কার্বন স্টিল বার চাপ পাত্রের উপাদান হিসেবে উপযুক্ত কি না?

উপাদানের টান ও ফলন শক্তি এএসএমই বিপিভিসি সেকশন দুই পার্ট ডি-এর সাথে সঙ্গতিপূর্ণ।

চাপ ধারণকারী পাত্রগুলির ক্ষেত্রে, কার্বন স্টিলের দণ্ডগুলির কিছু প্রয়োজনীয়তা আছে যা ASME বয়লার ও চাপ ধারণকারী পাত্র কোড (ASME Boiler and Pressure Vessel Code) মেনে চলতে হবে, বিশেষ করে সেকশন II, পার্ট D—যেখানে চাপ ধারণকারী অংশগুলির যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য ব্যাখ্যা করা হয়েছে। নমনীয়তা শক্তি (yield strength) এর সংখ্যাগত মান অনুযায়ী, এটি কমপক্ষে ২০৫ এমপিএ (MPa), অথবা প্রায় ৩০,০০০ পিএসআই (psi) হতে হবে। অন্যদিকে, টান শক্তি (tensile strength) এর মান কম স্থিতিশীল, যা গ্রেড এবং কার্যকরী তাপমাত্রার উপর নির্ভর করে ৩৮০ থেকে ৪৮৫ এমপিএ (MPa), অথবা প্রায় ৫৫,০০০ থেকে ৭০,০০০ পিএসআই (psi) পর্যন্ত হতে পারে। ASTM A36 কার্বন স্টিল বারটি স্পষ্টভাবে স্ট্যান্ডার্ডে উল্লেখ করা হয়েছে যেখানে চাপ ৩০০ পিএসআই (psi)-এর বেশি হবে না এমন অ্যাপ্লিকেশনের জন্য। এই বারগুলি স্ট্যান্ডার্ড মেনে চলে এবং একটি ভালো শক্তি-ওজন অনুপাতও প্রদান করে। অন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্য হলো প্রসারণ (elongation)। যদি এটি ২০% এর বেশি থাকে, তবে উপাদানটি চাপ বৃদ্ধির ঝাঁকুনির বিরুদ্ধে ব্যর্থতা ছাড়াই সহ্য করার জন্য যথেষ্ট নমনীয় হয়। কঠিনতা ২০০ এইচবি (HB) এর কম রাখা ডাক্টিলিটি (ductility) হ্রাসজনিত ভাঙন প্রতিরোধ করতে সাহায্য করে, যা একটি গুরুত্বপূর্ণ নিরাপত্তা সমস্যা।

টাচস্টোন টাফনেস স্পেসিফিকেশন: ASTM A516 গ্রেড 70 এবং নিম্ন তাপমাত্রা সেবা প্রয়োজনীয়তার তুলনা

কার্বন স্টিলের প্রকৃতি এবং এর নমনীয়-থেকে-ভঙ্গুর সংক্রমণ তাপমাত্রা (ডিগ্রি) বিবেচনা করে, আঘাত শক্তি (ইমপ্যাক্ট টাফনেস) একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ বিষয় হয়ে ওঠে। উদাহরণস্বরূপ, ASTM A516 গ্রেড ৭০ বিবেচনা করা যেতে পারে। এটি একটি উপাদান যা সাধারণত ওয়েল্ডেড ভেসেল প্লেটগুলির জন্য ব্যবহৃত হয়। A515 গ্রেড ৭০-এর জন্য চার্পি ভি-নটচড পরীক্ষায় প্রায় মাইনাস ৩০ ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায় কেবলমাত্র ২০ জুল আঘাত শক্তির প্রয়োজন হয়। এই প্রয়োজনীয়তা শীতল জল ব্যবহারের ক্ষেত্রে যথেষ্ট। তবে, প্রায় মাইনাস ৪৫ ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রার অ্যাপ্লিকেশনের জন্য এটি অপর্যাপ্ত। -৪৯ ডিগ্রি। আকর্ষণীয়ভাবে, ASME সেকশন VIII এবং ভাঙনের যান্ত্রিকী সংক্রান্ত তথ্য পর্যালোচনা করলে দেখা যায় যে, কার্বন স্টিল অস্টেনিটিক স্টেইনলেস স্টিলের তুলনায় কম কার্যকরী হয়। এটি প্রায় ৪০ থেকে ৫০ শতাংশ কম। বাস্তব জগতে, এটি বোঝায় যে আর্কটিক পাইপলাইন এবং LNG সঞ্চয় সুবিধাগুলির জন্য ন্যূনতম ৪০ জুল কর্মক্ষমতা প্রয়োজন। এই ক্ষেত্রে, প্রকৌশলীরা সাধারণত ASTM A352 LCB/LCC-এ নির্দিষ্ট নিকেল মিশ্র ধাতু ব্যবহার করা ছাড়া অন্য কোনও বিকল্প থাকে না, অথবা নির্মাণের পরে কোনও বিশেষ প্রকার পীড়ন মুক্তিকরণ চিকিৎসা প্রয়োগ করতে হয়। এটি এই কারণে যে, স্ট্যান্ডার্ড কার্বন স্টিল বারগুলির কোনও সহজাত ক্ষমতা নেই।

