वाष्पित्र विस्फोट

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22 दिसंबर 1888 को ओस्लो, नॉर्वे के पास स्ट्रोमेन स्टेशन पर एक वाष्पित्र विस्फोट का परिणाम।[1] एक लोकोमोटिव हवा में उछल कर दूसरे की छत पर जा गिरा; दोनों के चालक दल बिना किसी चोट के बच गए[2]

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/हवा 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

क्रश पर क्रैश, टेक्सास, 1896, जिसमें दो लोकोमोटिव के वाष्पित्र एक प्रचार स्टंट के लिए एक दूसरे में दुर्घटनाग्रस्त हो गए; इस घटना में दो लोगों की मौत हो गई, और कई अन्य घायल हो गए।

वाष्पित्र विस्फोट के कई कारण हैं जैसे खराब जल उपचार के कारण स्केलिंग और प्लेटों का अधिक गर्म होना, निम्न जल स्तर, एक अटका हुआ सुरक्षा वाल्व, या यहां तक ​​कि एक भट्टी विस्फोट, जो बदले में, यदि पर्याप्त गंभीर है, तो वाष्पित्र विस्फोट का कारण बन सकता है। औद्योगिक क्रांति की शुरुआत के बाद से खराब ऑपरेटर प्रशिक्षण के परिणामस्वरूप बायलर की उपेक्षा या अन्य गलत तरीके से विस्फोट होने का लगातार कारण रहा है। 19वीं सदी के अंत और 20वीं सदी की शुरुआत में, यू.एस., यूके और यूरोप में विभिन्न स्रोतों के निरीक्षण रिकॉर्ड से पता चला कि वाष्पित्र विस्फोट का सबसे लगातार कारण साधारण जंग के माध्यम से वाष्पित्रों का कमजोर होना था, कहीं भी सभी की तुलना में दो से पांच गुना अधिक अन्य कारण।

सामग्री विज्ञान, निरीक्षण मानकों और गुणवत्ता नियंत्रण से पहले तेजी से बढ़ते वाष्पित्र निर्माण उद्योग के साथ पकड़े जाने से पहले, वाष्पित्र विस्फोटों की एक महत्वपूर्ण संख्या सीधे खराब डिजाइन, कारीगरी और खराब गुणवत्ता वाली सामग्री में ज्ञात खामियों के कारण होती थी। सामग्री और डिजाइन में दोषों के कारण यू.एस. में वाष्पित्र विफलताओं की खतरनाक आवृत्ति, यांत्रिक इंजीनियरों का अमरीकी समुदाय (एएसएमई) जैसे अंतरराष्ट्रीय इंजीनियरिंग मानक संगठनों का ध्यान आकर्षित कर रही थी, जिसने 1884 में अपना पहला वाष्पित्र परीक्षण कोड स्थापित किया था। वाष्पित्र विस्फोट जिसने ग्रोवर शू फैक्ट्री आपदा का कारण बना 10 मार्च, 1905 को ब्रॉकटन, मैसाचुसेट्स में आपदा के परिणामस्वरूप 58 मौतें हुईं और 117 घायल हुए, और मैसाचुसेट्स राज्य को 1908 में अपना पहला वाष्पित्र कानून प्रकाशित करने के लिए प्रेरित किया।

कई लिखित स्रोत वाष्पित्र विस्फोटों के कारणों का संक्षिप्त विवरण प्रदान करते हैं:

"विस्फोट के मुख्य कारण, वास्तव में एकमात्र कारण, शेल या वाष्पित्र के अन्य भागों में शक्ति की कमी, अधिक दबाव और अधिक ताप हैं। स्टीम वाष्पित्रों में शक्ति की कमी मूल दोष, खराब कारीगरी के कारण हो सकती है। , उपयोग या कुप्रबंधन से गिरावट।"[3]

और:

"कारण। -वाष्पित्र विस्फोट हमेशा इस तथ्य के कारण होते हैं कि वाष्पित्र का कुछ हिस्सा किसी कारण से दबाव का सामना करने के लिए बहुत कमजोर होता है। यह दो कारणों में से एक के कारण हो सकता है: या तो वाष्पित्र है अपने उचित कार्य दबाव को सुरक्षित रूप से ले जाने के लिए पर्याप्त मजबूत नहीं है, अन्यथा सुरक्षा वाल्वों के चिपक जाने या कुछ इसी तरह के कारण से दबाव को सामान्य बिंदु से ऊपर उठने दिया गया है"[4]

