- Table of Contents
- Introduction to Pressure Vessels
- Pressure Vessel parts :
- Types of Supports :
- Saddle Support :
- Leg Support:
- Skit Support :
- Applications of Pressure Vessels
- ASME Codes for Pressure Vessels
- General Materials for Pressure Vessels
- Various materials have some typical characteristics as below:
- Factors Affecting Selection of Material:
- Classification of Pressure Vessels – Types of Pressure Vessels
- Difference Between Thin Shell and Thick shell Pressure Vessels
- Types of End Closures
- Design of Pressure Vessel :
- Stresses in a Thin Cylindrical Shell due to an Internal Pressure
- Thick Cylindrical Shells Subjected to an Internal Pressure
- Construction methods
- Riveted
- Seamless
- Welded
فہرست کا خانہ
پریشر ویسلز کا تعارف
پریشر برتن کے حصے:
سپورٹ کی اقسام:
سیڈل سپورٹ:
ٹانگوں کی حمایت:
سکیٹ سپورٹ:
پریشر ویسلز کی ایپلی کیشنز
پریشر ویسلز کے لیے ASME کوڈز
پریشر ویسلز کے لیے عمومی مواد
مختلف مواد کی کچھ مخصوص خصوصیات ذیل میں ہیں:
مواد کے انتخاب کو متاثر کرنے والے عوامل:
پریشر ویسلز کی درجہ بندی – پریشر ویسلز کی اقسام
پتلی شیل اور موٹی شیل پریشر ویسلز کے درمیان فرق
اختتامی بندش کی اقسام
پریشر برتن کا ڈیزائن:
اندرونی دباؤ کی وجہ سے پتلے بیلناکار شیل میں تناؤ
موٹے بیلناکار گولے اندرونی دباؤ کے تابع ہیں۔
تعمیراتی طریقے
riveted
ہموار
ویلڈڈ
پریشر ویسلز کا تعارف
برتن، ٹینک، اور پائپ لائنیں جو سیال لے جاتی ہیں، ذخیرہ کرتی ہیں یا وصول کرتی ہیں دباؤ والے برتن کہلاتی ہیں۔
دباؤ والے برتن کو ایک کنٹینر کے طور پر بیان کیا جاتا ہے جس کے اندر اور باہر کے درمیان دباؤ کا فرق ہوتا ہے۔ اندر کا دباؤ عموماً باہر سے زیادہ ہوتا ہے، سوائے کچھ الگ تھلگ حالات کے۔
برتن کے اندر موجود سیال بھاپ بوائلرز کی طرح حالت میں تبدیلی سے گزر سکتا ہے یا کیمیائی ری ایکٹر کی طرح دوسرے ری ایجنٹس کے ساتھ مل سکتا ہے۔
دباؤ والے برتنوں میں اکثر اعلی درجہ حرارت اور بعض صورتوں میں آتش گیر مادے یا انتہائی تابکار مواد کے ساتھ زیادہ دباؤ کا مجموعہ ہوتا ہے۔ اس طرح کے خطرات کی وجہ سے، یہ ضروری ہے کہ ڈیزائن ایسا ہو کہ کوئی رساو نہ ہو۔
اس کے علاوہ، ان برتنوں کو آپریٹنگ درجہ حرارت اور دباؤ سے نمٹنے کے لیے احتیاط سے ڈیزائن کرنا ہوگا۔
اس بات کو ذہن میں رکھنا چاہیے کہ دباؤ والے برتن کے پھٹنے سے بڑے پیمانے پر جسمانی چوٹ اور املاک کو نقصان پہنچنے کا امکان ہوتا ہے۔ پریشر برتن کے ڈیزائن میں پلانٹ کی حفاظت اور سالمیت بنیادی تشویش کا باعث ہے
پریشر برتن کے حصے:
شیل: بنیادی جزو دباؤ پر مشتمل ہے۔ مختلف پلیٹوں کی شکل میں دباؤ والے برتنوں کے خول کو ایک ساتھ مل کر ایک ڈھانچہ تشکیل دیا جاتا ہے جس کا ایک عام گردشی محور ہوتا ہے۔ گولے یا تو بیلناکار، کروی یا مخروطی شکل کے ہوتے ہیں۔
2-اینڈ کلوزرز
( ہیڈز)
: تمام پریشر ویسلز کو سروں (یا کسی دوسرے شیل سیکشن) کے ذریعے سرے پر بند کیا جانا چاہیے۔ سر عام طور پر فلیٹ کے بجائے مڑے ہوئے ہوتے ہیں۔ وجہ یہ ہے کہ خمیدہ کنفیگریشنز زیادہ مضبوط ہیں اور سروں کو فلیٹ ہیڈز کے مقابلے پتلے، ہلکے اور کم مہنگے ہونے دیتے ہیں۔ سروں کو برتن کے اندر بھی استعمال کیا جا سکتا ہے اور اسے انٹرمیڈیٹ ہیڈز کے نام سے جانا جاتا ہے۔ یہ درمیانی سر مختلف ڈیزائن کے حالات کی اجازت دینے کے لیے دباؤ والے برتنوں کے الگ الگ حصے ہیں۔
-3-نوزل: نوزل ایک بیلناکار جزو ہے جو دباؤ والے برتن کے خول یا سر میں داخل ہوتا ہے۔ وہ برتن کے اندر یا باہر بہاؤ کے لیے پائپنگ کو جوڑنے، آلے کے کنکشن کو جوڑنے (لیول گیجز، تھرمو ویلز، پریشر گیجز)، اور مین وے پر برتن کے اندرونی حصے تک رسائی فراہم کرنے یا دیگر سامان کی اشیاء (جیسے ہیٹ ایکسچینجرز) کو براہ راست منسلک کرنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ )۔
4-سپورٹ (سیڈل): دباؤ والے برتنوں، زلزلے اور ہوا کے بوجھ کو برداشت کرنے کے لیے سپورٹ کا استعمال کیا جاتا ہے۔ سپورٹ کی مختلف قسمیں ہیں، جو پریشر برتن کے سائز اور سمت کے لحاظ سے استعمال ہوتی ہیں۔ یہ برتن کا غیر دباؤ والا حصہ سمجھا جاتا ہے۔
ٹانگوں کی حمایت:
چھوٹے عمودی ڈرموں کو عام طور پر ٹانگوں پر سہارا دیا جاتا ہے جو شیل کے نچلے حصے میں ویلڈیڈ ہوتے ہیں۔
زیادہ سے زیادہ سپورٹ ٹانگ کی لمبائی اور ڈرم قطر کا تناسب عام طور پر 2:1 ہے۔
اضافی مقامی کمک اور مقامی تقسیم فراہم کرنے کے لیے مضبوط کرنے والے پیڈ کو پہلے شیل میں ویلڈ کیا جاتا ہے۔
ٹانگوں کی تعداد ڈرم کے سائز اور اٹھائے جانے والے بوجھ پر منحصر ہے۔
سپورٹ ٹانگوں کو کروی دباؤ والے ذخیرہ کرنے والے برتنوں کے لیے بھی استعمال کیا جاتا ہے۔
ٹانگوں کے درمیان کراس بریکنگ ہوا یا زلزلے کے بوجھ کو جذب کرنے کے لیے استعمال ہوتی ہے۔
عمودی دباؤ والے برتنوں کو پھیپھڑوں سے بھی مدد مل سکتی ہے۔
لگز کا استعمال عام طور پر چھوٹے اور درمیانے قطر (1 سے 10 فٹ) کے دباؤ والے برتنوں تک محدود ہوتا ہے۔
2:1 سے 5:1 کی حد میں درمیانی اونچائی سے قطر کا تناسب بھی۔
الٹنے والے بوجھ کے خلاف استحکام فراہم کرنے کے لیے لگز کو عام طور پر افقی ساختی اراکین کے ساتھ
سکیٹ سپورٹ:
لمبے عمودی بیلناکار دباؤ والے برتنوں کو عام طور پر اسکرٹ کے ذریعے سہارا دیا جاتا ہے۔
