वाष्पित्र विस्फोट: Difference between revisions
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Latest revision as of 17:37, 12 September 2023
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वाष्पित्र विस्फोट, एक वाष्पित्र की भयावह विफलता है। वाष्पित्र विस्फोट दो प्रकार के होते हैं। इसका एक प्रकार वाष्प और जल के पक्षों के दाब भागों की विफलता है। इसके सुरक्षा वाल्व की विफलता, वाष्पित्र के महत्वपूर्ण भागों का क्षरण, या निम्न जल स्तर जैसे कई अलग-अलग कारण हो सकते हैं। वलि संधियों (लैप-ज्वाइंट) के किनारों पर संक्षारण (जंग) प्रारंभिक वाष्पित्र विस्फोटों का एक सामान्य कारण था।
इसका दूसरा प्रकार ईंधन/वायु का भट्टी में विस्फोट है, जिसे अधिक सुचारु रूप से फायरबॉक्स विस्फोट कहा जाता है। ठोस-ईंधन से संचालित होने वाले वाष्पित्रों में फायरबॉक्स विस्फोट दुर्लभ होते हैं, लेकिन गैस या तेल से संचालित होने वाले वाष्पित्रों में फायरबॉक्स विस्फोट अभी भी एक संभावित खतरा है।
कारण
वाष्पित्र विस्फोटों के कई कारण होते हैं जैसे खराब जल उपचार के कारण अपशिष्टों का एकत्रण और प्लेटों का अधिक गर्म होना, निम्न जल-स्तर, एक अटका हुआ सुरक्षा वाल्व, या यहाँ तक कि एक भट्टी विस्फोट पर्याप्त गंभीर होने पर परिणामस्वरूप वाष्पित्र विस्फोट का कारण बन सकता है। औद्योगिक क्रांति के प्रारंभ के बाद से खराब संचालक प्रशिक्षण, परिणामस्वरूप वाष्पित्र की उपेक्षा या अन्य गलत प्रबंधन से विस्फोट होने का लगातार कारण रहा है। 19वीं शताब्दी के अंत और 20वीं शताब्दी के प्रारंभ में, यू.एस., यूके और यूरोप में विभिन्न स्रोतों के निरीक्षण रिकॉर्ड से पता चला है कि साधारण संक्षारण के माध्यम से वाष्पित्रों का कमजोर होना वाष्पित्र विस्फोट का सबसे लगातार कारण था, जो सभी कारणों की तुलना में दो से पाँच गुना अधिक सामान्य था।
सामग्री विज्ञान, निरीक्षण मानकों और गुणवत्ता नियंत्रण से पहले तेजी से बढ़ते वाष्पित्र निर्माण उद्योग से पहले, वाष्पित्र विस्फोटों की एक महत्वपूर्ण संख्याओं का कारण सीधे खराब संरचना, कारीगरी और खराब गुणवत्ता वाली सामग्री में ज्ञात कमियाँ थीं। सामग्री और संरचना में दोषों के कारण यू.एस. में वाष्पित्र विफलताओं की खतरनाक आवृत्ति, अमेरिकी यांत्रिक अभियंता समुदाय (एएसएमई) जैसे अंतर्राष्ट्रीय अभियांत्रिकी मानक संगठनों का ध्यान आकर्षित कर रही थी, जिसने वर्ष 1884 में अपना पहला वाष्पित्र परीक्षण कोड स्थापित किया था। 10 मार्च, 1905 को ब्रॉकटन, मैसाचुसेट्स में ग्रोवर जूता फैक्ट्री आपदा के वाष्पित्र विस्फोट के परिणामस्वरूप 58 मौतें हुईं और 117 लोग घायल हुए, और इसने मैसाचुसेट्स राज्य को वर्ष 1908 में अपना पहला वाष्पित्र कानून जारी करने के लिए प्रेरित किया।
कई लिखित स्रोत वाष्पित्र विस्फोटों के कारणों का संक्षिप्त विवरण प्रदान करते हैं:
"कोश या वाष्पित्र के अन्य भागों में क्षमता की कमी, अधिक दाब और अधिक ताप विस्फोट के मुख्य कारण, वास्तव में एकमात्र कारण हैं। भाप वाष्पित्रों में क्षमता की कमी के कारण मूल दोष, खराब कारीगरी, उपयोग या कुप्रबंधन से विकृति हो सकते हैं।"[3]
और:
"कारण -वाष्पित्र विस्फोट सदैव इस तथ्य के कारण होते हैं कि वाष्पित्र का कुछ हिस्सा किसी कारण से दाब का सामना करने के लिए बहुत कमजोर होता है। यह निम्न दो कारणों में से किसी एक के कारण हो सकता है: या तो वाष्पित्र अपने उचित परिचालन दाब को सुरक्षित रूप से वहन करने के लिए पर्याप्त मजबूत नहीं है, या फिर सुरक्षा वाल्वों के चिपक जाने या इसी प्रकार के किसी कारण से दाब को सामान्य बिंदु से ऊपर उठने दिया गया है"[4]