कारणों की प्रारंभिक जांच

हालाँकि गिरावट और गलत संचालन वाष्पित्र विस्फोटों के सबसे आम 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 की शुरुआत में यू.एस. वाष्पित्र निरीक्षकों द्वारा व्यापक प्रयोग नहीं किया गया था। वाष्पित्र में विभिन्न तरीकों से विस्फोट करने के लिए कई अलग-अलग प्रयास किए गए थे, लेकिन सबसे दिलचस्प प्रयोगों में से एक ने प्रदर्शित किया कि कुछ परिस्थितियों में, यदि वाष्पित्र में अचानक खुलने से वाष्प बहुत तेजी से बाहर निकलने की अनुमति देती है, तो जल का हथौड़ा पूरे विनाश का कारण बन सकता है। दबाव पोत:

"एक बेलनाकार वाष्पित्र का परीक्षण किया गया था और बिना चोट के 300 पाउंड (300 पीएसआई या 2,068 केपीए) के वाष्प दबाव का सामना किया।" "जब [डिस्चार्ज] वाल्व अचानक 235 पाउंड [235 पीएसआई या 1,620 केपीए] के दबाव में खोला गया तो वाष्पित्र ने रास्ता दे दिया, लोहे को घुमाया गया और टुकड़ों में फाड़ दिया गया और सभी दिशाओं में फेंक दिया गया। इसका कारण यह था कि अचानक वाष्पित्र से डिस्चार्ज पाइप में वाष्प की भीड़ ने वाष्पित्र में दबाव को बहुत तेजी से कम कर दिया। दबाव में इस कमी के कारण जल के भीतर वाष्प की एक बड़ी मात्रा अचानक बन गई, और जल के भारी द्रव्यमान को बड़ी हिंसा के साथ फेंक दिया गया जिस उद्घाटन से वाष्प को निकाला जा रहा था, उस उद्घाटन के पास वाष्पित्र के हिस्से को मारा और फ्रैक्चर का कारण बना।"[5]

लेकिन वाष्पित्र विस्फोट में जल के हथौड़े 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 में जल का अचानक फैलाव और प्रक्षेपण बायलर की बाउंडिंग सतहों के खिलाफ परिणामों की हिंसा का बड़ा कारण है: फैलाव, जल के द्रव्यमान में वाष्प की क्षणिक पीढ़ी के कारण होता है, और बचने के अपने प्रयासों में, यह जल को इससे पहले ले जाता है, और वाष्प और जल का संयुक्त संवेग उन्हें बाउंडिंग सतहों के माध्यम से और बीच में ले जाता है, और उन्हें इस तरह से विकृत या चकनाचूर कर देता है, जिसका हिसाब साधारण ओवरप्रेशर या वाष्प के साधारण संवेग से नहीं लगाया जा सकता है।[6]

जब गर्म वाष्पित्र ठंडे समुद्र के जल को छूता है तो डूबते जहाजों में वाष्पित्र में विस्फोट होना आम बात 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 टारपीडो किया गया था, टारपीडो और परिणामस्वरूप वाष्पित्र विस्फोट के कारण जहाज दो मिनट में नीचे चला गया, जिससे 54 चालक दल के पूरक के रूप में पून लिम एकमात्र जीवित बचा।[7][8]

लोकोमोटिव में

(लोकोमोटिव-प्रकार) फायर ट्यूब वाष्पित्रों में वाष्पित्र विस्फोट एक विशेष खतरे के होते हैं क्योंकि फायरबॉक्स (क्राउन शीट) के शीर्ष को हर समय कुछ मात्रा में जल से ढंकना चाहिए; या आग की गर्मी क्राउन शीट को कमजोर कर सकती है या सामान्य कामकाजी दबाव पर भी क्राउन विफलता के बिंदु तक रहता है।

