ব্লগ

ফ্ল্যাঞ্জ বোল্টের ক্ল্যাম্পিং ফোর্স কীভাবে সীলিং কর্মক্ষমতা নির্ধারণ করে

গ্যাস্কেট সিটিংয়ের পদার্থবিদ্যা: কেন ন্যূনতম বোল্ট লোড অপরিহার্য

একটি ভালো ফ্লেঞ্জ সিল পাওয়া শুরু হয় যথাযথভাবে আটকানো বোল্ট ব্যবহার করে যথেষ্ট ক্ল্যাম্পিং বল প্রয়োগ করা থেকে। যখন আমরা ঐ বোল্টগুলি আটকাই, তখন তারা দুটি ফ্লেঞ্জের পৃষ্ঠতলের মধ্যে থাকা গাস্কেট উপাদানকে চেপে ধরে। এই সংকোচন সেই সূক্ষ্ম পৃষ্ঠের উঁচু-নিচু জায়গাগুলি পূরণ করে এবং ফাঁস রোধ করার প্রথম সারি তৈরি করে। প্রয়োজনীয় বলের পরিমাণ এমন হওয়া দরকার যা অভ্যন্তরীণ চাপের কারণে ফ্লেঞ্জগুলিকে আলাদা করার চেষ্টা এবং সংকুচিত হওয়ার পর গাস্কেটের স্বাভাবিকভাবে পুনরায় ফিরে আসার প্রবণতাকে প্রতিরোধ করবে। অধিকাংশ সমস্যার কারণ হল যথেষ্ট আটকানো না হওয়া—গবেষণায় দেখা গেছে যে প্রায় 73% ফাঁস ঘটে কারণ গাস্কেটটি যথাযথভাবে সংকুচিত করা হয়নি। বিভিন্ন গাস্কেটের তাদের ডিজাইন এবং যে চাপের মুখোমুখি হবে তার উপর নির্ভর করে বিভিন্ন পরিমাণ বল প্রয়োজন। উদাহরণস্বরূপ, তরল পদার্থ প্রবেশ রোধ করতে চাইলে স্পাইরাল উইন্ড গাস্কেটগুলির সাধারণ মেটাল রিং গাস্কেটগুলির তুলনায় প্রায় অর্ধেক বেশি সংকোচনের প্রয়োজন হয়। কিন্তু যা সত্যিই গুরুত্বপূর্ণ তা হল সময়ের সাথে সাথে ঐ ক্ল্যাম্পিং বল বজায় রাখা। ইনস্টল করার সময় এটি ঠিক করা যথেষ্ট নয়। স্বাভাবিক কার্যকারক সময় তাপমাত্রা পরিবর্তন এবং চাপের ওঠানামা হলেও সিলটি তার কাজ চালিয়ে যেতে হবে।

টর্ক ওভার- বা আন্ডার-অ্যাপ্লিকেশন: API RP 14E এবং ASME PCC-1 অনুযায়ী বাস্তব জগতের লিকের কারণ

ক্ষেত্রে লিকের প্রধান কারণ হল টর্ক বিচ্যুতি, যার 68% নির্দিষ্ট মানের ±15% এর বাইরে চলে যাওয়ার কারণে হয়। API RP 14E এবং ASME PCC-1 তিনটি গুরুত্বপূর্ণ ব্যর্থতার মডেল চিহ্নিত করে:

উভয় মানই ক্যালিব্রেটেড সরঞ্জাম এবং প্রত্যয়িত কর্মীদের নির্দিষ্ট লোডের কঠোর 5% সহনশীলতার মধ্যে পৌঁছানোর জন্য আবশ্যিক করে—এটি স্বীকার করে যে টর্ক প্রয়োগের নির্ভুলতা সীলের নির্ভরযোগ্যতা থেকে বিচ্ছিন্ন নয়।

পাইপলাইন পরিষেবার শর্তানুযায়ী সঠিক ফ্ল্যাঞ্জ বোল্ট গ্রেড নির্বাচন

ASTM A193 B7, B16, L7 এবং B8M: কার্যকরী পরিবেশের সাথে শক্তি, ক্ষয় প্রতিরোধ এবং তাপীয় স্থিতিশীলতা মিলিয়ে নেওয়া