कारणों की प्रारंभिक जाँच
हालाँकि विकृति और गलत संचालन वाष्पित्र विस्फोटों के सबसे सामान्य कारण हैं, लेकिन विनाशकारी वाष्पित्र विफलता का वास्तविक तंत्र तब तक अच्छी तरह से प्रलेखित नहीं किया गया था जब तक कि 20 वीं शताब्दी के प्रारंभ में यू.एस. वाष्पित्र निरीक्षकों द्वारा व्यापक प्रयोग नहीं किया गया था। वाष्पित्र में विभिन्न विधियों से विस्फोट करने के लिए कई अलग-अलग प्रयास किए गए थे, लेकिन सबसे रुचिकर प्रयोगों में से एक प्रयोग ने प्रदर्शित किया कि कुछ परिस्थितियों में, यदि वाष्पित्र के आकस्मिक निकास से वाष्प बहुत तेजी से बाहर निकलने लगती है, तो जल-आघात पूरे दाब पात्र को नष्ट कर सकता है:
"एक बेलनाकार वाष्पित्र का परीक्षण किया गया और बिना चोट के 300 पाउंड (300 पीएसआई या 2,068 केपीए) के वाष्प दाब का सामना किया गया।" "जब [निर्वाह] वाल्व अचानक 235 पाउंड [235 पीएसआई या 1,620 केपीए] के दाब में खोला गया तो वाष्पित्र ने रास्ता दिया, लोहे को घुमाया और टुकड़ों में फाड़कर सभी दिशाओं में फेंक दिया। इसका कारण यह था कि वाष्पित्र से निर्वाह पाइप में भाप के अचानक निकास ने वाष्पित्र में दाब को बहुत तेजी से कम कर दिया। दाब में इस कमी के कारण जल के भीतर अचानक वाष्प की एक बड़ी मात्रा का निर्माण हुआ, और जल के भारी द्रव्यमान को अत्यधिक हिंसक रूप से उस निकास की ओर प्रक्षेपित किया गया, जिससे वाष्प को निकाला जा रहा था, उस निकास के पास के वाष्पित्र के हिस्से को हानि पहुंचाते हुए भंजन का कारण बना।"[5]
लेकिन वाष्पित्र विस्फोट में जल-आघात के अत्यधिक विनाशकारी तंत्र को तब से बहुत पहले समझा गया था, जैसा कि डी. के. क्लार्क ने 10 फरवरी 1860 को मैकेनिक्स पत्रिका के संपादकों को लिखे एक पत्र में लिखा था:
वाष्पित्र की सीमाबद्ध सतहों के विरुद्ध वाष्पित्र में जल का अचानक प्रसार और प्रक्षेपण निम्न परिणामों की हिंसा का बड़ा कारण है: प्रसार, जल के द्रव्यमान में वाष्प के क्षणिक उत्पादन के कारण होता है, और बचने के अपने प्रयासों में, यह जल को इससे पहले ले जाता है, और जल उन्हें बाउंडिंग सतहों के माध्यम से और बीच में झटके की तरह ले जाता है, और इन्हें इस तरह से विकृत या चकनाचूर कर देता है, जो साधारण अधिदाब या वाष्प के साधारण संवेग द्वारा इसके लिए उत्तरदायी नहीं हो सकता है।[6]
जब गर्म वाष्पित्र समुद्र के शीतल जल को स्पर्श करता है तो डूबते हुए जहाजों में वाष्पित्र विस्फोट होना सामान्य है, क्योंकि गर्म धातु के अचानक ठंडा होने से उसमें दरार आ जाती है; उदाहरण के लिए, जब SS बेनलोमोंड को एक यू-बोट द्वारा प्रस्फोटित किया गया था, प्रस्फोटन और परिणामस्वरूप वाष्पित्र विस्फोट के कारण जहाज एकमात्र पून लिम को 54 चालक दल के पूरक के रूप में जीवित छोड़ते हुए दो मिनट में नीचे चला गया।[7][8]
रेल-इंजनों में
(गतिशील-प्रकार) अग्नि नलिका वाष्पित्रों में वाष्पित्र विस्फोट एक विशेष खतरे वाले होते हैं क्योंकि फायरबॉक्स के शीर्ष (शीर्ष प्लेट) को हर समय कुछ मात्रा में जल से ढकना चाहिए; या अग्नि की ऊष्मा शीर्ष प्लेट या क्राउन अवरोधों को विफलता की स्थिति तक, यहाँ तक कि सामान्य कार्यकारी दाब पर भी कमजोर कर सकती है।
