অ্যালুমিনিয়াম ব্রোঞ্জের টুলগুলি এতটা স্পার্ক-প্রতিরোধী হয় কেন? এটি আণবিক পর্যায়ে তাদের উৎপাদন পদ্ধতির ওপর নির্ভর করে। যখন এই টুলগুলি কোনো শক্ত জিনিসে আঘাত করে, তখন প্রায় তৎক্ষণাৎ অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইডের একটি সুরক্ষামূলক স্তর গঠিত হয়। এই স্তরটি ঘর্ষণের ফলে উৎপন্ন তাপকে এমনভাবে শোষণ করে নেয় যে তা কোনো সমস্যা তৈরি করার মতো পর্যাপ্ত পরিমাণে জমতে পারে না। সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ বিষয় হলো, এটি তাপমাত্রা এমনভাবে কম রাখে যে আমরা সেই বিপজ্জনক বিস্ফোরক পরিবেশের জন্য 'ন্যূনতম প্রজ্বলন শক্তি' (Minimum Ignition Energy) থ্রেশহোল্ডের অনেক নিচে থাকি। এজন্যই হাইড্রোকার্বন যুক্ত পরিবেশে এই টুলগুলি এতটা গুরুত্বপূর্ণ। আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ বিষয় হলো এতে লৌহের অত্যন্ত কম উপস্থিতি – আমরা 0.1% -এর কম বলছি। এর মানে হলো সাধারণ ইস্পাতের টুলগুলির মতো ঝিলমিলে ফেরিটিক স্পার্ক এখানে উড়বে না। শিল্প পরীক্ষায় বারবার দেখা গেছে যে, এমনকি 100 জুল পর্যন্ত আঘাতেও সাধারণ মিথেন বা হাইড্রোজেন সালফাইডের ঘনত্বে এগুলি কোনোকিছু আগুন ধরায় না। আমার মতে, এটি একটি অত্যন্ত চমৎকার নিরাপত্তা রেকর্ড।
মানদণ্ডীকৃত মূল্যায়নগুলি বিভিন্ন উপকরণের মধ্যে স্পষ্ট কর্মক্ষমতার পার্থক্যগুলি তুলে ধরে:
| উপাদান | স্পার্ক তীব্রতা (ASTM G70) | তাপ পরিবাহিতা (W/mK) | উপযুক্ত বায়ুমণ্ডল |
|---|---|---|---|
| আলুমিনিয়াম ব্রোঞ্জ | নগণ্য | 42-55 | জোন 1, 2, 21, 22 |
| বেরিলিয়াম কপার | কম | 80-110 | সমস্ত ATEX জোন |
| কার্বন স্টিল | উচ্চ/দাহ্য | 45-50 | অনুমোদিত নয় |
যদিও বেরিলিয়াম তামার তাপ পরিবাহিতা উন্নত, কিন্তু মেশিনিং করার সময় এটি বিষাক্ততার সৃষ্টি করে। অন্যদিকে, কার্বন ইস্পাত 2,000°C এর বেশি তাপমাত্রার থার্মিটিক স্পার্ক উৎপন্ন করে—যা বেশিরভাগ জ্বলনশীল গ্যাসের স্ব-দহন তাপমাত্রার চেয়ে অনেক বেশি—যা এটিকে বিপজ্জনক অঞ্চলগুলির জন্য অনুপযুক্ত করে তোলে।
অ্যালুমিনিয়াম ব্রোঞ্জের সরঞ্জামগুলি বিস্ফোরক পরিবেশে ব্যবহারের জন্য অনুমোদিত হওয়ার জন্য ASTM G70 এবং EN 13463-1 এর কঠোর শংসাপত্রের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে হবে। এর মধ্যে রয়েছে:
এই মানদণ্ডগুলি পার করা সরঞ্জামগুলি জোন 1 এবং জোন 21 পরিবেশ, যেমন রিফাইনারি এবং রাসায়নিক প্রক্রিয়াকরণ সুবিধাগুলিতে ব্যবহারের জন্য শংসাপত্রপ্রাপ্ত