যৌথগুলির সময়ের সাথে ক্রমবর্ধমান কার্যকারিতা নির্ভর করে সঠিক বোল্ট উপাদান নির্বাচনের উপর। এটিএম এ193 বি7 খাদ ইস্পাতের কথা বলা যাক, যার অসাধারণ 125 কেএসআই টেনসাইল শক্তি রয়েছে, উচ্চ চাপের অ্যাপ্লিকেশনের জন্য এটি আদর্শ, কিন্তু 400 ডিগ্রি সেলসিয়াসের বেশি তাপমাত্রায় পৌঁছালে এটি ভেঙে পড়া শুরু করে এবং তীব্রতা সহ্য করতেও এটি খুব ভালো নয়। অ্যাসিড গ্যাস পরিবেশ সম্পূর্ণ আলাদা চ্যালেঞ্জ তৈরি করে। এখানে, এটিএম এ193 এল7 বোল্টগুলি তাদের টেম্পারড মার্টেনসিটিক গঠনের কারণে সালফাইড স্ট্রেস ক্র্যাকিং সমস্যার বিরুদ্ধে আরও ভালভাবে প্রতিরোধ করে। ক্লোরাইডের সংস্পর্শে থাকা অফশোর অপারেশনগুলির জন্য একেবারে আলাদা কিছু প্রয়োজন। বি8এম স্টেইনলেস স্টিল মলিবডেনাম সামগ্রীর কারণে অসাধারণ কাজ করে, যা সেই বিরক্তিকর গর্তগুলি গঠন হওয়া থেকে বন্ধ করে দেয়। রিফাইনারিগুলিতে যেমন তাপীয় চক্রাকার পরিস্থিতি দেখা যায় সেখানে বি16 বোল্ট ব্যবহার করা হয়। ASME-এর 2022 সালের মান অনুযায়ী, প্রায় 550 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায় বি16 বোল্টগুলি বি7-এর তুলনায় প্রায় 17 শতাংশ বেশি ক্ল্যাম্প লোড ধরে রাখে। শিল্পের তথ্য আরও একটি উদ্বেগজনক বিষয় তুলে ধরে: NACE ক্ষয় প্রতিবেদনগুলি নির্দেশ করে যে প্রায় 42% সীলিং সমস্যা ভুল গ্রেডের বোল্ট ব্যবহারের কারণে হয়। আমরা এমন ক্ষেত্রগুলি দেখেছি যেখানে মানুষ সাধারণ কার্বন স্টিল বোল্টগুলি অ্যাসিডিক প্রবাহ পথে ব্যবহার করেছে এবং পরবর্তীতে গুরুতর হাইড্রোজেন ভঙ্গুরতার সমস্যার মুখোমুখি হয়েছে।

ফ্ল্যাঞ্জ বোল্টের জ্যামিতি এবং কনফিগারেশন: সমান লোড বন্টন নিশ্চিত করা

স্টাড বোল্ট বনাম ট্যাপ বোল্ট বনাম ডাবল-নাটেড অ্যাসেম্বলি—পুনরাবৃত্তিমূলকতা এবং হাই-সাইকেল অখণ্ডতার উপর প্রভাব

বোল্টগুলির আকৃতি গ্যাস্কেটগুলির উপর ক্ল্যাম্পিং বল কতটা ভালোভাবে ছড়িয়ে পড়ে তা নির্ধারণে একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। উভয় প্রান্তে থ্রেডযুক্ত স্টাড বোল্টগুলি আরও সমানভাবে টান বন্টনের অনুমতি দেয় এবং ফ্ল্যাঞ্জ সংযোগ বিন্দুগুলিতে চাপ জমা হওয়া রোধ করতে সাহায্য করে। তবে ট্যাপ বোল্টগুলি একটি ভিন্ন চিত্র তৈরি করে—এগুলি অসম লোডিং প্যাটার্ন তৈরি করতে প্রবণ, যা গ্যাস্কেটের অতিরিক্ত সংকোচন বা অনুপযুক্ত বিকৃতির স্থানগুলির দিকে নিয়ে যেতে পারে। যে সরঞ্জামগুলি বহু চক্রের মধ্য দিয়ে যায় তার ক্ষেত্রে ডাবল নাটগুলি পার্থক্য তৈরি করে কারণ অপারেশনের সময় তাপমাত্রা পরিবর্তনের সাথে সাথে এগুলি থ্রেড স্লিপেজ রোধ করে। শিল্প মান ASME PCC-1 অনুসারে, সঠিক টানার ক্রম সহ স্টাড বোল্ট ব্যবহার করলে লোড পরিবর্তন 15% এর নিচে নেমে আসে। এটি ট্যাপ বোল্ট সিস্টেমগুলির তুলনায় একটি উল্লেখযোগ্য উন্নতি যেখানে পরিবর্তনগুলি সাধারণত 25 থেকে 40% এর মধ্যে থাকে। বড় ব্যাসের বোল্ট ব্যবহার করা চাপকে আরও সমানভাবে ছড়িয়ে দিতে সাহায্য করে এবং দীর্ঘতর স্টাডগুলি পুনরাবৃত্ত চাপ চক্রের বিরুদ্ধে আরও ভালো প্রতিরোধ করে—এটি সেই জয়েন্টগুলির জন্য বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ যা নিয়মিতভাবে 500 এর বেশি চাপ চক্র পরিচালনা করার প্রয়োজন হয়।