यह वर्ष 1995 में गार्डनर्स, पेन्सिलवेनिया के पास गेटिसबर्ग रेलरोड फायरबॉक्स विस्फोट[9] का कारण था, जहाँ निम्न जल ने शीर्ष प्लेट के सम्मुख भाग को तब तक गर्म होने दिया जब तक कि नियमित शीर्ष अवरोधों को प्लेटों के माध्यम से खींचा नहीं गया, जिससे फायरबॉक्स में पूर्ण वाष्पित्र दाब पर वाष्प की एक बड़ी मात्रा और जल विमुक्त हुआ। शीर्ष प्लेट संरचना में बटन-शीर्ष सुरक्षा अवरोध की कई वैकल्पिक पंक्तियाँ सम्मिलित थीं, जो शीर्ष प्लेट की विफलता को पारंपरिक अवरोध की पहली पाँच या छह पंक्तियों तक सीमित कर देती थीं, जिससे पूरी शीर्ष प्लेट को नष्ट से रोका जा सकता था।
इस प्रकार की विफलता रेलवे इंजनों तक ही सीमित नहीं है, क्योंकि गतिशील-प्रकार के वाष्पित्रों का उपयोग कर्षण इंजनों, वहनीय इंजनों, खनन या कटाई के लिए उपयोग किए जाने वाले स्किड इंजनों, आरा मिलों और कारखानों के लिए स्थिर इंजनों, तापन के लिए और अन्य प्रक्रियाओं के लिए वाष्प प्रदान करने वाले पैकेज वाष्पित्रों के रूप में किया जाता है। सभी अनुप्रयोगों में, सुरक्षित संचालन के लिए उचित जल स्तर व्यवस्थित रखना आवश्यक है।
हेविसन (1983)[10] वर्ष 1815 और 1962 के बीच 137 विस्फोटों को सूचीबद्ध करते हुए ब्रिटिश वाष्पित्र विस्फोटों का एक व्यापक विवरण प्रदान करता है। यह उल्लेखनीय है कि इनमें से 122 विस्फोट 19वीं शताब्दी में और केवल 15 विस्फोट 20वीं शताब्दी में हुए थे।
वाष्पित्र विस्फोट सामान्यतः दो वर्गों में वर्गीकृत हैं। कमजोरी/क्षति या अत्यधिक आंतरिक दाब के कारण वाष्पित्र बैरल का टूटना, पहला वर्ग है, जिसके परिणामस्वरूप एक विस्तृत क्षेत्र में वाष्प का अचानक निर्वहन होता है। वलि संधियों पर तनाव संक्षारण का टूटना प्रारंभिक वाष्पित्र विस्फोटों का एक सामान्य कारण था, जो संभवतः क्षारीय उत्सर्जन के कारण होता था। वाष्पित्रों में उपयोग किए जाने वाले जल को प्रायः गहनता से नियंत्रित नहीं किया जाता था, और अम्लीय होने पर यह पिटवाँ लोहे की वाष्पित्र प्लेटों को संक्षारित कर सकता था। गैल्वनीय संक्षारण एक अतिरिक्त समस्या थी जहाँ तांबा और लोहा संपर्क में थे। वाष्पित्र प्लेटों को एक मील के चौथाई भाग (हेविसन, रोल्ट) तक दूर कर दिया गया है। इसका दूसरा वर्ग संलग्नी वाष्पित्र से वाष्प के दाब के अधीन फायरबॉक्स का पतन है, जो आग की ज्वालाओं और गर्म गैसों को कैब में छोड़ता है। बेहतर संरचना और रखरखाव ने पहले प्रकार को लगभग पूरी तरह से समाप्त कर दिया है, लेकिन यदि अभियंता और फायरमैन वाष्पित्र में जल-स्तर को व्यवस्थित नहीं रखते हैं तो दूसरा प्रकार सदैव संभव होता है।
यदि आंतरिक दाब अत्यधिक हो जाता है तो वाष्पित्र बैरल फट सकते हैं। इसे रोकने के लिए, एक निर्धारित स्तर पर दाब विमुक्त करने के लिए सुरक्षा वाल्व लगाए गए थे। प्रारंभिक उदाहरण कमानीदार थे, लेकिन जॉन रैम्सबॉटम ने एक छेड़छाड़-रोधी वाल्व का आविष्कार किया जिसे सार्वभौमिक रूप से अपनाया गया था। विस्फोटों का एक अन्य सामान्य कारण आंतरिक संक्षारण था जिसने वाष्पित्र बैरल को इतना कमजोर कर दिया कि यह सामान्य परिचालन दाब का सामना नहीं कर सका। विशेष रूप से, खाँचे जल-स्तर के नीचे क्षैतिज संधि (वलि-संधियों) के अनुदिश हो सकते हैं। दर्जनों विस्फोट हुए, लेकिन बट संधियों को अपनाने के साथ-साथ इन्हें बेहतर रखरखाव समय-सारणी और नियमित द्रवचालित परीक्षण द्वारा वर्ष 1900 तक समाप्त कर दिया गया।