यह 1995 में गार्डनर्स, पेन्सिलवेनिया के पास गेटिसबर्ग रेलरोड फायरबॉक्स विस्फोट[9] का कारण था, जहां कम जल ने क्राउन शीट के सामने को तब तक गर्म होने दिया जब तक कि नियमित ताज शीट के माध्यम से खींचा नहीं जाता, वाष्प का एक बड़ा हिस्सा जारी करता है और फायरबॉक्स में पूर्ण वाष्पित्र दबाव में जल। क्राउन शीट डिज़ाइन में बटन-हेड सेफ्टी स्टे की कई वैकल्पिक पंक्तियाँ शामिल थीं, जो क्राउन शीट की विफलता को पारंपरिक स्टे की पहली पाँच या छह पंक्तियों तक सीमित कर देती थीं, जिससे पूरे क्राउन शीट को गिरने से रोका जा सकता था।

इस प्रकार की विफलता रेलवे इंजनों तक ही सीमित नहीं है, क्योंकि लोकोमोटिव-प्रकार के वाष्पित्रों का उपयोग कर्षण इंजनों, पोर्टेबल इंजनों, खनन या लॉगिंग के लिए उपयोग किए जाने वाले स्किड इंजनों, आरा मिलों और कारखानों के लिए स्थिर इंजनों, हीटिंग के लिए और वाष्प प्रदान करने वाले पैकेज वाष्पित्रों के रूप में किया जाता है। अन्य प्रक्रियाओं के लिए। सभी अनुप्रयोगों में, सुरक्षित संचालन के लिए उचित जल स्तर बनाए रखना आवश्यक है।

1850 के आसपास एक रेलवे लोकोमोटिव पर वाष्पित्र विस्फोट का परिणाम।

हेविसन (1983)[10] 1815 और 1962 के बीच 137 को सूचीबद्ध करते हुए ब्रिटिश वाष्पित्र विस्फोटों का एक व्यापक विवरण देता है। यह उल्लेखनीय है कि इनमें से 122 19वीं शताब्दी में और केवल 15 20वीं शताब्दी में हुए थे।

वाष्पित्र विस्फोट आम तौर पर दो श्रेणियों में आते हैं। पहला वाष्पित्र बैरल का टूटना है, कमजोरी/क्षति या अत्यधिक आंतरिक दबाव के कारण, जिसके परिणामस्वरूप एक विस्तृत क्षेत्र में वाष्प का अचानक निर्वहन होता है। गोद के जोड़ों पर तनाव जंग का टूटना शुरुआती वाष्पित्र विस्फोटों का एक सामान्य कारण था, जो शायद कास्टिक उत्सर्जन के कारण होता था। वाष्पित्रों में उपयोग किए जाने वाले जल को अक्सर बारीकी से नियंत्रित नहीं किया जाता था, और यदि अम्लीय हो, तो लोहे के वाष्पित्र प्लेटों को खराब कर सकता था। बिजली उत्पन्न करनेवाली जंग एक अतिरिक्त समस्या थी जहाँ तांबा और लोहा संपर्क में थे। वाष्पित्र प्लेटें एक मील (हेविसन, रोल्ट) के एक चौथाई तक फेंक दी गई हैं। दूसरा प्रकार बगल के वाष्पित्र से वाष्प के दबाव में फायरबॉक्स का पतन है, आग की लपटों और गर्म गैसों को कैब में छोड़ता है। बेहतर डिजाइन और रखरखाव ने पहले प्रकार को लगभग पूरी तरह से समाप्त कर दिया, लेकिन अगर इंजीनियर और फायरमैन वाष्पित्र में जल के स्तर को बनाए नहीं रखते हैं तो दूसरा प्रकार हमेशा संभव होता है।