অনুসরণ-নির্ভর ফ্ল্যাঞ্জ বোল্টের আকার: ASME B16.5 ক্লাস, আকার এবং গ্রেডের প্রয়োজনীয়তা

ASME B16.5 মানগুলি শুধুমাত্র পরামর্শ নয়, এগুলি নিরাপদ পরিচালনার জন্য প্রায় অপরিহার্য প্রয়োজনীয়তা যাতে কোনও ক্ষতি না হয়। এই মানটি তিনটি প্রধান কারণকে কভার করে যা উপেক্ষা করা যায় না: চাপের রেটিং (ক্লাস), মাত্রা (আকার এবং দৈর্ঘ্য), এবং উপাদানের শক্তি (গ্রেড)। উদাহরণস্বরূপ, 400 ডিগ্রি ফারেনহাইট তাপমাত্রায় প্রতি বর্গ ইঞ্চিতে 500 পাউন্ড চাপে কাজ করা একটি ক্লাস 300 ফ্ল্যাঞ্জ। এই ধরনের সেটআপের জন্য ক্লাস 150 এর তুলনায় অনেক শক্তিশালী বোল্টের প্রয়োজন হয়। যখন উপাদানগুলি সঠিকভাবে এই মানগুলি পূরণ করে না, তখন সমস্যা খুব দ্রুত দেখা দেয়। চাপের অসম বন্টন ঘটে, যা কিছু সদ্য শিল্প প্রতিবেদন অনুযায়ী সমস্ত পাইপলাইন ক্ষতির প্রায় 37% এর জন্য দায়ী। এই কারণেই ভালো প্রকৌশলীরা সরঞ্জাম নির্বাচন এবং স্থাপনের সিদ্ধান্ত নেওয়ার আগে সর্বদা এই তিনটি গুরুত্বপূর্ণ সংখ্যা একসাথে পরীক্ষা করে নেন।

1. ক্লাসের প্রয়োজনীয়তা : ন্যূনতম বোল্ট শক্তি নির্ধারণের জন্য চাপ-তাপমাত্রা রেটিং
2. আকার নির্দেশিকা : সম্পূর্ণ থ্রেড এঙ্গেজমেন্ট এবং যথেষ্ট প্রসারণ নিশ্চিত করার জন্য ব্যাস/দৈর্ঘ্য সংমিশ্রণ
3. গ্রেড সামঞ্জস্যতা : তাপ, যান্ত্রিক চাহিদা এবং ক্ষয়ের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ উপাদান সার্টিফিকেশন (যেমন, ASTM A193)

তিন অংশবিশিষ্ট সীলিং পদ্ধতি বোল্ট, গ্যাসকেট এবং ফ্ল্যান্জগুলিকে একটি বৃহৎ সিস্টেমের অংশ হিসাবে বিবেচনা করে, যেখানে কোনও একক অংশের সমস্যা সম্পূর্ণ সেটআপকে ব্যাহত করতে পারে। বোল্টের আকার গণনার জন্য নতুন সফটওয়্যার টুলগুলিতে এখন ASME B16.5 ডেটা অন্তর্ভুক্ত করা হয়েছে, যাতে কর্মীদের আর হাতে হাতে এই গণনা করতে হয় না। 2022 সালে এই ডিজিটাল সমাধানগুলি চালু হওয়ার পর থেকে ক্ষেত্রের কর্মীরা ফিটিংয়ের সমস্যা প্রায় 23% কম হওয়ার কথা জানিয়েছেন। এবং মনে রাখবেন যে বর্তমানে কোন সংস্করণের মানগুলি প্রযোজ্য তা পরীক্ষা করুন, কারণ উচ্চ তাপমাত্রার খাদগুলিতে গত বছর 2021 সালে গুরুত্বপূর্ণ পরিবর্তন এসেছিল যা অনেকেই এখনও জানেন না যখন তারা ইনস্টলেশনে কাজ করছেন।