फ़ायरबॉक्स सामान्यतः तांबे से बने होते थे, हालाँकि बाद में रेल-इंजनों में इस्पात फ़ायरबॉक्स आ गए। इन्हें वाष्पित्र के बाहरी हिस्से में अवरोधों (कई छोटे समर्थनों) द्वारा स्थापित किया गया था। पूर्ण वाष्प दाब के संपर्क वाले फायरबॉक्स के हिस्सों को जल से ढक कर रखना होता है, जिससे उन्हें ज्यादा गर्म और कमजोर होने से बचाया जा सके। फायरबॉक्स के पतन का सामान्य कारण यह है कि वाष्पित्र का जल स्तर बहुत कम हो जाता है और फायरबॉक्स (शीर्ष प्लेट) का शीर्ष खुल जाता है, जिससे यह ज़्यादा गरम हो जाता है। यह तब होता है जब फायरमैन जल-स्तर को व्यवस्थित रखने में विफल रहता है या स्तर संकेतक (प्रमापी काँच) दोषपूर्ण होता है। संक्षारण या अनुपयुक्त सामग्री के कारण बड़ी संख्या में अवरोधों का टूटना एक कम सामान्य कारण है।
20वीं शताब्दी के दौरान, यूके में दो वाष्पित्र बैरल विफलताएँ और 13 फ़ायरबॉक्स पतन हुए। वाष्पित्र बैरल की विफलता वर्ष 1909 में कार्डिफ में और वर्ष 1921 में बक्सटन में हुई; दोनों विफलताएँ सुरक्षा वाल्वों के गलत समन्वायोजन के कारण वाष्पित्रों को उनकी संरचना दाबों से अधिक होने के कारण हुई थीं। 13 फायरबॉक्स पतनों में से चार पतन टूटे हुए अवरोधों के कारण हुए थे, जिनमें से एक फायरबॉक्स पर अपशिष्टों के निर्माण और अन्य तीन कम जल-स्तर के कारण हुए थे।
सिद्धांत
कई कोश-प्रकार के वाष्पित्रों में तरल जल का एक बड़ा कुंड होता है जिसे वायुमंडलीय दाब पर उबलते हुए जल की तुलना में उच्च ताप और दाब (एन्थैल्पी) तक गर्म किया जाता है। सामान्य संचालन के दौरान, तरल जल गुरुत्वाकर्षण के कारण वाष्पित्र के तल में रहता है, तरल जल के माध्यम से वाष्प के बुलबुले उठते हैं और संतृप्ति दाब तक पहुंचने तक उपयोग के लिए शीर्ष पर एकत्रित होते हैं, फिर क्वथन (उबलना) की क्रिया रुक जाती है। यदि कुछ दाब को विमुक्त कर दिया जाता है, तो क्वथन की क्रिया पुनः प्रारंभ हो जाती है, और इसी प्रकार आगे भी होता है।
यदि वाष्प सामान्य रूप से (उपरोधी वाल्व खोलकर) विमुक्त होती है, तो जल की बुदबुदाहट की क्रिया मध्यम रहती है और अपेक्षाकृत शुष्क वाष्प को पात्र के उच्चतम बिंदु से निकाला जा सकता है।
यदि वाष्प अधिक तीव्रता से विमुक्त की जाती है, तो परिणामस्वरूप अधिक प्रबल क्वथन क्रिया "आर्द्र वाष्प" के रूप में बूँदों की एक सूक्ष्म फुहार प्रक्षेपित कर सकती है जो नलिकाओं, इंजन, टर्बाइन और अन्य नीचे के उपकरणों को हानि पहुँचा सकती है।
यदि वाष्पित्र के पात्र में एक बड़ी दरार या अन्य निकास, आंतरिक दाब को बहुत आकस्मिक रूप से कम करने की अनुमति देता है, तो जल में बची हुई ऊष्मीय ऊर्जा और भी अधिक तरल को वाष्प के बुलबुले में परिवर्तित करने का कारण बनती है, जो तब शेष तरल को तीव्रता से विस्थापित कर देती है। शेष वाष्प और जल की स्थितिज ऊर्जा अब ब्रेक के आसपास की सामग्री को वापस गिराने के लिए पर्याप्त बल के साथ कार्य में बदल जाती है, ठीक वैसे ही जैसे ये एक इंजन में करते थे; यह प्लेट के आकार को गंभीर रूप से विकृत कर देती है, जो पूर्व में अवरोधों द्वारा किया जाता था, या अपने मूल बेलनाकार आकृति द्वारा स्व-समर्थित थी। वाष्प और जल की तीव्र विमुक्ति एक अधिक शक्तिशाली विस्फोट प्रदान कर सकती है, और आसपास की संपत्ति या कर्मियों को अधिक हानि पहुँचा सकती है।
तीव्रता से फैलते हुए वाष्प के बुलबुले वाष्पित्र के अंदर जल के बड़े "स्लग" को निकास की दिशा में और आश्चर्यजनक गति से प्रक्षेपित करके भी कार्य कर सकते हैं। जल का एक तीव्र-गति वाला द्रव्यमान बहुत अधिक गतिज ऊर्जा का वहन करता है, और वाष्पित्र के कोश के साथ टकराव के परिणामस्वरूप एक हिंसक विनाशकारी प्रभाव उत्पन्न होता है। यह मूल विस्फोट को बहुत बढ़ा सकता है, या कोश को दो भागों में फाड़ सकता है।[11]