যদিও অ্যালুমিনিয়াম ব্রোঞ্জ 500 জুল এর বেশি চরম প্রভাবের অধীনে ঠাণ্ডা, অল্প সময়ের জন্য স্পার্ক উৎপন্ন করতে পারে, তবে এগুলির জ্বলনের জন্য প্রয়োজনীয় তাপ শক্তি অনুপস্থিত থাকে। গবেষণায় দেখা গেছে যে এমন স্পার্কগুলি:
যেহেতু বাস্তব পরিস্থিতিতে আঘাতের শক্তি খুব কমই 250 জুল অতিক্রম করে, এই শীতল স্ফুলিঙ্গগুলি নগণ্য ঝুঁকি তৈরি করে, যা ব্যবহারিক শিল্প পরিবেশে অ্যালুমিনিয়াম ব্রোঞ্জের নির্ভরযোগ্যতাকে আরও শক্তিশালী করে তোলে।
জ্বালানি ট্যাঙ্ক, প্রসেসিং ভেসেল এবং পাইপলাইনের মতো সংকীর্ণ জায়গাগুলিতে, মাত্র একটি ছোট স্ফুলিংয় ভয়াবহ বিস্ফোরণের কারণ হতে পারে। এই কারণে অ্যালুমিনিয়াম ব্রোঞ্জের যন্ত্রপাতি খুবই গুরুত্বপূর্ণ—এগুলি জিনিসের সাথে আঘাত বা তলদের সাথে ঘষার সময় এমন বিপজ্জনক স্ফুলিং তৈরি হওয়া থেকে বাধা দেয়। জ্বলনশীল জ্বালানি সমৃদ্ধ এলাকাগুলিতে রক্ষণাবেক্ষণের কাজের জন্য এই যন্ত্রপাতি নির্ভরযোগ্যভাবে কাজ করে, যেখানে সাধারণ স্টিলের যন্ত্রপাতি অত্যন্ত ঝুঁকিপূর্ণ হবে। এদের বিশেষত্ব হলো এই যে, অন্য ধাতুর সাথে জোরে আঘাতের পরেও ধাতুটি স্ফুলিংমুক্ত থাকে। এর মানে হলো, রিফাইনারি, গ্যাস প্লান্ট এবং রাসায়নিক কারখানার মতো জায়গাগুলিতে যে কাজগুলি আগে ছিল অত্যন্ত বিপজ্জনক, এখন সেগুলি নিরাপদে এবং নিয়ন্ত্রিতভাবে করা যায়, আকস্মিক আগুনের ভয় ছাড়াই।
উচ্চ ঝুঁকিপূর্ণ খাতগুলিতে অ্যালুমিনিয়াম ব্রোঞ্জের যন্ত্রপাতি অপরিহার্য:
আমরা প্রাকৃতিক গ্যাস কম্প্রেসার স্টেশনে বোল্টগুলি টানার সময়, ক্র্যাকিং ফার্নেসের চারপাশে জরুরি বন্ধ সিস্টেম মেরামতের সময় এবং উদ্বায়ী জৈব যৌগের অবশিষ্টাংশ থাকা ট্যাঙ্কগুলি পরিষ্কার করার মতো বেশ কয়েকটি গুরুত্বপূর্ণ ক্ষেত্রে এই সরঞ্জামগুলি কাজে দেখি। এই যন্ত্রগুলির নির্ভরযোগ্যতা সম্ভাব্য আগুন ধরার সমস্যা রোধ করে, যা অন্যথায় প্রধান প্রায়োজনীয় বিঘ্ন এবং গুরুতর নিরাপত্তা ঝুঁকি সৃষ্টি করত। এদের আরও বেশি পৃথক করে তোলে তাদের ক্ষয় প্রতিরোধের ক্ষমতা, যার অর্থ এই যে লবণাক্ত অফশোর প্ল্যাটফর্ম বা অ্যাসিডযুক্ত পদার্থ নিয়ে কাজ করা রিফাইনারিগুলির মতো কঠোর পরিবেশে যেখানে অন্যান্য সরঞ্জাম দ্রুত ব্যর্থ হয়ে পড়তে পারে, সেখানে এগুলি ভালো কর্মক্ষমতা প্রদর্শন করে।
অ্যালুমিনিয়াম ব্রোঞ্জ তেলশোধনাগার এবং সমুদ্রের উপরের প্ল্যাটফর্মগুলিতে হাইড্রোজেন সালফাইড (H2S), ক্লোরাইড এবং সেইসব ঘৃণ্য অ্যাসিডিক বাষ্পের বিরুদ্ধে ভালোভাবে প্রতিরোধ করে। এই উপাদানটিকে বিশেষ করে তোলে এটি স্বাভাবিকভাবে যে অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইডের আস্তরণ তৈরি করে। এই আস্তরণ পিটিং এবং চাপজনিত ক্ষয় ফাটলের মতো সমস্যাগুলি ঠেকায়—এমন সমস্যাগুলি যা কার্বন ইস্পাতের