एक फिक्स्ड-ट्यूबशीट एक्सचेंजर शेल आउटलेट पर एक मामूली रिसाव दिखाई देने के लगभग 18 महीने चला। निरीक्षण में ट्यूबशीट में कोई जंग नहीं पाया गया और ट्यूब बरकरार थे, लेकिन ट्यूबशीट का केंद्र स्पष्ट रूप से उभरा हुआ था और उसके पास कई विस्तारित जोड़ ढीले हो गए थे। सामग्री प्रमाण पत्र और वेल्डिंग रिकॉर्ड क्रम में थे। समस्या निर्माण की नहीं थी। यह लोड संयोजन था: विभेदक दबाव, विभेदक तापीय विस्तार और बोल्ट लोड एक ही स्थान पर संरेखित हो गए थे, और उस धारणा से अधिक हो गए थे जिसके विरुद्ध ट्यूबशीट की जाँच की गई थी - केवल दबाव।
यह लेख विफलता के तरीकों को सूचीबद्ध नहीं करता है। यह उन तीन सवालों के जवाब देता है जो इंजीनियर साइट पर पूछते हैं, और प्रत्येक उत्तर हर ट्यूबशीट पर कार्य करने वाले पांच भारों के संयोजन का पता लगाता है: ट्यूब-साइड और शेल-साइड विभेदक दबाव, दबाव से अक्षीय और हूप तनाव, तापीय विस्तार बेमेल, ट्यूबशीट-टू-शेल तापमान अंतर से तापीय तनाव, और फ्लैंज बोल्ट लोड।
लक्षण परिचित है: केंद्र के पास एक उभार, ट्यूब-टू-ट्यूबशीट जोड़ पर एक रिसाव, बोल्ट प्रीलोड का धीमा नुकसान। इसे उत्पन्न करने के लिए तीन भार संयोजित होते हैं।
विभेदक दबाव एक अनुप्रस्थ झुकने वाला भार उत्पन्न करता है, जिसका प्रतिरोध ट्यूबशीट झुकने वाली कठोरता और लोचदार नींव के रूप में ट्यूबों द्वारा किया जाता है। ट्यूबशीट-टू-शेल तापमान अंतर उस जंक्शन पर एक किनारा झुकने वाला क्षण जोड़ता है, और फ्लैंज बोल्ट एक तीसरे के माध्यम से गैस्केट संपीड़न जोड़ते हैं। एक दिशा में कार्य करते हुए, ये तीन झुकने वाले तनाव को स्वीकार्य सीमा से अधिक धकेलते हैं; जहां ट्यूबशीट संयुक्त भार के लिए बहुत पतली होती है, विक्षेपण ट्यूब जोड़ पर रिसाव का मार्ग खोलता है। यह सबसे आम इन-सर्विस विफलता है, एक मोटाई और लोड-संयोजन मुद्दा, न कि सामग्री का।
यहां ट्यूबशीट बरकरार है और ट्यूब दिखाई देने वाली क्षति हैं: मुड़ी हुई, बंडल के बीच में उभरी हुई, कभी-कभी एक-दूसरे के खिलाफ ढह जाती हैं। कारण वह एक भार है जिसे फिक्स्ड-ट्यूबशीट डिज़ाइन जारी नहीं कर सकता है।
जब शेल और ट्यूब काफी अलग तापमान पर चलते हैं तो वे अलग-अलग फैलते हैं। एक फिक्स्ड-ट्यूबशीट डिज़ाइन सापेक्ष गति से इसे अवशोषित नहीं कर सकता है, इसलिए यह ट्यूब और शेल में अक्षीय तनाव में परिवर्तित हो जाता है; महत्वपूर्ण बकलिंग मान से परे ट्यूब मुड़ जाते हैं। फ्लोटिंग-हेड या यू-ट्यूब डिज़ाइन बंडल को हिलने की अनुमति देकर इसे राहत देते हैं। जो जाँच इसे पकड़ती है वह एक स्पष्ट ट्यूब अक्षीय तनाव और महत्वपूर्ण बकलिंग गणना है - केवल ट्यूबशीट झुकना नहीं।
ट्यूब ट्यूबशीट छेद से बाहर निकल जाता है, जोड़ लीक हो जाता है, ट्यूब का सिरा ट्यूबशीट के चेहरे के नीचे बैठ जाता है। कारण ट्यूब पर अक्षीय बल है जो विस्तारित जोड़ की धारण क्षमता से अधिक हो जाता है।
वह बल दबाव-संचालित और तापीय-विस्तार अक्षीय भारों को जोड़ता है। जब योग जोड़ क्षमता से अधिक हो जाता है तो ट्यूब बाहर निकल जाता है। पुल-आउट जोड़ डिजाइन मुद्दा जितना लोड मुद्दा है: विस्तार की लंबाई, विस्तार की डिग्री, खांचे की ज्यामिति और ट्यूब की दीवार की मोटाई धारण बल निर्धारित करती है, और यह ट्यूबशीट झुकने वाले तनाव से अनुमानित नहीं है - इसके लिए एक अलग जोड़ क्षमता जांच की आवश्यकता होती है।
खरीद और परियोजना इंजीनियरों के लिए समीक्षा तीन सवालों पर ड्राइंग तक कम हो जाती है: कौन सा लोड संयोजन ट्यूबशीट की मोटाई को नियंत्रित करता है, क्या फिक्स्ड-ट्यूबशीट बकलिंग मामले की जाँच की गई है, और जोड़ क्षमता किस अक्षीय भार के अनुरूप है? जब वे उत्तर मौजूद होते हैं, तो ताकत डिजाइन सत्यापन योग्य होता है, न कि केवल प्रशंसनीय।
विभेदक दबाव, जंक्शन तापीय तनाव और बोल्ट लोड एक दिशा में कार्य कर सकते हैं; बहुत पतली ट्यूबशीट तब विक्षेपित होती है और ट्यूब जोड़ पर रिसाव का मार्ग खोलती है।
शेल-टू-ट्यूब तापमान अंतर अक्षीय संपीड़न तनाव पैदा करता है जिसे फिक्स्ड ट्यूबशीट जारी नहीं कर सकते हैं; महत्वपूर्ण बकलिंग मान से परे ट्यूब मुड़ जाते हैं। फ्लोटिंग-हेड और यू-ट्यूब डिज़ाइन इसे राहत देते हैं।
दबाव प्लस विभेदक विस्तार से अक्षीय बल जोड़ क्षमता से अधिक हो जाता है, जो विस्तार की लंबाई, विस्तार की डिग्री, खांचे की ज्यामिति और ट्यूब की दीवार की मोटाई द्वारा निर्धारित होता है।
विभेदक विस्तार के साथ विभेदक दबाव: प्रत्येक अकेले स्वीकार्य हो सकता है, लेकिन एक साथ वे स्वीकार्य झुकने वाले तनाव या जोड़ क्षमता से अधिक हो सकते हैं।