कई नलसाज, अग्निशामक और वाष्प-मिस्त्री इस घटना से अवगत हैं, जिसे "जल-आघात" कहा जाता है। उच्च वेग पर एक वाष्प लाइन के माध्यम से गुजरने वाले जल के कई-आउंस "स्लग" और 90 अंश के मोड़ से टकराने से एक फिटिंग तुरंत टूट सकती है जो सामान्य स्थिर दाब को कई बार प्रबंधित करने में सक्षम होती है। तब यह समझा जा सकता है कि वाष्पित्र कोश के अंदर समान वेग से चलने वाला कुछ सौ, या यहाँ तक कि कुछ हजार पाउंड जल आसानी से एक ट्यूब शीट को प्रवाहित कर सकता है, एक फायरबॉक्स को गिरा सकता है, और यहाँ तक कि प्रतिक्रिया के माध्यम से पूरे वाष्पित्र को एक आश्चर्यजनक दूरी तक उछाल सकता है, जिससे जल वाष्पित्र से इस प्रकार बाहर निकलता है, जैसे किसी भारी तोप के पीछे हटने से एक गोला निकलता है।
एसएल-1 प्रायोगिक प्रतिघातक दुर्घटना के कई विवरण स्पष्ट रूप से एक दाब पात्र पर जल-आघात के अविश्वसनीय रूप से शक्तिशाली प्रभाव का वर्णन करते हैं:
इस ताप प्रक्रिया के कारण हुए विस्तार के कारण जल-आघात का निर्माण हुआ, क्योंकि जल प्रतिघातक पात्र के शीर्ष से ऊपर की ओर तीव्र हो गया था, जिससे प्रतिघातक पात्र के शीर्ष पर लगभग 10,000 पाउंड प्रति वर्ग इंच (69,000 केपीए) का दाब उत्पन्न हो गया था, जब जल 160 फीट प्रति सेकंड (50 मी/से.) की गति से शीर्ष से टकराया था।... जल-आघात के इस चरम रूप ने नियंत्रण छड़ों, ढाल प्लग और पूरे प्रतिघातक पत्र को ऊपर की ओर धकेल दिया था। बाद की एक जाँच ने निष्कर्ष निकाला कि 26,000 पाउंड (12,000 किग्रा) पात्र 9 फीट 1 इंच (2.77 मीटर) तक उछला था और ऊपरी नियंत्रण छड़ चालन तंत्र ने अपने मूल स्थान पर वापस आने से पहले प्रतिघातक भवन की छत से टकराया था।[12]
350 psi (2,400 kPa) पर चलने वाले एक भाप रेल-इंजन का तापमान लगभग 225 °C (437 °F) और 963.7 kJ/kg (437.1 kJ/lb) की एक विशिष्ट तापीय धारिता होती है।[13] चूँकि मानक दाब संतृप्त जल में केवल 418.91 kJ/kg (190.01 kJ/lb) की विशिष्ट तापीय धारिता होती है,[14] दो विशिष्ट तापीय धारिताओं, 544.8 kJ/kg (247.1 kJ/lb) के बीच का अंतर, विस्फोट में विस्तारित कुल ऊर्जा होती है । इसलिए एक बड़े रेल-इंजन की स्थिति में जो उच्च दाब और ताप की स्थिति में 10,000 kg (22,000 lb) जल धारण कर सकता है, इस विस्फोट में लगभग 1,160 kilograms (2,560 lb) टीएनटी के बराबर सैद्धांतिक ऊर्जा मुक्त होती है।
फायरबॉक्स विस्फोट
फायरबॉक्स विस्फोट की स्थिति में, ये विस्फोट सामान्यतः दाहकों के त्वरणिक अपदहन के बाद होते हैं। दहन कक्ष के अंदर तेल के धुएँ, प्राकृतिक गैस, प्रोपेन, कोयला, या किसी अन्य ईंधन का निर्माण हो सकता है। पात्र के गर्म होने पर यह विशेष रूप से चिंता का विषय है; ताप के कारण ईंधन तेजी से वाष्पित होता है। एक बार निम्न विस्फोटक सीमा (एलईएल) तक पहुँचने के बाद, प्रज्ज्वलन के किसी भी स्रोत से वाष्प का विस्फोट होता है।
फायरबॉक्स की सीमा के भीतर एक ईंधन विस्फोट संभावित रूप से संरचनात्मक विफलता, वाष्प या जल के रिसाव, और/या एक माध्यमिक वाष्पित्र कोश की विफलता और वाष्प विस्फोट को प्रेरित करते हुए दाबित वाष्पित्र नलिकाओं और आंतरिक कोश को हानि पहुँचा सकता है।
साधारण फायरबॉक्स "विस्फोट" के एक सामान्य रूप को "ड्रमिंग" के रूप में जाना जाता है और यह किसी भी प्रकार के ईंधन के साथ हो सकता है। आग की सामान्य "तीव्रता" के स्थान पर, "धमाकों" की एक लयबद्ध श्रृंखला और भट्ठी के नीचे और अग्निशह द्वारों के माध्यम से अग्नि की चमक यह संकेत करती है कि ईंधन का दहन विस्फोटों की एक तीव्र श्रृंखला के माध्यम से आगे बढ़ रहा है, जो उपलब्ध ड्राफ्ट-स्तर के संबंध में अनुपयुक्त वायु/ईंधन मिश्रण के कारण होता है। यह सामान्यतः गतिशील प्रकार के वाष्पित्रों में कोई हानि नहीं पहुँचाता है, लेकिन सतत रखने की अनुमति देने पर चिनाई वाले वाष्पित्र समायोजनों में दरारें उत्पन्न कर सकता है।