উপাদানগুলিতে সৌর পরিষেবার শর্তাবলীর সংস্পর্শে এলে দেখা দেয়। লবণাক্ত স্প্রে পরীক্ষা বা অ্যাসিডিক ঘনীভূত তরলে এটি চালানো হলে, খাদটি অসাধারণভাবে সুসংহত থাকে। পরীক্ষাগুলি দেখায় যে লবণজলে দীর্ঘ সময় ডুবিয়ে রাখার পরও ক্ষয়ের হার প্রতি বছর 0.1 মিমি-এর নিচে থাকে। আয়রন বেসড সরঞ্জামগুলির ক্ষেত্রে অবস্থা ভিন্ন। হাইড্রোকার্বনযুক্ত সংকীর্ণ স্থানগুলিতে এগুলি প্রতিরোধের জন্য অবিরত আস্তরণ প্রয়োগের প্রয়োজন হয়, যা খুব ঝামেলাদায়ক হয়ে ওঠে। অ্যালুমিনিয়াম ব্রোঞ্জের সৌন্দর্য তার নিজেকে মেরামত করার ধর্মে। এই অক্সাইড স্তরটি তীব্র তেলশোধনাগারের পরিবেশেও রাসায়নিকগুলিকে ভেদ করা থেকে বাধা দিতে ক্রমাগত কাজ করে থাকে, যেখানে বাষ্পীয় অবস্থায় pH স্তর 3.5 পর্যন্ত নেমে যেতে পারে।
উত্তর সাগরের তেল প্ল্যাটফর্মগুলিতে পাঁচ বছর ধরে ক্ষেত্র পরীক্ষায় অ্যালুমিনিয়াম ব্রোঞ্জ যন্ত্রপাতি সম্পর্কে একটি অসাধারণ তথ্য উদঘাটিত হয়েছে। 500 ppm এর বেশি লবণাক্ত জল এবং হাইড্রোজেন সালফাইডের ধ্রুবক উন্মুক্তির পরেও, এই যন্ত্রগুলি তাদের মূল ওজনের প্রায় সমস্তই 98% হারে ধরে রেখেছে। রক্ষণাবেক্ষণ লগগুলি দেখলে আরেকটি গল্প বোঝা যায়। পরীক্ষার সময় এই উপাদান থেকে তৈরি কোনও রেঞ্চ, হাতুড়ি বা ভালভ যন্ত্রে কোনও ক্ষয়ের সমস্যা খুঁজে পাওয়া যায়নি। অন্যদিকে, কার্বন স্টিলের সংস্করণগুলি প্রতি তিন মাসে মরচে ধরার কারণে প্রতিস্থাপন করা হত। ব্রোঞ্জের যন্ত্রগুলি 18,000 ঘন্টা পরিচালনার মধ্যে তাদের শক্তি বা আকৃতি হারায়নি, যার অর্থ এই ধরনের পরিবেশে সাধারণত ধাতব সরঞ্জামগুলিতে যে ক্লোরাইড স্ট্রেস ফাটল দেখা যায় তার বিরুদ্ধে এগুলি প্রতিরোধ করেছে। অপারেটরদের জন্য এর অর্থ কী? প্রতিস্থাপনের জন্য এককভাবে প্রায় 57% উল্লেখযোগ্য খরচ সাশ্রয় করে এমন এই যন্ত্রগুলি কেবল ঐতিহ্যগত উপকরণগুলি যেখানে কার্যকর হয় না সেমন কঠোর অফশোর পরিবেশে কাজ করে এমন সকলের জন্য বিবেচনার যোগ্য।
অ্যালুমিনিয়াম ব্রোঞ্জের তৈরি সরঞ্জামগুলির কঠোরতার মান সাধারণত HB 180 থেকে 220-এর মধ্যে থাকে, যা উচ্চ টর্কযুক্ত পরিস্থিতিতে সতেজ হওয়ার বিরুদ্ধে পৃষ্ঠতলের বিকৃতি প্রতিরোধে বেশ ভালো কার্যকরী। এই উপাদানের কঠোরতা সংস্পর্শে আসা পৃষ্ঠগুলির মধ্যে ঘটে যাওয়া সূক্ষ্ম শীতল ওয়েল্ডিং প্রতিরোধ করে। এটি গলিং কমায়, যা জ্বলনশীল উপাদান থাকা স্থানগুলিতে ঘর্ষণজনিত স্ফুলিঙ্গ তৈরি করতে পারে। ASTM G98 মানের অধীনে পরীক্ষা করে দেখা গেছে যে স্টেইনলেস স্টিলের তুলনায় অ্যালুমিনিয়াম ব্রোঞ্জের ঘর্ষণের সহগ প্রায় অর্ধেক, তাই এটি একটি অংশ থেকে অন্য অংশে উপাদান স্থানান্তর ছাড়াই আরও মসৃণভাবে টর্ক সঞ্চালনের অনুমতি দেয়। সমুদ্রের উপরের প্ল্যাটফর্মগুলিতে কাজ করা কর্মীরা লক্ষ্য করেছেন যে তাদের সরঞ্জামগুলি এখন অনেক বেশি সময় ধরে চলে। কিছু রক্ষণাবেক্ষণ দল জানিয়েছে যে অ্যালুমিনিয়াম ব্রোঞ্জের ক্ষয় প্রতিরোধের ক্ষমতার কারণে তাদের ভাল্ব অ্যাসেম্বলি সরঞ্জামগুলি প্রায় 70% কম পরিবর্তন করতে হয়।