यदि आंतरिक दबाव बहुत अधिक हो जाता है तो वाष्पित्र बैरल फट सकते हैं। इसे रोकने के लिए, एक निर्धारित स्तर पर दबाव छोड़ने के लिए सुरक्षा वाल्व लगाए गए थे। शुरुआती उदाहरण स्प्रिंग-लोडेड थे, लेकिन जॉन रैम्सबॉटम ने एक टैम्पर-प्रूफ वाल्व का आविष्कार किया जिसे सार्वभौमिक रूप से अपनाया गया था। विस्फोटों का अन्य सामान्य कारण आंतरिक क्षरण था जिसने वाष्पित्र बैरल को इतना कमजोर कर दिया कि यह सामान्य परिचालन दबाव का सामना नहीं कर सका। विशेष रूप से, खांचे जल स्तर के नीचे क्षैतिज सीम (गोद जोड़ों) के साथ हो सकते हैं। दर्जनों विस्फोट हुए, लेकिन बट जोड़ों को अपनाने के साथ-साथ बेहतर रखरखाव कार्यक्रम और नियमित हाइड्रोलिक परीक्षण द्वारा 1900 तक समाप्त कर दिया गया।

फ़ायरबॉक्स आमतौर पर तांबे से बने होते थे, हालाँकि बाद में लोकोमोटिव में इस्पात फ़ायरबॉक्स होते थे। उन्हें बायलर के बाहरी हिस्से में स्टे (कई छोटे समर्थन) द्वारा आयोजित किया गया था। फुल स्टीम प्रेशर के संपर्क में फायरबॉक्स के हिस्सों को जल से ढक कर रखना होता है, ताकि उन्हें ज्यादा गर्म होने और कमजोर होने से बचाया जा सके। फायरबॉक्स के ढहने का सामान्य कारण यह है कि वाष्पित्र का जल स्तर बहुत कम हो जाता है और फायरबॉक्स (क्राउन शीट) का शीर्ष खुला हो जाता है और ज़्यादा गरम हो जाता है। यह तब होता है जब फायरमैन जल स्तर को बनाए रखने में विफल रहता है या स्तर संकेतक (गेज ग्लास) दोषपूर्ण होता है। संक्षारण या अनुपयुक्त सामग्री के कारण बड़ी संख्या में अवशेषों का टूटना एक कम सामान्य कारण है।

20वीं सदी के दौरान, यूके में दो वाष्पित्र बैरल फेलियर और तेरह फ़ायरबॉक्स कोलैप्स हुए। वाष्पित्र बैरल की विफलता 1909 में कार्डिफ और 1921 में बक्सटन में हुई; दोनों सुरक्षा वाल्वों की गलत असेंबली के कारण वाष्पित्रों को उनके डिजाइन दबावों से अधिक होने के कारण हुए थे। 13 फायरबॉक्स ढहने में से चार टूटे हुए अवशेषों के कारण थे, एक फायरबॉक्स पर बड़े पैमाने पर निर्माण के लिए, और बाकी कम जल स्तर के कारण थे।

सिद्धांत

कई शेल-प्रकार के वाष्पित्रों में तरल जल का एक बड़ा स्नान होता है जिसे उबलते जल की तुलना में उच्च तापमान और दबाव (एन्थैल्पी) तक गर्म किया जाता है। सामान्य ऑपरेशन के दौरान, गुरुत्वाकर्षण के कारण तरल जल वाष्पित्र के तल में रहता है, तरल जल के माध्यम से वाष्प के बुलबुले उठते हैं और संतृप्ति दबाव तक पहुंचने तक उपयोग के लिए शीर्ष पर इकट्ठा होते हैं, फिर उबलना बंद हो जाता है। यदि कुछ दबाव हटा दिया जाता है, तो उबलना फिर से शुरू हो जाता है, और इसी तरह।

यदि वाष्प सामान्य रूप से निकलती है, जैसे कि थ्रॉटल वाल्व खोलकर, जल की बुदबुदाहट की क्रिया मध्यम रहती है और अपेक्षाकृत शुष्क वाष्प को बर्तन के उच्चतम बिंदु से खींचा जा सकता है।

यदि वाष्प अधिक तेज़ी से जारी की जाती है, तो अधिक जोरदार उबलने की क्रिया के परिणामस्वरूप "गीली वाष्प" के रूप में बूंदों का एक अच्छा स्प्रे फेंक सकता है जो पाइपिंग, इंजन, टर्बाइन और अन्य उपकरणों को नीचे की ओर नुकसान पहुंचा सकता है।

