్ చేయబడిన వ్యవస్థలో బలహీనమైన భాగం ఫ్లాంజ్ కనెక్షన్. ఫ్లాంజ్ కనెక్షన్లలో అధిక స్థాయి బిగుతును నిర్ధారించడానికి, కామ్‌ప్రొఫైల్ గాస్కెట్లు (పటం 4) లేదా మరో రకమైన గాస్కెట్లను ఉపయోగించాలి. అనేక తయారీదారులచే దాదాపు ఒకే విధంగా తయారు చేయబడిన ఈ ప్యాడ్ చాలా అనుకూలమైనది. ఇది మృదువైన, ఆకారం మార్చుకోగల సీలింగ్ పదార్థాల మధ్య అమర్చబడిన, పళ్ళు గల పూర్తిగా లోహపు వలయాలను కలిగి ఉంటుంది. ఈ పళ్ళు బోల్ట్ యొక్క భారాన్ని ఒక చిన్న ప్రదేశంలో కేంద్రీకరించి, తక్కువ ఒత్తిడితో బిగుతుగా సరిపోయేలా చేస్తాయి. ఇది అసమాన ఫ్లాంజ్ ఉపరితలాలను, అలాగే హెచ్చుతగ్గుల ఆపరేటింగ్ పరిస్థితులను కూడా సరిచేయగల విధంగా రూపొందించబడింది.
పటం 4. కామ్‌ప్రొఫైల్ గాస్కెట్‌లు రెండు వైపులా మృదువైన ఫిల్లర్‌తో బంధించబడిన లోహపు కోర్‌ను కలిగి ఉంటాయి.
సిస్టమ్ సమగ్రతలో వాల్వ్ మరొక ముఖ్యమైన అంశం. స్టెమ్ సీల్ మరియు బాడీ ఫ్లాంజ్‌ల చుట్టూ లీకులు ఏర్పడటం ఒక పెద్ద సమస్య. దీనిని నివారించడానికి, బెలోస్ సీల్ ఉన్న వాల్వ్‌ను ఎంచుకోవాలని సిఫార్సు చేయబడింది.
మన క్రింది ఉదాహరణలో, 1 అంగుళం స్కూల్ 80 కార్బన్ స్టీల్ పైపును ఉపయోగించి, ASTM A106 Gr B కి అనుగుణంగా తయారీ టాలరెన్సులు, తుప్పు మరియు యాంత్రిక టాలరెన్సులను పరిగణనలోకి తీసుకుంటే, 300°F వరకు ఉష్ణోగ్రతల వద్ద గరిష్టంగా అనుమతించదగిన పని పీడనాన్ని (MAWP) రెండు దశల్లో లెక్కించవచ్చు (గమనిక: "...300ºF వరకు ఉష్ణోగ్రతల కోసం..." అని చెప్పడానికి కారణం, ఉష్ణోగ్రత 300ºF దాటినప్పుడు ASTM A106 Gr B మెటీరియల్ యొక్క అనుమతించదగిన ఒత్తిడి (S) క్షీణించడం ప్రారంభమవుతుంది, కాబట్టి సమీకరణం (1)ని 300ºF కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతలకు సర్దుబాటు చేయాలి.)
ఫార్ములా (1) ప్రకారం, పైప్‌లైన్ సైద్ధాంతిక బరస్ట్ ప్రెజర్‌ను లెక్కించడం మొదటి దశ.
T = పైపు గోడ మందం మైనస్ యాంత్రిక, తుప్పు మరియు తయారీ సహనశీలతలు, అంగుళాలలో.
ప్రక్రియ యొక్క రెండవ భాగం ఏమిటంటే, సమీకరణం (2) ప్రకారం ఫలితం P కి భద్రతా కారకం S f ని వర్తింపజేయడం ద్వారా పైప్‌లైన్ యొక్క గరిష్ట అనుమతించదగిన పని ఒత్తిడి Pa ని లెక్కించడం:
అందువల్ల, 1″ స్కూల్ 80 మెటీరియల్‌ను ఉపయోగించినప్పుడు, బరస్ట్ ప్రెజర్‌ను ఈ క్రింది విధంగా లెక్కిస్తారు:
తరువాత ASME ప్రెజర్ వెస్సెల్ సిఫార్సులు సెక్షన్ VIII-1 2019, పేరా 8కి అనుగుణంగా 4 యొక్క భద్రతా Sf వర్తింపజేయబడుతుంది. UG-101 ఈ క్రింది విధంగా లెక్కించబడుతుంది:
ఫలిత MAWP విలువ 810 psi. అంగుళం అనేది కేవలం పైపును మాత్రమే సూచిస్తుంది. సిస్టమ్‌లో అనుమతించదగిన పీడనాన్ని నిర్ణయించడంలో, అతి తక్కువ రేటింగ్ ఉన్న ఫ్లాంజ్ కనెక్షన్ లేదా భాగమే ప్రధాన కారకంగా ఉంటుంది.
ASME B16.5 ప్రకారం, -20°F నుండి 100°F వద్ద 150 కార్బన్ స్టీల్ ఫ్లాంజ్ ఫిట్టింగ్‌లకు గరిష్టంగా అనుమతించదగిన పని ఒత్తిడి 285 psi. క్లాస్ 300కు గరిష్టంగా అనుమతించదగిన పని ఒత్తిడి 740 psi. కింద ఇవ్వబడిన మెటీరియల్ స్పెసిఫికేషన్ ఉదాహరణ ప్రకారం ఇది సిస్టమ్ యొక్క ఒత్తిడి పరిమితి కారకం అవుతుంది. అలాగే, హైడ్రోస్టాటిక్ పరీక్షలలో మాత్రమే, ఈ విలువలు 1.5 రెట్లు మించవచ్చు.
ప్రాథమిక కార్బన్ స్టీల్ మెటీరియల్ స్పెసిఫికేషన్‌కు ఉదాహరణగా, 740 psi/అంగుళం డిజైన్ పీడనం కంటే తక్కువ పరిసర ఉష్ణోగ్రత వద్ద పనిచేసే H2 గ్యాస్ సర్వీస్ లైన్ స్పెసిఫికేషన్‌లో, పట్టిక 2లో చూపిన మెటీరియల్ అవసరాలు ఉండవచ్చు. స్పెసిఫికేషన్‌లో చేర్చడానికి శ్రద్ధ అవసరమయ్యే రకాలు ఈ క్రిందివి:
పైపింగ్ వ్యవస్థతో పాటు, ఫిట్టింగ్‌లు, వాల్వ్‌లు, లైన్ పరికరాలు మొదలైన అనేక ఇతర అంశాలు కూడా ఉంటాయి. ఈ అంశాలలో చాలావాటిని ఒక పైప్‌లైన్‌లో పొందుపరిచి, వాటిని వివరంగా చర్చించడం జరుగుతుంది, కానీ అలా చేయడానికి ఇక్కడ పొందుపరచగలిగిన దానికంటే ఎక్కువ పేజీలు అవసరమవుతాయి. ఈ వ్యాసం.