তীব্র তাপের সংস্পর্শে এলে সাধারণ যন্ত্রপাতি প্রায়শই নষ্ট হয়ে যায়, কিন্তু প্রায় 400 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায়ও অ্যালুমিনিয়াম ব্রোঞ্জ তার আকৃতি ধরে রাখে এবং শক্তি হারায় না কিংবা দ্রুত ক্ষয়ও হয় না। এই উপাদানটিকে বিশেষ করে তোলে তামা ও অ্যালুমিনিয়ামের এক অনন্য মিশ্রণ, যা এর পৃষ্ঠে সুরক্ষামূলক স্তর তৈরি করে। এই স্তরগুলি অক্সিজেনের প্রবেশকে প্রায় ঢালের মতো বাধা দেয়, ফলে আগুনের সংস্পর্শে আসলে জিনিসপত্র আগুন ধরে যাওয়ার সম্ভাবনা কম থাকে। এই উপাদানটি অধিকাংশ ধাতুর চেয়ে ভালোভাবে তার অভ্যন্তরীণ গঠন বজায় রাখে কারণ এটি যা আমরা 'বিটা ফেজ' বলি তা স্থিতিশীল রাখে। এই স্থিতিশীলতা সাধারণ খাদগুলির 300 ডিগ্রি তাপমাত্রায় দেখা যাওয়া ছোট ছোট ফাটলগুলি শ্রেণীবদ্ধ সীমানায় তৈরি হতে বাধা দেয়। পেট্রোকেমিক্যাল কারখানাগুলিতে বাস্তব পরীক্ষায় দেখা গেছে যে অ্যালুমিনিয়াম ব্রোঞ্জ দিয়ে তৈরি যন্ত্রপাতি অত্যধিক তাপমাত্রার কারণে অন্যান্য উপকরণ ব্যর্থ হয়ে পড়লেও গরম অঞ্চলের কাছাকাছি রক্ষণাবেক্ষণের কাজে ঠিকঠাক কাজ করে চলে।
আলুমিনিয়াম ব্রোঞ্জের সরঞ্জামগুলি আসল অর্থ সাশ্রয় করে কারণ তাদের প্রতিস্থাপনের মধ্যে অনেক দীর্ঘ সময় ধরে চলে এবং প্রায়শই কোনও রক্ষণাবেক্ষণের প্রয়োজন হয় না। এই সরঞ্জামগুলি সাধারণ ইস্পাতের মতো ক্ষয় বা ক্ষতিগ্রস্ত হয় না, তাই কোম্পানিগুলি সেগুলি 40% কম প্রায়শই প্রতিস্থাপন করে। এর মানে হল ক্রয়মূল্য থেকে শুরু করে চূড়ান্ত বর্জন পর্যন্ত সমস্ত কিছু বিবেচনা করে মোট খরচে বড় সাশ্রয়। অধিকাংশ শিল্প ক্ষেত্রে হাইড্রোজেন সালফাইড এবং ক্লোরাইড যৌগের মতো কঠোর পদার্থের সংস্পর্শে এসেও রক্ষণাবেক্ষণের জন্য প্রায় চতুর্থাংশ থেকে তৃতীয়াংশ কম ডাউনটাইম লক্ষ্য করা যায়। নতুন সরঞ্জাম ক্রয়, রক্ষণাবেক্ষণের জন্য কর্মচারীদের প্রদত্ত বেতন এবং পুরানো সরঞ্জামগুলি ফেলে দেওয়ার খরচে অর্থ দ্রুত সঞ্চয় হয়। যারা খুব কঠোর পরিবেশে কাজ করছেন, তাদের জন্য আলুমিনিয়াম ব্রোঞ্জে রূপান্তর করা একটি বুদ্ধিমানের সিদ্ধান্ত যা মাসের পরিবর্তে বছরের পর বছর ধরে লাভজনক।
1. অ্যালুমিনিয়াম ব্রোঞ্জের যন্ত্রপাতি কেন স্পার্কহীন বলে বিবেচিত হয়?