यदि वाष्पित्र के बर्तन में एक बड़ी दरार या अन्य उद्घाटन आंतरिक दबाव को बहुत अचानक कम करने की अनुमति देता है, तो जल में बची हुई ऊष्मा ऊर्जा वाष्प के बुलबुले में और भी अधिक तरल को फ्लैश करने का कारण बनेगी, जो तब शेष तरल को तेजी से विस्थापित कर देगी। बची हुई वाष्प और जल की संभावित ऊर्जा अब काम में बदल जाती है, ठीक वैसे ही जैसे वे एक इंजन में करते थे; ब्रेक के चारों ओर की सामग्री को वापस छीलने के लिए पर्याप्त बल के साथ, प्लेट के आकार को गंभीर रूप से विकृत करना, जो पूर्व में स्टे द्वारा आयोजित किया गया था, या अपने मूल बेलनाकार आकार द्वारा स्व-समर्थित था। वाष्प और जल की तेजी से रिहाई एक बहुत शक्तिशाली विस्फोट प्रदान कर सकती है, और आसपास की संपत्ति या कर्मियों को बहुत नुकसान पहुंचा सकती है।

तेजी से फैलते वाष्प के बुलबुले वाष्पित्र के अंदर जल के बड़े "स्लग" को खोलने की दिशा में और आश्चर्यजनक गति से फेंक कर भी काम कर सकते हैं। जल का एक तेजी से चलने वाला द्रव्यमान गतिज ऊर्जा (विस्तारित वाष्प से) का एक बड़ा सौदा करता है, और वाष्पित्र के खोल के साथ टकराव में एक हिंसक विनाशकारी प्रभाव होता है। यह मूल फटने को बहुत बढ़ा सकता है, या खोल को दो में फाड़ सकता है।[11]

कई प्लंबर, अग्निशामक और स्टीमफिटर इस घटना से अवगत हैं, जिसे "वॉटर हैमर" कहा जाता है। उच्च वेग पर एक वाष्प लाइन के माध्यम से गुजरने वाले जल के कई-औंस "स्लग" और 90 डिग्री की कोहनी से टकराने से एक फिटिंग तुरंत टूट सकती है जो सामान्य स्थिर दबाव को कई बार संभालने में सक्षम है। तब यह समझा जा सकता है कि वाष्पित्र शेल के अंदर समान वेग से चलने वाला कुछ सौ, या यहां तक ​​कि कुछ हजार पाउंड जल आसानी से एक ट्यूब शीट को उड़ा सकता है, एक फायरबॉक्स को गिरा सकता है, यहां तक ​​कि प्रतिक्रिया के माध्यम से पूरे वाष्पित्र को एक आश्चर्यजनक दूरी तक उछाल सकता है। जल वाष्पित्र से बाहर निकलता है, जैसे किसी भारी तोप के पीछे हटने से एक गेंद निकलती है।

एसएल-1 प्रायोगिक रिएक्टर दुर्घटना के कई विवरण स्पष्ट रूप से एक दबाव पोत पर जल के हथौड़े के अविश्वसनीय रूप से शक्तिशाली प्रभाव का वर्णन करते हैं:

इस ताप प्रक्रिया के कारण विस्तार के कारण जल का हथौड़ा रिएक्टर पोत की ओर ऊपर की ओर बढ़ गया था सिर, रिएक्टर पोत के सिर पर लगभग 10,000 पाउंड प्रति वर्ग इंच (69,000 kPa) का दबाव पैदा करता है जब जल सिर पर 160 फीट प्रति सेकंड (50 m/s) से टकराता है ... वॉटर हैमर प्रोपेल्ड कंट्रोल रॉड्स का यह चरम रूप , ढाल प्लग, और संपूर्ण रिएक्टर पोत ऊपर की ओर। एक बाद की जांच ने निष्कर्ष निकाला कि 26,000 पाउंड (12,000 किग्रा) पोत 9 फीट 1 इंच (2.77 मीटर) उछला था और ऊपरी नियंत्रण रॉड ड्राइव तंत्र ने अपने मूल स्थान पर वापस बसने से पहले रिएक्टर भवन की छत से टकराया था।[12]