চাপ পাত্র, নির্মাণ এবং ASTM-অনুমোদিত কার্বন স্টিল বার গ্রেডসমূহ

ওয়েল্ডেড কার্বন স্টিল চাপ পাত্র: A516-70 দিয়ে তৈরি ট্যাক এবং আটাচমেন্ট

A516-70 এর সমস্ত প্রয়োজনীয় বৈশিষ্ট্য রয়েছে, কারণ শুরুতে এর যিল্ড স্ট্রেন্থ প্রায় ২৬০ এমপিএ (৩৮ কেএসআই)। এটি ভালো ওয়েল্ডেবিলিটি এবং মধ্যম পরিষেবা তাপমাত্রায় বিশ্বস্ত থ্রু-থিকনেস ওয়েল্ডমেন্ট টাফনেস প্রদান করে, একইসাথে কার্বন স্তরটিও উপযুক্ত (০.২৭% এর কম)। এটি তাপ-প্রভাবিত অঞ্চল (HAZ) ফাটল গঠন রোধ করতে সহায়ক। তবে উল্লেখযোগ্য যে, A516 শুধুমাত্র প্লেটগুলির জন্য প্রযোজ্য, বারের জন্য নয়। 'সমতুল্য' বার গ্রেড নির্দিষ্ট না করে কার্বন স্টিল বার ব্যবহার করা হলে তা সামঞ্জস্যহীন হবে। চাপ ধরে রাখার জন্য ব্যবহৃত বার আকৃতির উপাদানের ক্ষেত্রে অন্যান্য ASTM মান রয়েছে, যা যান্ত্রিক ও রাসায়নিক ভারসাম্যের প্রয়োজনীয়তা নির্দিষ্ট করে।

গঠনমূলক ও সিলিন্ড্রিক্যাল প্রয়োগের জন্য ASTM A106 এবং A29 বার ব্যবহার করা কখন এড়ানো উচিত

যদিও ASTM A106 সিমলেস পাইপ নজল এবং অনুরূপ পণ্যগুলিতে দেখা যাওয়া উচ্চ-তাপমাত্রার সিলিন্ড্রিক্যাল উপাদানগুলির জন্য বেশ কার্যকর হতে পারে, তবুও এই পণ্যের দুর্বল ও অসঙ্গতিপূর্ণ রাসায়নিক গঠন এবং প্রয়োজনীয় আঘাত পরীক্ষার অভাবের কারণে এটি প্রাথমিক চাপ ধারণকারী অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে গঠনমূলক বারগুলির পরিবর্তে ব্যবহার করা সম্ভব নয়। উদাহরণস্বরূপ, A29 গ্রেড 1045 বিবেচনা করুন। এই গ্রেডটি সাধারণ গঠনমূলক অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য উপযুক্ত, কিন্তু এই গ্রেডের কোনো সংজ্ঞায়িত ন্যূনতম ফলন শক্তি নেই; ফলস্বরূপ, এটি সম্ভবত প্লাস্টিক অঞ্চলে বেশ কম ফলন শক্তি রাখতে পারে, যা সবচেয়ে খারাপ সময়ে গঠনগত ব্যর্থতার দিকে নিয়ে যায়। এই দুটি স্পেসিফিকেশনে ASME BPVC সেকশন VIII-এর রাসায়নিক গঠন, আঘাত পরীক্ষা এবং রেকর্ড রাখার প্রয়োজনীয়তাগুলিও অনুপস্থিত। সুতরাং, অ-সিলিন্ড্রিক্যাল চাপ ধারণকারী উপাদানগুলির ক্ষেত্রে ASTM A696 কার্বন স্টিল বার ব্যবহার করা হবে। এই বারগুলির রাসায়নিক গঠনের উন্নত প্রয়োজনীয়তা রয়েছে, প্রমাণিত আঘাত প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে এবং পরীক্ষার ফলাফল দেখায় যে এই বারগুলিকে আমাদের বিশ্বে যতটা গুরুত্বপূর্ণ, প্রয়োজনীয় ফিটিংগুলিতে তৈরি করা যায়।

