একটি ফিক্সড-টিউবশীট এক্সচেঞ্জার প্রায় ১৮ মাস চলার পর শেল আউটলেটে একটি ছোট ছিদ্র দেখা দেয়। পরিদর্শনে টিউবশীটে কোনও ক্ষয় এবং অক্ষত টিউব পাওয়া যায়নি, তবে টিউবশীটের কেন্দ্রটি দৃশ্যত ফুলে গিয়েছিল এবং এর কাছাকাছি কয়েকটি প্রসারিত জয়েন্ট আলগা হয়ে গিয়েছিল। উপাদানের সার্টিফিকেট এবং ওয়েল্ডিং রেকর্ড ঠিক ছিল। সমস্যাটি উৎপাদন সংক্রান্ত ছিল না। এটি ছিল লোডের সমন্বয়: ডিফারেনশিয়াল চাপ, ডিফারেনশিয়াল তাপীয় প্রসারণ এবং বোল্ট লোড একই স্থানে একত্রিত হয়েছিল এবং টিউবশীট যে অনুমানের উপর ভিত্তি করে পরীক্ষা করা হয়েছিল তা অতিক্রম করেছিল — কেবল চাপ।
এই নিবন্ধে ব্যর্থতার মোডগুলি তালিকাভুক্ত করা হয়নি। এটি সেই তিনটি প্রশ্নের উত্তর দেয় যা প্রকৌশলীরা সাইটে জিজ্ঞাসা করেন, এবং প্রতিটি উত্তর প্রতিটি টিউবশীটে কাজ করা পাঁচটি লোডের সংমিশ্রণের সাথে যুক্ত: টিউব-সাইড এবং শেল-সাইড ডিফারেনশিয়াল চাপ, চাপ থেকে অক্ষীয় এবং হুপ স্ট্রেস, তাপীয় প্রসারণের অমিল, টিউবশীট-টু-শেল তাপমাত্রার পার্থক্যের কারণে তাপীয় স্ট্রেস এবং ফ্ল্যাঞ্জ বোল্ট লোড।
লক্ষণটি পরিচিত: কেন্দ্রের কাছে একটি ফোলা, টিউব-টু-টিউবশীট জয়েন্টে একটি লিক, বোল্ট প্রি-লোডের একটি ধীর হ্রাস। তিনটি লোড এটি তৈরি করতে একত্রিত হয়।
ডিফারেনশিয়াল চাপ একটি ট্রান্সভার্স বেন্ডিং লোড তৈরি করে, যা টিউবশীট বেন্ডিং স্ট্রেস এবং স্থিতিস্থাপক ভিত্তি হিসাবে টিউব দ্বারা প্রতিরোধ করা হয়। টিউবশীট-টু-শেল তাপমাত্রার পার্থক্য সেই সংযোগস্থলে একটি প্রান্ত বেন্ডিং মোমেন্ট যোগ করে এবং ফ্ল্যাঞ্জ বোল্টগুলি গ্যাসকেট কম্প্রেশনের মাধ্যমে একটি তৃতীয় যোগ করে। এক দিকে কাজ করে, এই তিনটি বেন্ডিং স্ট্রেসকে অনুমোদিত সীমার বাইরে ঠেলে দেয়; যেখানে টিউবশীট সম্মিলিত লোডের জন্য খুব পাতলা, সেখানে ডিফ্লেকশন টিউব জয়েন্টে একটি লিকেজ পথ খুলে দেয়। এটি সবচেয়ে সাধারণ ইন-সার্ভিস ব্যর্থতা, একটি পুরুত্ব এবং লোড-কম্বিনেশন সমস্যা, কোনও উপাদান সমস্যা নয়।
এখানে টিউবশীট অক্ষত এবং টিউবগুলি দৃশ্যমান ক্ষতি: বাঁকা, বান্ডিলের মাঝখানে ফুলে যাওয়া, কখনও কখনও একে অপরের বিরুদ্ধে ভেঙে পড়া। কারণ হল সেই একটি লোড যা একটি ফিক্সড-টিউবশীট ডিজাইন মুক্তি দিতে পারে না।