खाँचे बनाने की क्रिया (ग्रूविंग)
प्रारंभिक रेल-इंजन वाष्पित्रों की प्लेटें सरल अतिव्यापी संधियों से जुड़ी हुई थीं। वाष्पित्र के चारों ओर वाली वलयाकार संधियों के लिए यह अभ्यास संतोषजनक था, लेकिन वाष्पित्र की लंबाई के अनुदिश अनुदैर्ध्य संधियों में, प्लेटों के अतिव्यापन ने वाष्पित्र की अनुप्रस्थ-काट को उसके आदर्श वृत्ताकार आकार से विचलित कर दिया। दाब के अधीन वाष्पित्र, वृत्ताकार अनुप्रस्थ-काट तक पहुँचने के लिए विकृत हुआ। क्योंकि दोहरी-मोटाई वाला अतिव्यापन आसपास की धातु की तुलना में अधिक मजबूत था, अतः वाष्पित्र के दाब में परिवर्तन के कारण बार-बार झुकने और विमुक्त होने से संधि की लंबाई के अनुदिश आंतरिक दरारें, या खाँचे (गहरे गड्ढे) हो गए। दरारें आंतरिक संक्षारण के लिए एक प्रारंभिक बिंदु को प्रस्तुत करती हैं, जो विफलता को तीव्र कर सकती है।[15] अंततः यह पाया गया कि पर्याप्त आकार की प्लेटों का उपयोग करके इस आंतरिक संक्षारण को कम किया जा सकता है जिससे जल स्तर के नीचे कोई संधि न हो।[16][17] अंततः साधारण व्यापन संधि को एकल या दोहरे बट-स्ट्रैप संधि से प्रतिस्थापित कर दिया गया, जो इस दोष से ग्रस्त नहीं हैं।
फायरबॉक्स के निरंतर विस्तार और संकुचन के कारण स्टेबोल्टों के सिरों पर "तनाव संक्षारण" का एक समान रूप हो सकता है, जहाँ ये फायरबॉक्स प्लेटों में प्रवेश करते हैं, और जल की खराब गुणवत्ता से तीव्र हो जाते हैं। इसे प्रायः "ग्रीवाकरण" के रूप में जाना जाता है, इस प्रकार का संक्षारण स्टेबोल्ट की ताकत को कम कर सकता है जब तक कि ये सामान्य दाब में फायरबॉक्स का समर्थन करने में असमर्थ न हों।
ग्रूविंग (गहरी, स्थानीयकृत गर्तन) विशेष रूप से उन वाष्पित्रों में जलरेखा के पास भी होती है, जिन्हें ऐसे जल से भरा जाता है जिसे ऑक्सीजन अपमार्जन कर्मकों के साथ विवातित या उपचारित नहीं किया गया है। जल के सभी "प्राकृतिक" स्रोतों में घुलित वायु होती है, जो जल के गर्म होने पर गैस के रूप में निकलती है। वायु (जिसमें ऑक्सीजन होती है) जल की सतह के पास एक परत में एकत्रित हो जाती है और उस क्षेत्र में वाष्पित्र प्लेटों के क्षरण को अति तीव्र कर देती है।[18]
फायरबॉक्स
एक गतिशील इंजन के फायरबॉक्स का जटिल आकार (यद्यपि नरम तांबे या इस्पात से निर्मित) केवल आंतरिक दीवारों पर वाष्प-दाब का विरोध कर सकता है, यदि ये आंतरिक धरणों और बाह्य दीवारों से जुड़े अवरोधों द्वारा समर्थित रहते हैं। ये श्रान्ति के माध्यम से संक्षारण, या अपक्षय से विफल होने के लिए उत्तरदायी हैं (क्योंकि आंतरिक और बाह्य दीवारें अग्नि की ऊष्मा के आधार पर अलग-अलग दरों पर फैलती हैं), क्योंकि आग के संपर्क में रहने वाले अवरोधों के शीर्ष जल जाते हैं। यदि अवरोध विफल रहते हैं तो फायरबॉक्स अंदर की ओर फट जाता है। इसे रोकने के लिए आंतरिक और बाह्य रूप से नियमित दृश्य निरीक्षण नियोजित किये जाते हैं।[16][19] यहाँ तक कि यदि वाष्पित्र में जल का स्तर इतना नीचे गिरने दिया जाए कि फायरबॉक्स की शीर्ष प्लेट अनावरित रह जाये, तो एक सुव्यवस्थित फायरबॉक्स भी विस्फोटक रूप से विफल हो सकता है।[20] यह शीर्ष के शिखर को पार करते समय हो सकता है, क्योंकि जल वाष्पित्र के सामने के हिस्से में बहता है और फायरबॉक्स शीर्ष प्लेट को अनावृत कर सकता है। गतिशील विस्फोटों में से अधिकांश विस्फोट, फायरबॉक्स विस्फोट हैं जो इस प्रकार की शीर्ष प्लेटों के अनावरण के कारण होते हैं।[21]