কার্বন স্টিল বারের ক্ষয় আচরণ এবং পরিবেশগত সীমাবদ্ধতা

আর্দ্র H₂S ফাটল, ক্লোরাইড পিটিং-এর প্রতি সংবেদনশীলতা এবং প্রতিরোধক কৌশল

আর্দ্র হাইড্রোজেন সালফাইড (H₂S) এবং ক্লোরাইডযুক্ত চাপ পাত্রগুলি কার্বন স্টিলের দণ্ডগুলিকে অত্যন্ত ক্ষতিগ্রস্ত করে এবং ধাতুর দ্রুত ক্ষয় ঘটায়। সেবার সময়, স্টিল সালফাইড স্ট্রেস ক্র্যাকিং নামক একটি ঘটনার জন্য সংবেদনশীল হয়ে ওঠে। সালফাইড স্ট্রেস ক্র্যাকিং-এর সময়, হাইড্রোজেন (H) ধাতু ও স্টিল গঠনের মধ্যে শোষিত হয়। স্টিলের কঠোরতা বৃদ্ধির সাথে এই সমস্যা আরও তীব্র হয় (রকওয়েল কঠোরতা স্কেলে ২২ HRC-এর চেয়ে বেশি)। ক্লোরাইডের উপস্থিতি পৃষ্ঠে ইলেকট্রোকেমিক্যাল সেল (অথবা ছোট ছোট পিটিং করোশন) এবং পীড়ন কেন্দ্রীভূত বিন্দু সৃষ্টি করে, যা ফাটল প্রসারণের হারকে উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করে। এই কারণে, প্রকৌশলীদের NACE MR0175 এবং ISO 15156 মানদণ্ডে নির্ধারিত ২২ HRC-এর চেয়ে কম কঠোরতা বিশিষ্ট উপকরণ নির্বাচন করা উচিত। সুরক্ষামূলক কোটিং (যেমন, তাপ-স্প্রে করা অ্যালুমিনিয়াম এবং এপক্সি) প্রয়োগ করা উচিত। ক্যাথোডিক প্রোটেকশন সিস্টেমগুলিও বিবেচনা করা উচিত। H₂S অপসারণ, pH মাত্রা হ্রাস এবং করোশন প্রতিরোধক উপকরণ ব্যবহারের জন্য নকশা করা নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থাগুলি পরিবেশ নিয়ন্ত্রণের সবগুলি উপায়। নকশা দৃষ্টিকোণ থেকে, করোশনের কারণে ব্যর্থতা প্রতিরোধে 'ডেড লেগ' এবং যেসব স্থানে জল ধরে রাখা যায় তাদের অপসারণ ব্যাপকভাবে প্রচলিত।

কার্বন স্টিল বারের কার্বন সামগ্রী হ্রাস করা এবং এর ওয়েল্ডেবিলিটি, ফ্যাব্রিকেশন ও পোস্ট ওয়েল্ড হিট ট্রিটমেন্টের উপর প্রভাব

কার্বন হ্রাস কীভাবে ঘটে এবং এটি হিট অ্যাফেক্টেড জোন (HAZ) এবং পোস্ট ওয়েল্ড হিট ট্রিটমেন্ট (PWHT) প্রয়োজনীয়তার উপর কী প্রভাব ফেলে?