যখন শেল এবং টিউবগুলি উল্লেখযোগ্যভাবে ভিন্ন তাপমাত্রায় চলে তখন তারা ভিন্নভাবে প্রসারিত হয়। একটি ফিক্সড-টিউবশীট ডিজাইন আপেক্ষিক গতির মাধ্যমে এই পার্থক্য শোষণ করতে পারে না, তাই এটি টিউব এবং শেলে অক্ষীয় স্ট্রেসে রূপান্তরিত হয়; ক্রিটিক্যাল বাকলিং মানের বাইরে টিউবগুলি বেঁকে যায়। ফ্লোটিং-হেড বা ইউ-টিউব ডিজাইন বান্ডিলকে সরানোর অনুমতি দিয়ে এটি উপশম করে। এটি যে পরীক্ষাটি ধরে ফেলে তা হল একটি স্পষ্ট টিউব অক্ষীয় স্ট্রেস এবং ক্রিটিক্যাল বাকলিং গণনা — কেবল টিউবশীট বেন্ডিং নয়।
টিউবটি টিউবশীট ছিদ্র থেকে পিছলে যায়, জয়েন্টটি লিক করে, টিউবের শেষটি টিউবশীট মুখের নীচে বসে। কারণ হল টিউবের উপর অক্ষীয় বল প্রসারিত জয়েন্টের ধারণ ক্ষমতাকে ছাড়িয়ে যায়।
সেই বল চাপ-চালিত এবং তাপীয়-প্রসারণ অক্ষীয় লোডগুলির যোগফল। যখন যোগফল জয়েন্টের ক্ষমতাকে ছাড়িয়ে যায় তখন টিউবটি খুলে যায়। পুল-আউট একটি জয়েন্ট ডিজাইন সমস্যা যতটা লোড সমস্যা: প্রসারণের দৈর্ঘ্য, প্রসারণের মাত্রা, খাঁজের জ্যামিতি এবং টিউবের দেয়ালের পুরুত্ব ধারণ শক্তি নির্ধারণ করে এবং এটি টিউবশীট বেন্ডিং স্ট্রেস দ্বারা ভবিষ্যদ্বাণী করা হয় না — এর জন্য একটি পৃথক জয়েন্ট ক্ষমতা পরীক্ষা প্রয়োজন।
ক্রয় এবং প্রকল্প প্রকৌশলীদের জন্য পর্যালোচনাটি অঙ্কনের তিনটি প্রশ্নে হ্রাস পায়: কোন লোড সংমিশ্রণ টিউবশীটের পুরুত্ব নির্ধারণ করে, ফিক্সড-টিউবশীট বাকলিং কেসটি পরীক্ষা করা হয়েছে কিনা এবং জয়েন্টের ক্ষমতা কোন অক্ষীয় লোডের সাথে সঙ্গতিপূর্ণ? যখন সেই উত্তরগুলি বিদ্যমান থাকে, তখন শক্তি নকশা যাচাইযোগ্য হয়, কেবল সম্ভাব্য নয়।
ডিফারেনশিয়াল চাপ, সংযোগ তাপীয় স্ট্রেস এবং বোল্ট লোড এক দিকে কাজ করতে পারে; খুব পাতলা একটি টিউবশীট তখন ডিফ্লেক্ট করে এবং টিউব জয়েন্টে একটি লিকেজ পথ খুলে দেয়।
শেল-টু-টিউব তাপমাত্রার পার্থক্য অক্ষীয় সংকোচন স্ট্রেস তৈরি করে যা ফিক্সড টিউবশীটগুলি মুক্তি দিতে পারে না; ক্রিটিক্যাল বাকলিং মানের বাইরে টিউবগুলি বেঁকে যায়। ফ্লোটিং-হেড এবং ইউ-টিউব ডিজাইন এটি উপশম করে।
চাপ এবং ডিফারেনশিয়াল প্রসারণ থেকে অক্ষীয় বল জয়েন্টের ক্ষমতাকে ছাড়িয়ে যায়, যা প্রসারণের দৈর্ঘ্য, প্রসারণের মাত্রা, খাঁজের জ্যামিতি এবং টিউবের দেয়ালের পুরুত্ব দ্বারা নির্ধারিত হয়।
ডিফারেনশিয়াল চাপ ডিফারেনশিয়াল প্রসারণের সাথে মিথস্ক্রিয়া করে: প্রতিটি একা গ্রহণযোগ্য হতে পারে, তবে একসাথে তারা অনুমোদিত বেন্ডিং স্ট্রেস বা জয়েন্টের ক্ষমতা অতিক্রম করতে পারে।