350 psi (2,400 kPa) पर चलने वाले एक स्टीम लोकोमोटिव का तापमान लगभग 225 °C (437 °F) और 963.7 kJ/kg (437.1 kJ/lb) की एक विशिष्ट तापीय धारिता होगी।[13] चूंकि मानक दबाव संतृप्त जल में केवल 418.91 kJ/kg (190.01 kJ/lb) की विशिष्ट एन्थैल्पी होती है,[14] दो विशिष्ट एन्थैल्पी, 544.8 kJ/kg (247.1 kJ/lb) के बीच का अंतर, कुल ऊर्जा खर्च होती है विस्फोट। तो एक बड़े लोकोमोटिव के मामले में जो उच्च दबाव और तापमान की स्थिति में 10,000 kg (22,000 lb) जल पकड़ सकता है, इस विस्फोट में लगभग 1,160 kilograms (2,560 lb) टीएनटी के बराबर सैद्धांतिक ऊर्जा रिलीज होगी।

फायरबॉक्स विस्फोट

फायरबॉक्स विस्फोट के मामले में, ये आमतौर पर बर्नर फ्लेमआउट के बाद होते हैं। दहन कक्ष के अंदर तेल के धुएं, प्राकृतिक गैस, प्रोपेन, कोयला, या कोई अन्य ईंधन का निर्माण हो सकता है। बर्तन गर्म होने पर यह विशेष रूप से चिंता का विषय है; तापमान के कारण ईंधन तेजी से अस्थिर होगा। एक बार निचली विस्फोटक सीमा (एलईएल) तक पहुँचने के बाद, प्रज्वलन के किसी भी स्रोत से वाष्प का विस्फोट होगा।

फायरबॉक्स की सीमा के भीतर एक ईंधन विस्फोट दबाव वाले वाष्पित्र ट्यूब और आंतरिक खोल को नुकसान पहुंचा सकता है, संभावित रूप से संरचनात्मक विफलता, वाष्प या जल के रिसाव को ट्रिगर कर सकता है, और/या एक माध्यमिक वाष्पित्र खोल की विफलता और वाष्प विस्फोट हो सकता है।

मामूली फायरबॉक्स "विस्फोट" का एक सामान्य रूप "ड्रमिंग" के रूप में जाना जाता है और यह किसी भी प्रकार के ईंधन के साथ हो सकता है। आग की सामान्य "गर्जना" के बजाय, "धक्कों" की एक लयबद्ध श्रृंखला और झंझरी के नीचे और फायरडोर के माध्यम से आग की चमक से संकेत मिलता है कि ईंधन का दहन विस्फोटों की एक तीव्र श्रृंखला के माध्यम से आगे बढ़ रहा है, जो अनुचित हवा के कारण होता है। /ईंधन मिश्रण उपलब्ध ड्राफ्ट के स्तर के संबंध में। यह आमतौर पर लोकोमोटिव प्रकार के वाष्पित्रों में कोई नुकसान नहीं पहुंचाता है, लेकिन जारी रखने की अनुमति देने पर चिनाई वाले वाष्पित्र सेटिंग्स में दरारें पैदा कर सकता है।

ग्रूविंग

शुरुआती लोकोमोटिव वाष्पित्रों की प्लेटें सरल अतिव्यापी जोड़ों से जुड़ी हुई थीं। वाष्पित्र के चारों ओर चलने वाले कुंडलाकार जोड़ों के लिए यह अभ्यास संतोषजनक था, लेकिन अनुदैर्ध्य जोड़ों में, वाष्पित्र की लंबाई के साथ, प्लेटों के ओवरलैप ने वाष्पित्र क्रॉस-सेक्शन को उसके आदर्श गोलाकार आकार से मोड़ दिया। दबाव में बायलर, जितना संभव हो सके, परिपत्र क्रॉस-सेक्शन तक पहुंचने के लिए दबाव डाला। क्योंकि डबल-थिकनेस ओवरलैप आसपास की धातु की तुलना में अधिक मजबूत था, वाष्पित्र के दबाव में बदलाव के कारण बार-बार झुकने और रिलीज होने से जोड़ की लंबाई के साथ आंतरिक दरारें, या खांचे (गहरे गड्ढे) हो गए। दरारें आंतरिक जंग के लिए एक शुरुआती बिंदु की पेशकश करती हैं, जो विफलता को तेज कर सकती है।[15] अंततः यह पाया गया कि पर्याप्त आकार की प्लेटों का उपयोग करके इस आंतरिक जंग को कम किया जा सकता है ताकि जल स्तर के नीचे कोई जोड़ न हो।[16][17] आखिरकार साधारण लैप सीम को सिंगल या डबल बट-स्ट्रैप सीम से बदल दिया गया, जो इस दोष से ग्रस्त नहीं हैं।