سپورٹ اسکرٹ ایک بیلناکار شیل سیکشن ہے جسے یا تو برتن کے خول کے نچلے حصے میں یا نیچے کے سر پر (سلنڈرک برتنوں کے لیے) ویلڈ کیا جاتا ہے۔
اسکرٹ عام طور پر کافی لمبا ہوتا ہے کہ کافی لچک فراہم کرتا ہے تاکہ شیل کی ریڈیل تھرمل توسیع اسکرٹ کے ساتھ اس کے سنگم پر زیادہ تھرمل دباؤ کا سبب نہ بنے۔
پریشر ویسلز کی ایپلی کیشنز
صنعتی کمپریسڈ ایئر ریسیورز
گھریلو گرم پانی ذخیرہ کرنے کے ٹینک
ڈائیونگ سلنڈر (سکوبا ڈائیونگ)
دوبارہ کمپریشن چیمبرز
کشید ٹاورز
آٹوکلیو (طبی صنعت میں جراثیم سے پاک کرنے کے لیے)
آئل ریفائنریز اور پیٹرو کیمیکل پلانٹس
نیوکلیئر ری ایکٹر کے جہاز
نیومیٹک اور ہائیڈرولک ذخائر
مائع گیسوں جیسے امونیا، کلورین، پروپین، بیوٹین، اور ایل پی جی کے لیے ذخیرہ کرنے والے برتن۔
پریشر ویسلز کے لیے ASME کوڈز
پریشر ویسلز کو مخصوص دباؤ اور درجہ حرارت پر محفوظ طریقے سے کام کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے، جسے تکنیکی طور پر "ڈیزائن پریشر" اور "ڈیزائن ٹمپریچر" کہا جاتا ہے۔ ایک برتن جو کہ ہائی پریشر کو سنبھالنے کے لیے ناکافی طور پر ڈیزائن کیا گیا ہے ایک بہت اہم حفاظتی خطرہ ہے۔ اسی وجہ سے، پریشر ویسلز کے ڈیزائن اور سرٹیفیکیشن پر ڈیزائن کوڈز جیسے کہ شمالی امریکہ میں ASME بوائلر اور پریشر ویسل کوڈ، EU (PED) کے پریشر آلات کی ہدایت، جاپانی صنعتی معیار (JIS)، CSA B51 کینیڈا، آسٹریلیا میں آسٹریلیا کے معیارات اور دیگر بین الاقوامی معیارات جیسے Lloyd's, Germanischer Lloyd, Det Norske Veritas, Société Générale de Surveillance (SGS SA), Lloyd's Register Energy Nederland (پہلے Stoomwezen کے نام سے جانا جاتا تھا) وغیرہ۔
یہ ایک ایسا معیار ہے جو بوائلرز اور پریشر کے ڈیزائن، من گھڑت اور معائنہ کے لیے اصول فراہم کرتا ہے۔
یہ زندگی اور املاک کے زیادہ سے زیادہ تحفظ کے لیے ڈیزائن، تعمیر، اور معائنہ کے معیارات کو قائم اور برقرار رکھتا ہے۔
ASME سیکشن VIII: بوائلر اور پریشر ویسل کوڈ (BPVC)
ڈویژن 1 - پریشر ویسلز کی تعمیر کے قواعد
ڈویژن 2 - متبادل قواعد
ڈویژن 3 - ہائی پریشر والے برتنوں کی تعمیر کے متبادل اصول
پریشر ویسلز کے لیے عمومی مواد
پریشر برتن کی تعمیر میں استعمال ہونے والے مواد یہ ہیں:
اسٹیلز
غیر الوہ مواد جیسے ایلومینیم اور تانبا
دھاتیں جیسے ٹائٹینیم اور زرکونیم
غیر دھاتی مواد، جیسے پلاسٹک، کمپوزٹ، اور کنکریٹ
دھاتی اور غیر دھاتی حفاظتی ملعمع کاری
مختلف مواد کی کچھ مخصوص خصوصیات ذیل میں ہیں:
کاربن اسٹیل: طاقت اور اعتدال پسند سنکنرن مزاحمت
کم مصر دات اسٹیل: اعلی درجہ حرارت پر طاقت
سٹینلیس سٹیل: سنکنرن مزاحمت
نکل مرکب: سنکنرن مزاحمت
تانبے کے مرکب: سمندری پانی کی مزاحمت