भाप-चालित नाव वाष्पित्र
पेंसिल्वेनिया एक किनारे की ओर पहियों वाली भाप-चालित नाव थी जिसे मिसिसिपी नदी में एक वाष्पित्र विस्फोट का सामना करना पड़ा और 13 जून, 1858 को मेम्फिस, टेनेसी के पास यह शिप आइलैंड में डूब गई। 450 में से 250 से अधिक यात्रियों की मृत्यु हो गई, जिसमें लेखक मार्क ट्वेन के छोटे भाई हेनरी क्लेमेंस भी सम्मिलित थे।
वर्ष 1860 के दशक के प्रारंभ में सैन पेड्रो हार्बर में रुकने वाले बड़े तटीय भाप-चालित जलयान से यात्रियों और कार्गो को स्थानांतरित करने के लिए उपयोग की जाने वाली एक छोटी भाप-चालित नाव, एसएस एडा हैनकॉक को उस समय आपदा का सामना करना पड़ा, जब 27 अप्रैल, 1863 को विलमिंगटन, कैलिफोर्निया के पास, लॉस एंजिल्स के बंदरगाह, सैन पेड्रो बे में इसका वाष्पित्र हिंसक रूप से फट गया, जिससे बोर्ड पर सवार 26 लोगों की मृत्यु हो गई और 53 या इससे अधिक यात्रियों में से कई यात्री घायल हो गए।
भाप-चालित नाव, सुल्ताना 27 अप्रैल 1865 को एक विस्फोट में नष्ट हो गई, जिसके परिणामस्वरूप संयुक्त राज्य अमेरिका के इतिहास में सबसे बड़ी समुद्री आपदा घटित हुई। इसमें अनुमानित 1,549 यात्री मारे गए, जब जहाज के चार वाष्पित्रों में से तीन में विस्फोट हो गया और यह मेम्फिस, टेनेसी के पास जल कर डूब गई। एक वाष्पित्र के कोश की खराब तरीके से की गई मरम्मत को इसका कारण बताया गया था; पैच विफल हो गया, और उस वाष्पित्र के मलबे ने दो और वाष्पित्रों को नष्ट कर दिया।
स्टीमर एक्लिप्स, 27 जनवरी, 1865 को होने वाला एक अन्य अमेरिकी नागरिक युद्ध भाप-चालित नाव विस्फोट था, जो 9वीं स्वतंत्र बैटरी इंडियाना लाइट आर्टिलरी के सदस्यों को ले जा रहा थी। एक आधिकारिक रिकॉर्ड रिपोर्ट में, आपदा में 10 लोगों के मरने और 68 लोगों के घायल होने का उल्लेख है;[22] बाद की एक रिपोर्ट में उल्लेख किया गया है कि इसमें 27 लोग मारे गए और 78 घायल हुए।[23] फॉक्स की सैन्य-दल हानियों की रिपोर्ट ने 29 लोगों के मारे जाने की सूचना दी।[24][25]
वर्ष 1879 में, कनाडा के वुबुनो का वाष्पित्र फटा था या नहीं, और यदि यह फटा था, तो इसका कारण लापरवाह रखरखाव या तूफान में फँसने के दौरान जॉर्जियाई खाड़ी के ठंडे जल से संपर्क में आना था।[26]
वाष्पित्र का प्रयोग
विद्युत मशीनरी के लिए उपयोग किए जाने वाले स्थिर वाष्प इंजन औद्योगिक क्रांति के दौरान पहली बार प्रमुखता में आए, और प्रारंभिक दिनों में विभिन्न कारणों से कई वाष्पित्र विस्फोट हुए। विलियम फेयरबैर्न इस समस्या के पहले जाँचकर्ताओं में से एक थे, जिन्होंने इस प्रकार के विस्फोटों से होने वाली हानि से निपटने वाली पहली बीमा कंपनी स्थापित करने में सहायता प्रदान की। इन्होंने प्रयोगात्मक रूप से यह भी स्थापित किया कि बेलनाकार दाब पात्र जैसे वाष्पित्र में परिधीय प्रतिबल, अनुदैर्ध्य प्रतिबल से दोगुना था।[notes 1] इस प्रकार की जाँच ने उन्हें और अन्य लोगों को कमजोर वाष्पित्रों में प्रतिबल सांद्रताओं के महत्व को समझाने में सहायता प्रदान की।
आधुनिक वाष्पित्र
आधुनिक वाष्पित्रों को अतिरिक्त पंपों, वाल्वों, जल-स्तर निरीक्षकों, ईंधन सीमाओं, स्वचालित नियंत्रण और दाब विमोचन वाल्वों के साथ संरचित किया गया है। इसके अतिरिक्त, निर्माण को संबंधित प्राधिकारों द्वारा निर्धारित सख्त अभियांत्रिकी दिशानिर्देशों का पालन करना चाहिए। एनबीआईसी, एएसएमई और अन्य प्रयास, विस्तृत मानकों को प्रकाशित करके सुरक्षित वाष्पित्र संरचना सुनिश्चित करते हैं। इसका परिणाम एक ऐसी वाष्पित्र इकाई है जिसमें विनाशकारी दुर्घटनाओं की प्रवृत्ति कम होती है।