অ্যালুমিনিয়াম ব্রোঞ্জের যন্ত্রপাতি স্পার্কহীন বলে বিবেচিত হয় কারণ আঘাতের ফলে এটি একটি সুরক্ষামূলক অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইড স্তর তৈরি করে যা তাপ শোষণ করে এবং বিস্ফোরক পরিবেশ পোড়ানোর জন্য প্রয়োজনীয় সর্বনিম্ন উত্তেজনা শক্তি প্রাপ্ত করা থেকে স্পার্কগুলিকে আটকায়।
2. স্পার্ক প্রতিরোধের ক্ষেত্রে অ্যালুমিনিয়াম ব্রোঞ্জের তুলনা বেরিলিয়াম তামা এবং ইস্পাতের সঙ্গে কেমন?
অ্যালুমিনিয়াম ব্রোঞ্জের স্পার্কের তীব্রতা নগণ্য হয়, অন্যদিকে বেরিলিয়াম তামা কম স্পার্ক দেখায় কিন্তু বিষাক্ততার সমস্যা তৈরি করে। কার্বন ইস্পাত অধিকাংশ জ্বলনশীল গ্যাসের স্বয়ংসম্পূর্ণ দহন তাপমাত্রার চেয়ে বেশি থার্মিটিক স্পার্ক তৈরি করার কারণে এটি ব্যবহার করা অত্যন্ত নিষিদ্ধ।
3. বিস্ফোরণরোধী নিরাপত্তা নিশ্চিত করার জন্য অ্যালুমিনিয়াম ব্রোঞ্জের যন্ত্রপাতির কোন কোন সার্টিফিকেশন প্রয়োজন?
অ্যালুমিনিয়াম ব্রোঞ্জের যন্ত্রপাতির ASTM G70 এবং EN 13463-1 স্ট্যান্ডার্ড পূরণ করা প্রয়োজন, যার মধ্যে রয়েছে একাধিক আঘাতের পরে কোনো দৃশ্যমান স্পার্ক না থাকা, স্বয়ংসম্পূর্ণ দহন বিন্দুর নীচে পৃষ্ঠের তাপমাত্রা বজায় রাখা এবং তৃতীয় পক্ষের পরীক্ষার মাধ্যমে যাঞ্চিত উপাদানগুলির গঠন।
4. উচ্চ-প্রভাব চাপের অধীনে স্ফুলিঙ্গ সম্পর্কে কোনও ভুল ধারণা আছে কি?
হ্যাঁ, এক্ষেত্রে অ্যালুমিনিয়াম ব্রোঞ্জ চরম প্রভাবের অধীনে ঠাণ্ডা ও অল্প সময়স্থায়ী স্ফুলিঙ্গ উৎপন্ন করতে পারে, কিন্তু এগুলির দহন ঘটানোর মতো তাপীয় শক্তি নেই। এমন স্ফুলিঙ্গ 2 মিলিসেকেন্ডের কম সময় ধরে থাকে, 400°C এর নিচে সর্বোচ্চ তাপমাত্রা পৌঁছায় এবং লৌহজাতীয় স্ফুলিঙ্গের তুলনায় 80% কম উজ্জ্বল হয়।
5. অ্যালুমিনিয়াম ব্রোঞ্জ যন্ত্রপাতির কয়েকটি গুরুত্বপূর্ণ প্রয়োগ কী কী?
অ্যালুমিনিয়াম ব্রোঞ্জের যন্ত্রপাতি পেট্রোকেমিক্যাল, অফশোর অপারেশন এবং রিফাইনারিগুলির মতো খাতগুলিতে অপরিহার্য, মূলত হাইড্রোকার্বন-সমৃদ্ধ পরিবেশে স্ফুলিঙ্গ প্রতিরোধের কারণে, যা সুরক্ষিত রক্ষণাবেক্ষণ কাজের অনুমতি দেয়।