ایلومینیم: ہلکی، کم درجہ حرارت کی سختی۔
ٹائٹینیم: سمندری پانی، کیمیائی مزاحمت
ریفریکٹریز: بہت زیادہ درجہ حرارت
غیر دھاتی: سنکنرن اور کیمیکل
مواد کے انتخاب کو متاثر کرنے والے عوامل:
مواد کے انتخاب کو متاثر کرنے والے عوامل درج ذیل ہیں:
سیالوں کو پراسیس کریں (یعنی ایک پلاسٹک سیال کے سنکنرن کے لیے بہترین ہو سکتا ہے، لیکن جب آپریٹرز صفائی کے دوران سامان کو 'بھاپ' دیں گے تو یہ پگھل جائے گا)
آپریٹنگ درجہ حرارت
آپریٹنگ دباؤ
سیال کی رفتار
مصنوعات کی آلودگی
سامان کی مطلوبہ زندگی (چھوٹی زندگی گزارنے اور زیادہ کثرت سے تبدیل کرنے کا انتخاب کر سکتے ہیں)
تعمیراتی مواد کی لاگت (بیس میٹریل + فیبریکیشن لاگت)
پریشر ویسلز کی درجہ بندی – پریشر ویسلز کی اقسام
دیوار کی موٹائی کی بنیاد پر:
1) پتلی دیوار والا برتن
2) موٹی دیوار والا برتن
ہندسی شکلوں کی بنیاد پر:
1) بیلناکار برتن
2) کروی برتن
3) مستطیل برتن
4) مشترکہ برتن
تنصیب کے طریقوں پر مبنی:
1) عمودی برتن
2) افقی برتن
آپریٹنگ درجہ حرارت کی بنیاد پر:
1) کم درجہ حرارت والے جہاز (20 ° C سے کم یا اس کے برابر)
2) عام درجہ حرارت والے جہاز (20 ° C سے 150 ° C کے درمیان)
3) درمیانے درجہ حرارت والے جہاز (150 ° C سے 450 ° C کے درمیان)
4) اعلی درجہ حرارت والے جہاز (450 ° C سے زیادہ یا اس کے برابر)
ڈیزائن کے دباؤ کی بنیاد پر:
1) کم پریشر والے جہاز (0.1 MPa سے 1.6 MPa)
2) درمیانے دباؤ والے جہاز (1.6 MPa سے 10 MPa)
3) ہائی پریشر والے برتن (10 MPa سے 100 MPa)
4) الٹرا ہائی پریشر والے برتن (100 MPa سے زیادہ )
تکنیکی عمل پر مبنی:
1) ری ایکشن ویسل
2) ہیٹ ایکسچینجر ویسل
3) سیپریشن ویسل
4) اسٹوریج کنٹینر ویسل
پتلی شیل اور موٹی شیل پریشر ویسلز کے درمیان فرق
دباؤ کے برتن، ان کے طول و عرض کے مطابق، پتلی گولوں یا موٹے گولوں کے طور پر درجہ بندی کی جا سکتی ہیں.
اگر شیل (t) کی دیوار کی موٹائی شیل (d) کے قطر کے 1/10 سے 1/15 سے کم ہے، تو اسے پتلا خول کہا جاتا ہے۔ دوسری طرف، اگر خول کی دیوار کی موٹائی شیل کے قطر کے 1/10 سے 1/15 سے زیادہ ہے، تو اسے ایک موٹا خول کہا جاتا ہے۔
باریک خول بوائلرز، ٹینکوں اور پائپوں میں استعمال ہوتے ہیں، جب کہ موٹے خول ہائی پریشر سلنڈر، ٹینک، گن بیرل وغیرہ میں استعمال ہوتے ہیں۔
دباؤ والے برتنوں کو پتلے خول یا موٹے خول کے طور پر درجہ بندی کرنے کا ایک اور معیار اندرونی سیال دباؤ (p) اور قابل اجازت تناؤ (σ t) ہے۔
اگر اندرونی سیال کا دباؤ (p) قابل اجازت دباؤ کے 1/6 سے کم ہے، تو اسے پتلا خول کہا جاتا ہے۔ دوسری طرف، اگر اندرونی سیال کا دباؤ قابل اجازت دباؤ کے 1/6 سے زیادہ ہے، تو اسے ایک موٹا خول کہا جاتا ہے۔