চাপ পাত্র নির্মাণের জন্য কার্বন স্টিলকে অন্যান্য উপাদানের সাথে একত্রিত করার সময়, কার্বন (C) এর পরিমাণ ওয়েল্ডিং-এর সহজতা নির্ধারণে গুরুত্বপূর্ণ। C এর পরিমাণ ০.২৫% এর চেয়ে বেশি হলে তাপ প্রভাবিত অঞ্চল (HAZ) এ অবাঞ্ছিত বৈশিষ্ট্য বিকাশের ঝুঁকি বৃদ্ধি পায়, যার ফলে ওয়েল্ডিং-এর পর শীতল ফাটল সৃষ্টির সম্ভাবনা বাড়ে। সাধারণত, কার্বনের পরিমাণ ০.২৫% এর কম রাখলে ওয়েল্ডিং-এর জন্য এটি সুবিধাজনক, কারণ এটি আর্ক স্থিতিশীলতা উন্নত করে, প্রি-হিটিং-এর প্রয়োজনীয়তা কমায় এবং ওয়েল্ডিং পদ্ধতির যোগ্যতা পরীক্ষার ক্ষেত্রে বেশি নমনীয়তা প্রদান করে। ASME BPVC সেকশন VIII ডিভিশন ১ অনুযায়ী, যদি কোনো অংশের পুরুত্ব ৩৮ মিমি বা তার বেশি হয়, তবে পোস্ট ওয়েল্ড হিট ট্রিটমেন্ট (PWHT) সম্পাদন করা বাধ্যতামূলক। এটি একটি প্রক্রিয়া যার মাধ্যমে ওয়েল্ডিং প্রক্রিয়া থেকে সৃষ্ট অবশিষ্ট প্রতিবন্ধকতা অপসারণ করা হয় এবং চক্রীয় লোডিং-এর সময় বা উচ্চ অখণ্ডতা সহ কাজ করা উপাদানগুলিতে প্রয়োজনীয় তন্যতা পুনরুদ্ধার করা হয়। সাধারণত PWHT নমুনার পুরুত্ব প্রতি ২৫ মিমি-এর জন্য ৬০০ থেকে ৭০০ ◦C লক্ষ্য তাপমাত্রায় ১ ঘণ্টা ধরে উত্তপ্ত করে সম্পাদন করা হয় এবং তাপীয় আঘাত এড়ানোর জন্য PWHT-এর পূর্বে প্রি-হিটিং করা আবশ্যিক; এই প্রি-হিটিং প্রক্রিয়াটি তাপীয় আঘাত এড়ানোর জন্য অবশ্যই সঠিকভাবে পরিচালিত হতে হবে।

এই ধাপগুলি সঠিকভাবে অনুসরণ করা হলে সমস্তকিছু আকারগতভাবে স্থিতিশীল থাকে এবং উৎপাদনের হারে বড় কোনো প্রভাব না ফেলে কাঠামোটি সময়ের সাথে সাথে নির্ভরযোগ্য থাকে।

চাপ পাত্রে ব্যবহৃত কার্বন স্টিলের দণ্ডগুলির ন্যূনতম আসঞ্জন শক্তি কত?

প্রয়োজনীয় ন্যূনতম আসঞ্জন শক্তি হলো ২০৫ এমপিএ বা ৩০,০০০ পিএসআই।

ওয়েল্ডেড কার্বন স্টিল পাত্রের অংশগুলির জন্য ASTM A516 গ্রেড ৭০ কেন পছন্দসই উপাদান?

কারণ এটি একটি সুষম বৈশিষ্ট্যের সমন্বয় প্রদান করে, যার মধ্যে প্রায় ২৬০ এমপিএ ন্যূনতম আসঞ্জন শক্তি, ভালো ওয়েল্ডেবিলিটি এবং ভালো টাফনেস অন্তর্ভুক্ত।

কার্বন স্টিলের আঘাত প্রতিরোধের উপর তাপমাত্রার প্রভাব কী কী?

শীতল তাপমাত্রা কার্বন স্টিলের আঘাত প্রতিরোধ ক্ষমতা হ্রাস করে, ফলে এটি অস্টেনিটিক স্টেইনলেস স্টিলের তুলনায় খারাপ কাজ করে।

কার্বন স্টিলের দণ্ডগুলিতে ক্ষয় নিয়ন্ত্রণের উপায়গুলি কী কী?

২২ এইচআরসি-এর চেয়ে কম কঠিনতা সম্পন্ন উপকরণ, সুরক্ষামূলক কোটিং, ক্যাথোডিক প্রোটেকশন এবং নিয়ন্ত্রিত পরিবেশ ব্যবহার করা।

কার্বন স্টিলের রড ওয়েল্ডিংয়ে কার্বন সামগ্রীর গুরুত্ব কী?

যদি কার্বন সামগ্রী ০.২৫% এর নিচে থাকে, তবে ওয়েল্ডিংয়ের সময় স্থিতিশীল আর্ক উৎপন্ন হবে, প্রি-হিটিংয়ের প্রয়োজনীয়তা কমবে এবং স্টিলটি শীতল ফাটলের প্রবণতা কম হবে।