ایک پتلی-دیوار والی ٹائٹینیم ہیٹنگ ٹیوب جزوی طور پر گہرے رد عمل والے برتن میں ڈوبی ہوئی زیادہ سے زیادہ قابل اجازت بیرونی دباؤ (کولپس ریٹنگ) کیا ہے؟
ایک پیغام چھوڑیں۔
گہرے رد عمل والے برتنوں میں، جیسے کہ ہائیڈرومیٹالرجی، کیمیائی ترکیب، یا ہائیڈرو تھرمل پروسیسنگ میں استعمال ہوتے ہیں، ٹائٹینیم ہیٹنگ ٹیوب جزوی طور پر مائع میں ڈوبی ہو سکتی ہے جب کہ اوپری حصہ دباؤ والی گیس کے سامنے آتا ہے۔ ٹیوب پر کام کرنے والا بیرونی دباؤ مائع کے ہائیڈرو سٹیٹک ہیڈ (مائع سطح سے نیچے) کے علاوہ مائع کی سطح کے اوپر کسی بھی گیس کے دباؤ سے آتا ہے۔ پتلی-دیواروں والی ٹائٹینیم ٹیوبیں بیرونی دباؤ-اچانک، تباہ کن ناکامی کے باعث گرنے کے لیے حساس ہوتی ہیں جہاں ٹیوب کا کراس-حصہ گول سے بیضوی یا چپٹا ہو جاتا ہے۔ زیادہ سے زیادہ قابل اجازت بیرونی دباؤ (کولپس ریٹنگ) ٹیوب کے قطر، دیوار کی موٹائی، مادی خصوصیات، اور سپورٹ کے درمیان کی لمبائی پر منحصر ہے۔ جزوی طور پر ڈوبی ہوئی ٹیوبوں کے لیے، بدترین-کیس حالت عام طور پر مائع کی سطح پر ہوتی ہے جہاں دباؤ کا میلان سب سے زیادہ ہوتا ہے۔
بیرونی دباؤ کے تحت گرنے کا طریقہ کار
جب بیرونی دباؤ اندرونی دباؤ سے زیادہ ہو جاتا ہے، تو ٹیوب کی دیوار کمپریسیو ہوپ اسٹریس کا تجربہ کرتی ہے۔ ایک بالکل سرکلر ٹیوب کے لیے، لچکدار ٹوٹنا اس وقت ہوتا ہے جب بیرونی دباؤ ایک اہم قدر (P_c) تک پہنچ جاتا ہے جسے پتلی-دیواروں والی ٹیوبوں کے لیے کلاسیکی فارمولے کے ذریعے بیان کیا گیا ہے: P_c=(2E / (1-ν²)) × (t/D)³، جہاں E Young's 2005 کے لیے GP (Ti/D) ہے ν Poisson کا تناسب (0.34) ہے، t دیوار کی موٹائی ہے، اور D ٹیوب کا بیرونی قطر ہے۔ یہ لچکدار گرنا الٹا جا سکتا ہے-دباؤ میں کمی گول شکل کو بحال کرتی ہے-جب تک کہ پیداوار کی طاقت سے زیادہ نہ ہو جائے۔ پلاسٹک کا خاتمہ اس وقت ہوتا ہے جب کمپریسیو تناؤ مواد کی پیداواری طاقت (240-340 MPa گریڈ 2 کے لیے) سے زیادہ ہو جاتا ہے۔ عملی طور پر، ٹائٹینیم ٹیوبیں مل کر لچکدار پلاسٹک بکلنگ کے ذریعے گر جاتی ہیں۔ خامیاں (بیضوی پن، دیوار کی موٹائی میں تغیر) اصل گرنے کے دباؤ کو نظریاتی قدر کے 50-70% تک کم کر دیتے ہیں۔
عام ٹیوب کے سائز کے لیے مقداری کولپس پریشر