তিন-পক্ষীয় সীলিং ব্যবস্থা: কেন ফ্ল্যাঞ্জ বোল্টের নির্বাচন গ্যাস্কেট এবং ফ্ল্যাঞ্জ ডিজাইনের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ হতে হবে

পাইপলাইনের অখণ্ডতা ফ্ল্যাঞ্জ, গ্যাস্কেট এবং বোল্টগুলির সমন্বিত কর্মদক্ষতার উপর নির্ভর করে। এই উপাদানগুলির মধ্যে অসামঞ্জস্য চরম জয়েন্ট ব্যর্থতার মূল কারণ। উদাহরণস্বরূপ, স্পাইরাল-উইন্ড গ্যাস্কেটগুলি ASME B16.20 নির্দেশিকা অনুযায়ী ধাতব উইন্ডিংগুলি ক্ষতিগ্রস্ত না করে সঠিকভাবে সিট করার জন্য RTJ গ্যাস্কেটের তুলনায় 30–50% কম বোল্ট লোড প্রয়োজন হয়।

স্পাইরাল-উইন্ড বনাম RTJ গ্যাস্কেট: কীভাবে গ্যাস্কেটের ধরন প্রয়োজনীয় ফ্ল্যাঞ্জ বোল্ট লোড এবং ইয়েল্ড মার্জিন নির্ধারণ করে

স্পাইরাল ওয়াউন্ড গ্যাস্কেটগুলি ধাতব কুণ্ডলীর মধ্যে গ্রাফাইটের মতো নমনীয় উপকরণ সংকোচন করে কাজ করে। এই গ্যাস্কেটগুলি 15 হাজার থেকে 30 হাজার পাউন্ড প্রতি বর্গ ইঞ্চি চাপের মধ্যে সংকুচিত হলে সবথেকে ভালো কাজ করে। সময়ের সাথে উপকরণের ধর্ম বজায় রাখার জন্য উপাদানটিকে যথেষ্ট তাড়নশীল রাখার পাশাপাশি ভালো সিল তৈরি করার জন্য এই পরিসরটি ঠিক আছে। অধিকাংশ স্পাইরাল ওয়াউন্ড ডিজাইন তাপমাত্রার পরিবর্তন ভালোভাবে সহ্য করতে পারে, সাধারণত প্রসারণ ও সঙ্কোচনের পর প্রায় 15 শতাংশ পুনরুদ্ধার হয়। তবে RTJ গ্যাস্কেটগুলি আলাদা। এগুলি ফ্ল্যাঞ্জগুলির খাঁজে অ্যালুমিনিয়াম বা মৃদু ইস্পাতের মতো নরম ধাতুকে বিকৃত করার জন্য অনেক বেশি চাপের প্রয়োজন হয়। এটি সবকিছু একসাথে ধরে রাখার জন্য বোল্টগুলি থেকে কমপক্ষে 40 হাজার psi চাপের প্রয়োজন হয়। এখানে যা ঘটে তা হল একটি স্থায়ী ধাতব যোগাযোগ সিল তৈরি হওয়া যা আদৌ পুনরুদ্ধার হয় না। এর ত্রুটি কী? যদি সেই বোল্টগুলি তাদের সীমা অতিক্রম করে প্রসারিত হয়, তবে পরবর্তীতে সম্পূর্ণ সিস্টেম বিকৃত হওয়া এবং ব্যর্থ হওয়ার ঝুঁকিতে পড়ে।

বোল্টের নির্বাচন এই মৌলিক পার্থক্যকে প্রতিফলিত করবে: তাপীয় পরিবর্তনের সময় লোড ধরে রাখতে স্পাইরাল-উইন্ড সিস্টেমগুলি উচ্চতর স্থিতিস্থাপকতা সম্পন্ন বোল্টের উপকৃত হয়; আরটিজে সিস্টেমগুলি উচ্চ প্রসারণ শক্তির বোল্টের প্রয়োজন হয় যা চরম বিকৃতির চাপ ধরে রাখতে সক্ষম। ASME B31.3-এর কেস স্টাডি অনুসারে, উচ্চচাপ পাইপলাইনে সিলিং ব্যর্থতার 23% এই অমিলের কারণে ঘটে।