اختتامی بندش کی اقسام
تشکیل شدہ سروں کو بیلناکار دباؤ والے برتنوں کے اختتامی بندش کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔
اختتامی بندش کی دو قسمیں ہیں:
1. گنبد والے سر:
a) Hemispherical
b) Semi-ellipsoidal
c) Torispherical
2. مخروطی سر
پریشر برتن کا ڈیزائن:
اندرونی دباؤ کی وجہ سے پتلے بیلناکار شیل میں تناؤ
ایک پتلے بیلناکار خول میں پیدا ہونے والے دباؤ کا تجزیہ درج ذیل مفروضوں پر کیا جاتا ہے:
1) سلنڈر کی دیوار کے گھماؤ کے اثر کو نظر انداز کیا جاتا ہے۔
2) تناؤ کے دباؤ کو دیواروں کے حصے پر یکساں طور پر تقسیم کیا جاتا ہے۔
3) دباؤ والے برتن کے آخر میں سروں کی روک تھام کے اثر کو نظرانداز کیا جاتا ہے۔
جب ایک پتلا بیلناکار خول اندرونی دباؤ کا نشانہ بنتا ہے، تو اس کے مندرجہ ذیل دو طریقوں سے ناکام ہونے کا امکان ہوتا ہے:
1) یہ طول البلد سیکشن کے ساتھ ساتھ ناکام ہو سکتا ہے (یعنی طواف کے لحاظ سے) سلنڈر کو دو گرتوں میں تقسیم کرنا، جیسا کہ تصویر
2 میں دکھایا گیا ہے) یہ قاطع حصے میں (یعنی طول بلد) سلنڈر کو دو بیلناکار خولوں میں تقسیم کرنے میں ناکام ہو سکتا ہے، جیسا کہ تصویر 1 میں دکھایا گیا ہے۔
اس طرح اندرونی دباؤ کا نشانہ بننے والے بیلناکار خول کی دیوار کو درج ذیل دو اقسام کے تناؤ کے دباؤ کا سامنا کرنا پڑتا ہے:
(a) طواف یا ہوپ تناؤ، اور
adfsa
(b) طولانی تناؤ۔
گردشی یا ہوپ تناؤ
σ = pd / 2t
جہاں، p = اندرونی دباؤ کی شدت،
d = بیلناکار خول کا اندرونی قطر،
l = بیلناکار خول کی لمبائی،
t = بیلناکار خول کی موٹائی، اور
σ = بیلناکار خول کے مواد کے لیے دائرہ یا ہوپ کا دباؤ۔
طولانی تناؤ:
σ = pd / 4t
موٹے بیلناکار گولے اندرونی دباؤ کے تابع ہیں۔
جب سلنڈر کے اندرونی قطر (d) اور دیوار کی موٹائی (t) کا تناسب 10 سے 15 سے کم ہو تو سلنڈر کو موٹا سلنڈر کہا جاتا ہے۔
ہائیڈرولک سلنڈر، ہائی پریشر پائپ، اور گن بیرل موٹے سلنڈروں کی مثالیں ہیں۔
ریڈیل اسٹریس (σr) کو پتلے سلنڈروں میں نظر انداز کیا جاتا ہے، جبکہ موٹے سلنڈروں کے معاملے میں اس کی شدت بہت زیادہ ہوتی ہے۔
موٹے سلنڈروں کے ڈیزائن کے لیے کئی مساواتیں ہیں۔ مساوات کا انتخاب دو پیرامیٹرز پر منحصر ہے: سلنڈر کا مواد (چاہے ٹوٹنے والا ہو یا نرم) اور سلنڈر کے سروں کی حالت (کھلے یا بند)۔
موٹے بیلناکار گولوں کے ڈیزائن میں، درج ذیل مساوات زیادہ تر استعمال ہوتی ہیں۔
1. لنگڑے کی مساوات، -
جب سلنڈر کا مواد ٹوٹنے والا ہو، جیسے کاسٹ آئرن یا کاسٹ اسٹیل، لیم کی مساوات دیوار کی موٹائی کا تعین کرنے کے لیے استعمال کی جاتی ہے۔ یہ ناکامی کے زیادہ سے زیادہ پرنسپل سٹریس تھیوری پر مبنی ہے، جہاں زیادہ سے زیادہ پرنسپل تناؤ کو مواد کے لیے جائز تناؤ کے برابر کیا جاتا ہے۔