مندرجہ ذیل گرنے کے دباؤ (تصویر کے مطابق 60% نظریاتی خامیوں کے حساب سے) گریڈ 2 کے ٹائٹینیم ٹیوبوں کے لیے قائم کیے گئے ہیں جن کے دونوں سرے بند ہیں (1 atm پر اندرونی دباؤ):
| ٹیوب OD × دیوار (ملی میٹر) | D/t تناسب | نظریاتی کولپس پریشر (بار) | قابل اجازت کولپس پریشر (بار، 60% فیکٹر) | زیادہ سے زیادہ ڈوبنے کی گہرائی (میٹر پانی) |
|---|---|---|---|---|
| 20 × 1.5 | 13.3 | 95 | 57 | 570 |
| 20 × 1.2 | 16.7 | 52 | 31 | 310 |
| 20 × 1.0 | 20.0 | 32 | 19 | 190 |
| 20 × 0.8 | 25.0 | 17 | 10 | 100 |
| 25 × 1.5 | 16.7 | 35 | 21 | 210 |
| 25 × 1.2 | 20.8 | 20 | 12 | 120 |
| 25 × 1.0 | 25.0 | 12 | 7 | 70 |
| 32 × 1.5 | 21.3 | 14 | 8 | 80 |
| 32 × 1.2 | 26.7 | 8 | 5 | 50 |
| 40 × 1.5 | 26.7 | 7 | 4 | 40 |
جزوی طور پر ڈوبی ہوئی ٹیوب کے تحفظات
مائع کے اوپر گیس کے دباؤ کے ساتھ جزوی طور پر مائع میں ڈوبی ہوئی ٹیوب کے لیے، بیرونی دباؤ ٹیوب کی لمبائی کے ساتھ مختلف ہوتا ہے۔ سب سے اوپر (گیس کی جگہ)، دباؤ P_gas کے برابر ہے۔ مائع کی سطح پر، دباؤ P_gas کے برابر ہوتا ہے۔ مائع کی سطح کے نیچے h گہرائی میں، دباؤ P_gas + (ρ × g × h) کے برابر ہوتا ہے۔ بدترین-کیس حالت عام طور پر زیادہ سے زیادہ گہرائی پر نہیں ہوتی بلکہ اس مقام پر ہوتی ہے جہاں دباؤ کا میلان ٹیوب کی خامیوں کے ساتھ تعامل کرتا ہے۔ گہرے برتنوں کے لیے، نچلا حصہ زیادہ دباؤ کی وجہ سے پہلے گر سکتا ہے، لیکن مائع کی سطح کے قریب ٹرانزیشن زون مختلف دباؤ کا تجربہ کرتا ہے جو موڑنے کے دباؤ کو جنم دے سکتا ہے۔ درج ذیل جدول جزوی طور پر ڈوبی ہوئی ٹیوبوں کے لیے ڈیزائن کی حدود فراہم کرتا ہے:
| برتن کی حالت | گیس پریشر (بار) | مائع کی گہرائی (m) | تجویز کردہ ٹیوب OD × دیوار (ملی میٹر) | سیفٹی مارجن |
|---|---|---|---|---|
| وایمنڈلیی برتن، مائع کی گہرائی 5 میٹر | 1.0 | 5 | 20 × 1.0 یا 25 × 1.2 | 3.0x (19 بار > 1.5 بار) |
| دباؤ والا برتن، 5 بار گیس، مائع کی گہرائی 10 میٹر | 5.0 | 10 | 20 × 1.5 | 2.8x (57 بار > 6 بار) |
| دباؤ والا برتن، 10 بار گیس، مائع کی گہرائی 20 میٹر | 10.0 | 20 | 25 × 1.5 | 1.9x (21 بار > 12 بار) |
| ہائی-پریشر آٹوکلیو، 20 بار گیس، مائع کی گہرائی 5 میٹر | 20.0 | 5 | 20 × 1.5 یا 25 × 2.0 | 2.0x (21 بار > 20.5 بار) |