फायरबॉक्स के निरंतर विस्तार और संकुचन के कारण स्टेबोल्ट्स के सिरों पर "तनाव जंग" का एक समान रूप हो सकता है, जहां वे फायरबॉक्स प्लेटों में प्रवेश करते हैं, और खराब जल की गुणवत्ता से तेज हो जाते हैं। अक्सर "नेकिंग" के रूप में जाना जाता है, इस प्रकार का जंग स्टेबोल्ट की ताकत को कम कर सकता है जब तक कि वे सामान्य दबाव में फायरबॉक्स का समर्थन करने में असमर्थ न हों।

ग्रूविंग (गहरी, स्थानीयकृत पिटिंग) जलरेखा के पास भी होती है, विशेष रूप से उन वाष्पित्रों में जिन्हें जल से भरा जाता है जिसे डी-एरेट नहीं किया गया है या ऑक्सीजन सफाई एजेंटों के साथ इलाज नहीं किया गया है। जल के सभी "प्राकृतिक" स्रोतों में घुली हुई हवा होती है, जो जल के गर्म होने पर गैस के रूप में निकलती है। हवा (जिसमें ऑक्सीजन होता है) जल की सतह के पास एक परत में इकट्ठा हो जाती है और उस क्षेत्र में वाष्पित्र प्लेटों के क्षरण को बहुत तेज कर देती है।[18]

फायरबॉक्स

एक लोकोमोटिव फायरबॉक्स का जटिल आकार, चाहे वह नरम तांबे या स्टील से बना हो, केवल आंतरिक दीवारों पर वाष्प के दबाव का विरोध कर सकता है, अगर ये आंतरिक गर्डर्स और बाहरी दीवारों से जुड़े रहते हैं। वे थकान (सामग्री) के माध्यम से विफल होने के लिए उत्तरदायी हैं (क्योंकि आंतरिक और बाहरी दीवारें आग की गर्मी के तहत अलग-अलग दरों पर फैलती हैं), जंग से, या बर्बाद होने से, क्योंकि आग के संपर्क में रहने वाले सिर जल जाते हैं। अगर स्टे विफल रहता है तो फायरबॉक्स अंदर की ओर फट जाएगा। इसे रोकने के लिए नियमित दृश्य निरीक्षण, आंतरिक और बाह्य रूप से नियोजित किया जाता है।[16][19] यहां तक ​​कि एक सुव्यवस्थित फायरबॉक्स भी विस्फोटक रूप से विफल हो जाएगा यदि वाष्पित्र में जल का स्तर इतना नीचे गिरने दिया जाए कि फायरबॉक्स की शीर्ष प्लेट को खुला छोड़ दिया जाए।[20] यह पहाड़ी के शिखर को पार करते समय हो सकता है, क्योंकि जल बायलर के सामने के हिस्से में बहता है और फायरबॉक्स क्राउन शीट को उजागर कर सकता है। लोकोमोटिव विस्फोटों में से अधिकांश फायरबॉक्स विस्फोट हैं जो इस तरह के क्राउन शीट को खोलने के कारण होते हैं।[21]

स्टीमबोट वाष्पित्र

1830 में टेनेसी के मेम्फिस में स्टीमबोट में विस्फोट हुआ

पेंसिल्वेनिया एक साइड व्हीलर स्टीमबोट थी जिसे मिसिसिपी नदी में एक वाष्पित्र विस्फोट का सामना करना पड़ा और 13 जून, 1858 को मेम्फिस, टेनेसी के पास शिप आइलैंड में डूब गया। 450 यात्रियों में से 250 से अधिक की मृत्यु हो गई, जिसमें छोटे भाई हेनरी क्लेमेंस भी शामिल थे। लेखक मार्क ट्वेन की।