इसके अतिरिक्त सुरक्षा में सुधार "पैकेज वाष्पित्रों" का बढ़ता उपयोग है। ये ऐसे वाष्पित्र हैं जो एक कारखाने में निर्मित होकर एक पूर्ण इकाई के रूप में कार्य स्थल पर भेज दिए जाते हैं। इनमें सामान्यतः ऐसे वाष्पित्रों की तुलना में बेहतर गुणवत्ता और कम समस्याएँ होती हैं, जो नलिका-दर-नलिका समन्वायोजित होते हैं। एक पैकेज वाष्पित्र को संस्थापन को पूर्ण करने के लिए केवल अंतिम संयोजन बनाने (विद्युत, भेदन, संघनन लाइन आदि) की आवश्यकता होती है।
वाष्प विस्फोट
वाष्प रेल-इंजन वाष्पित्रों में, विस्फोटक स्थितियों और विस्फोटों के कारण होने वाली क्षति अपरिहार्य थी, जैसा कि प्रारंभिक दिनों में परीक्षण और त्रुटि से ज्ञान प्राप्त किया गया था। हालाँकि, उत्तम संरचना और रखरखाव ने 19वीं शताब्दी के अंत तक वाष्पित्र विस्फोटों की संख्या को स्पष्ट रूप से कम कर दिया। 20वीं शताब्दी में और सुधार जारी रहे।
विक्टोरियाई युग में भूमि-आधारित वाष्पित्रों पर, स्थिर वाष्प वाष्पित्रों में दाब प्रणालियों के विस्फोट नियमित रूप से होते थे, लेकिन वर्तमान में प्रदान की गईं विभिन्न सुरक्षाओं और सरकारी एवं उद्योग की आवश्यकताओं द्वारा नियमित निरीक्षणों के कारण बहुत दुर्लभ हैं।
जल-ऊष्मक सुरक्षा उपकरण विफल हो जाने पर आश्चर्यजनक रूप से विस्फोट कर सकते हैं।
प्रतिघातक विस्फोट
वाष्प विस्फोट ऐसे किसी भी प्रकार के जल-ऊष्मक में हो सकता है, जहाँ ऊर्जा पर्याप्त मात्रा में पहुँचाई जाती है और निर्मित वाष्प पात्र की क्षमता से अधिक हो जाती है। जब ऊष्मा का वितरण पर्याप्त रूप से तीव्र होता है, तो एक स्थानीयकृत अतितापन हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप एक जल-आघात पात्र को नष्ट कर देता है। एसएल-1 परमाणु प्रतिघातक दुर्घटना वाष्प के अतितापित विस्फोट का एक उदाहरण है। हालाँकि, एसएल1 उदाहरण में दाब नियंत्रण छड़ों के प्रेरित निष्कासन द्वारा विमुक्त किया गया था, जिससे वाष्प बाहर निकलने लगी। प्रतिघातक में विस्फोट नहीं हुआ था और न ही पात्र फटा था।
यह भी देखें
- वाष्प विस्फोट
- उबलते हुए तरल का विस्तार वाष्प विस्फोट (बीएलईवीई)
- वाष्पित्र सुरक्षा
- संगलनीय प्लग
- ग्रोवर शू फैक्ट्री आपदा
- वाष्पित्र विस्फोटों की सूची
- रेल दुर्घटनाओं की सूची
- विलियम फेयरबैर्न
- जॉन हिक
टिप्पणियाँ
- ↑ Fairbairn's theoretical calculation assumes that the cylindrical vessel is much longer than its diameter. In practice, this is a viable approximation for any boiler that is a right cylinder or longer. Even for a short, squat boiler such as the Scotch, the reduced end area due to the tubes and their staying effect on the end-plates means that the principal stress is still this hoop stress.
ग्रन्थसूची
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आगे की पढाई
- Bartrip, P.W.J. The state and the steam boiler in Britain International review of social history 25, 1980, 77-105. Government intervention and the role of interest groups in 19th Century Britain in regard to stationary boilers.
- Winship, I.R. The decline in locomotive boiler explosions in Britain 1850 – 1900 Transactions – Newcomen Society 60, 1988 – 89, 73 – 94. Technical and other factors that reduced the incidence of explosions.