2. برنی کی مساوات، -
ڈکٹائل میٹریل (یعنی کم کاربن اسٹیل، پیتل، کانسی اور ایلومینیم کے مرکب) سے بنے اوپن اینڈ سلنڈرز (جیسے پمپ سلنڈر، مینڈھے، بندوق کے بیرل وغیرہ) کی صورت میں قابل قبول دباؤ کا تعین نہیں کیا جا سکتا۔ ناکامی کا زیادہ سے زیادہ تناؤ کا نظریہ۔ ایسے معاملات میں، زیادہ سے زیادہ تناؤ کا نظریہ استعمال کیا جاتا ہے۔ اس نظریہ کے مطابق، ناکامی اس وقت ہوتی ہے جب تناؤ ایک محدود قدر تک پہنچ جاتا ہے۔
3. Clavarino کی مساوات اور
یہ مساوات ناکامی کے زیادہ سے زیادہ تناؤ کے نظریہ پر بھی مبنی ہے، لیکن اس کا اطلاق نرمی والے مواد سے بنے بند اختتامی سلنڈروں (یا سروں سے لیس سلنڈر) پر ہوتا ہے۔
4. بارلو کی مساوات۔
یہ مساوات عام طور پر ہائی پریشر تیل اور گیس کے پائپوں کے لیے استعمال ہوتی ہے۔
تعمیراتی طریقے
riveted
گیس اور قابل اعتماد معیار کی برقی ویلڈنگ سے پہلے بوائلرز، کمپریسڈ ایئر ریسیورز، اور لوہے یا سٹیل کے دیگر دباؤ والے برتنوں کے لیے تعمیر کا معیاری طریقہ riveted شیٹس تھا جسے رول کر کے جعلی شکل دی جاتی تھی، پھر ایک ساتھ riveted کیا جاتا تھا، اکثر بٹ پٹے استعمال کرتے تھے۔ جوڑوں کے ساتھ ساتھ، اور ایک کند چھینی کے ساتھ اوورلیپ کے کناروں کو درست کر کے riveted seams کے ساتھ ساتھ caulked.
گرم riveting کی وجہ سے rivets ٹھنڈا ہونے پر سکڑ جاتے ہیں، جو ایک سخت جوڑ بناتے ہیں۔
ہموار
ہموار دھاتی دباؤ والے برتنوں کے لیے مینوفیکچرنگ کے طریقے عام طور پر نسبتاً چھوٹے قطر کے سلنڈروں کے لیے استعمال کیے جاتے ہیں جہاں بڑی تعداد میں تیار کیے جائیں گے، کیونکہ مشینری اور ٹولنگ کے لیے بڑے سرمائے کی ضرورت ہوتی ہے۔ یہ طریقے ہائی پریشر گیس کی نقل و حمل اور اسٹوریج ایپلی کیشنز کے لیے موزوں ہیں اور مستقل طور پر اعلیٰ معیار کی مصنوعات فراہم کرتے ہیں۔
پسماندہ اخراج: ایک ایسا عمل جس کے ذریعے مادے کو مینڈریل کے درمیان مینڈریل کے ساتھ واپس بہنے پر مجبور کیا جاتا ہے اور مر جاتا ہے۔
سرد اخراج (ایلومینیم):
سیملیس ایلومینیم سلنڈرز ایلومینیم بلٹس کے ٹھنڈے پسماندہ اخراج کے ذریعے اس عمل میں تیار کیے جا سکتے ہیں جو پہلے دیواروں اور بنیاد کو دباتا ہے، پھر سلنڈر کی دیواروں کے اوپری کنارے کو تراشتا ہے، اس کے بعد کندھے اور گردن کو دبانے سے۔
تیار:
سیملیس سلنڈر بھی ٹھنڈے ہو سکتے ہیں سٹیل پلیٹ ڈسکس سے بیلناکار کپ کی شکل میں، دو یا تین مراحل میں۔
ویلڈڈ
بڑے اور کم دباؤ والے برتن عام طور پر ایک ساتھ ویلڈیڈ پلیٹوں سے تیار کیے جاتے ہیں۔ ویلڈ کا معیار انسانی قبضے کے لیے دباؤ والے برتنوں میں حفاظت کے لیے اہم ہے