| گہرا برتن، مائع کی گہرائی 50 میٹر، وایمنڈلیی گیس | 1.0 | 50 | پتلی-دیوار ٹائٹینیم کے ساتھ عملی نہیں؛ 32 × 2.0 استعمال کریں۔ | 5 بار زیادہ سے زیادہ |
گرنے کے دباؤ سے آگے انجینئرنگ
اندرونی دباؤ (ہیٹر کے اندر پھنسی گیس سے یا حرارتی عنصر کی توسیع سے) گرنے کی مزاحمت کو بڑھاتا ہے۔ 0.5–1.0 بار کا ایک چھوٹا اندرونی دباؤ بیرونی دباؤ کا مقابلہ کرتے ہوئے گرنے کی درجہ بندی کو نمایاں طور پر بڑھاتا ہے۔ ٹیوب سپورٹ غیر تعاون یافتہ لمبائی کو کم کرتی ہے، جو بکلنگ موڈ کو متاثر کرتی ہے۔ لمبی ٹیوبوں کے لیے (لمبائی > 2 میٹر)، انٹرمیڈیٹ ہر 500 ملی میٹر طویل-طول موج کے بکلنگ موڈ کو روک کر 50–100% تک گرنے کے دباؤ کو بڑھاتا ہے۔ ٹائٹینیم گریڈ گرنے کے دباؤ کو صرف پیداوار کی طاقت سے متاثر کرتا ہے۔ گریڈ 7 (پیداوار کی طاقت 270–350 MPa) گریڈ 2 (240–310 MPa) کے مقابلے میں 10–15% زیادہ پلاسٹک گرنے کی مزاحمت پیش کرتا ہے۔ درجہ حرارت گرنے کے دباؤ کو کم کرتا ہے: 150 ڈگری پر، E 15% تک کم ہو جاتا ہے، کمرے کے درجہ حرارت کی قدروں سے تقریباً 15% تک گرنے کے دباؤ کو کم کرتا ہے۔
باخبر تفصیلات بنانا
گہرے رد عمل والے برتن کے لیے ٹائٹینیم ہیٹنگ ٹیوب کی وضاحت کرتے وقت، سب سے کم ڈوبے ہوئے مقام پر زیادہ سے زیادہ بیرونی دباؤ کا حساب لگائیں، بشمول گیس پریشر اور ہائیڈرو سٹیٹک ہیڈ۔ نظریاتی خاتمے کے دباؤ کے خلاف 3 کا حفاظتی عنصر لگائیں (یا اوپر والے جدول سے قابل اجازت گرنے کے دباؤ کے خلاف 2)۔ پانی کے مساوی 30 میٹر سے زیادہ گہرائی کے لیے، موٹی دیواروں (D/t <15) یا اس سے چھوٹے قطر کے استعمال پر غور کریں۔ واضح کریں کہ ٹیوبیں ASTM E273 انڈاکار کی حدود کو پورا کرتی ہیں (سیملیس ٹیوب کے لیے زیادہ سے زیادہ 1% بیضوی پن) کیونکہ ابتدائی بیضوی پن گرنے کے دباؤ کو کم کرتا ہے۔ تنصیب کے دوران، یقینی بنائیں کہ ٹیوبیں سیدھی اور یکساں طور پر معاون ہیں۔ ڈینٹڈ یا جھکی ہوئی ٹیوبیں گرنے کی مزاحمت کا 50-80٪ کھو دیتی ہیں۔ اگر جزوی ڈوبنے سے ٹیوب کی لمبائی کے ساتھ دباؤ کا میلان پیدا ہوتا ہے، تو اندرونی دباؤ کے مثبت فرق کو برقرار رکھنے کے لیے ایک چھوٹا اندرونی پریشر ریگولیٹر (0.5 بار) انسٹال کریں۔ گرنے کی درجہ بندی کا صحیح حساب لگا کر اور مناسب حفاظتی مارجن لگا کر، انجینئر گہرے دباؤ والے برتنوں میں اچانک، تباہ کن ٹیوب کے گرنے سے روکتا ہے۔