SS Ada Hancock, 1860 के दशक की शुरुआत में सैन पेड्रो हार्बर में रुकने वाले बड़े तटीय स्टीमशिप से यात्रियों और कार्गो को स्थानांतरित करने के लिए इस्तेमाल की जाने वाली एक छोटी स्टीमबोट को उस समय आपदा का सामना करना पड़ा जब इसका वाष्पित्र सैन पेड्रो बे, लॉस एंजिल्स के बंदरगाह में हिंसक रूप से फट गया। 27 अप्रैल, 1863 को विलमिंगटन, कैलिफोर्निया में विमान में सवार छब्बीस लोगों की मौत हो गई और तिरपन या अधिक यात्रियों में से कई अन्य घायल हो गए।

स्टीमबोट सुल्ताना 27 अप्रैल 1865 को एक विस्फोट में नष्ट हो गया, जिसके परिणामस्वरूप संयुक्त राज्य अमेरिका के इतिहास में सबसे बड़ी समुद्री आपदा हुई। अनुमानित 1,549 यात्री मारे गए जब जहाज के चार वाष्पित्रों में से तीन में विस्फोट हो गया और सुल्ताना मेम्फिस, टेनेसी से बहुत दूर नहीं जल गया और डूब गया। इसका कारण एक बायलर के खोल की खराब ढंग से निष्पादित मरम्मत को बताया गया था; पैच विफल हो गया, और उस वाष्पित्र से मलबा दो और फट गया।

27 जनवरी, 1865 को एक अन्य अमेरिकी नागरिक युद्ध स्टीमबोट विस्फोट स्टीमर एक्लिप्स था, जो 9वीं स्वतंत्र बैटरी इंडियाना लाइट आर्टिलरी के सदस्यों को ले जा रहा था। एक आधिकारिक रिकॉर्ड रिपोर्ट में आपदा रिपोर्ट में 10 लोगों के मारे जाने और 68 के घायल होने का उल्लेख है;[22] बाद की एक रिपोर्ट में उल्लेख किया गया है कि 27 लोग मारे गए और 78 घायल हुए।[23] फॉक्स की रेजीमेंटल लॉसेज ने 29 लोगों के मारे जाने की सूचना दी।[24][25]

1879 में, कनाडा के वुबुनो का वाष्पित्र फटा या नहीं, और अगर यह फटा, चाहे यह लापरवाह रखरखाव के कारण हुआ हो या तूफान में फंसने के दौरान जॉर्जियाई खाड़ी के ठंडे जल से संपर्क करने के कारण हुआ हो।[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 निरर्थक पंप, वाल्व, जल स्तर मॉनिटर, ईंधन कटऑफ, स्वचालित नियंत्रण और दबाव राहत वाल्व के साथ डिज़ाइन किया गया है। इसके अलावा, निर्माण को संबंधित अधिकारियों द्वारा निर्धारित सख्त इंजीनियरिंग दिशानिर्देशों का पालन करना चाहिए। एनबीआईसी, एएसएमई और अन्य विस्तृत मानकों को प्रकाशित करके सुरक्षित वाष्पित्र डिजाइन सुनिश्चित करने का प्रयास करते हैं। नतीजा एक वाष्पित्र इकाई है जो विनाशकारी दुर्घटनाओं से कम प्रवण है।

इसके अलावा सुरक्षा में सुधार "पैकेज वाष्पित्रों" का बढ़ता उपयोग है। ये वाष्पित्र हैं जो एक कारखाने में बनाए जाते हैं और फिर एक पूर्ण इकाई के रूप में कार्य स्थल पर भेज दिए जाते हैं। इनमें आम तौर पर वाष्पित्र की तुलना में बेहतर गुणवत्ता और कम समस्याएं होती हैं, जो ट्यूब-दर-ट्यूब इकट्ठे होते हैं। एक पैकेज वाष्पित्र को स्थापना को पूरा करने के लिए केवल अंतिम कनेक्शन (इलेक्ट्रिकल, ब्रीचिंग, कंडेनसेट लाइन, आदि) बनाने 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।

See also: वाष्पित्र विस्फोटों की सूची

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

टिप्पणियाँ

  1. ↑ 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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संदर्भ

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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.


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