कार्बन स्टील सीमलेस पाइप के ग्रेडिंग का एक व्यापक विश्लेषण: राष्ट्रीय मानकों से लेकर अनुप्रयोग परिदृश्यों तक

परिचय: कार्बन स्टील सीमलेस पाइप के ग्रेडिंग का महत्व क्यों है?

कार्बन स्टील सीमलेस पाइप उद्योग की "रक्त वाहिकाएँ" के रूप में कार्य करते हैं और पेट्रोलियम, रसायन, ऊर्जा और यंत्र निर्माण जैसे क्षेत्रों में द्रवों के परिवहन, दाब के संचरण और संरचनाओं के समर्थन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। विभिन्न संचालन परिस्थितियाँ पाइप सामग्री पर अत्यधिक भिन्न प्रदर्शन आवश्यकताएँ लगाती हैं—सामान्य तापमान और दाब पर सामान्य द्रवों के परिवहन से लेकर उच्च तापमान और उच्च दाब के अधीन भाप पाइपलाइनों तक, सामान्य भवन संरचनाओं से लेकर परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के मुख्य उपकरणों तक। कार्बन स्टील सीमलेस पाइप के ग्रेड का सही चयन करना न केवल परियोजना की गुणवत्ता और सुरक्षा को प्रभावित करता है, बल्कि परियोजना निवेश की आर्थिक व्यवहार्यता को भी प्रत्यक्ष रूप से प्रभावित करता है।

यह लेख कार्बन स्टील सीमलेस पाइप्स की ग्रेडिंग प्रणाली को व्यवस्थित रूप से संरेखित करेगा—जिसमें लागू मानक, सामग्री ग्रेड, निर्माण प्रक्रियाएँ और निरीक्षण आवश्यकताएँ शामिल हैं—ताकि आप सामग्री चयन के जटिल भूलभुलैया में सबसे वैज्ञानिक निर्णय-निर्माण के मार्ग को खोज सकें।

I. कार्बन स्टील सीमलेस पाइप्स के मुख्य वर्गीकरण आयाम
कार्बन स्टील सीमलेस पाइप्स की ग्रेडिंग मुख्य रूप से चार आयामों में प्रतिबिंबित होती है: लागू मानक ग्रेड, सामग्री ग्रेड, निर्माण गुणवत्ता ग्रेड और संचालन स्थिति ग्रेड।

1.1 लागू मानकों के आधार पर वर्गीकरण
मेरे देश में तरल परिवहन के लिए सीमलेस कार्बन स्टील पाइप्स के उत्पादन और उपयोग मुख्य रूप से निम्नलिखित मुख्य राष्ट्रीय मानकों का अनुसरण करते हैं, जो स्वयं एक महत्वपूर्ण वर्गीकरण का गठन करते हैं:

मानक कोड | मानक का नाम | मुख्य अनुप्रयोग

GB/T 8163 तरल परिवहन के लिए सीमलेस स्टील ट्यूब | सामान्य तरल परिवहन, जैसे तेल, तेल और गैस, जल, वायु आदि।

कम और मध्यम दबाव वाले बॉयलरों के लिए जीबी 3087 निर्विवाद स्टील ट्यूब | कम और मध्यम दबाव वाले बॉयलरों में अतितप्त भाप, उबलता हुआ जल आदि

उर्वरक उपकरणों के लिए जीबी 6479 उच्च-दबाव वाले निर्विवाद स्टील ट्यूब | उच्च-दबाव वाले उर्वरक उपकरण और पाइपलाइन, जिनमें निम्न-तापमान की स्थितियाँ शामिल हैं

पेट्रोलियम क्रैकिंग के लिए जीबी 9948 निर्विवाद स्टील ट्यूब | पेट्रोलियम क्रैकिंग यूनिट, जहाँ 8163 उपयुक्त नहीं है

उच्च-दबाव वाले बॉयलरों के लिए जीबी/टी 5310 निर्विवाद स्टील ट्यूब | उच्च-दबाव वाले बॉयलरों के लिए अतितप्त भाप पाइपलाइन

संरचनात्मक उपयोग के लिए जीबी/टी 8162 निर्विवाद स्टील ट्यूब | सामान्य संरचनात्मक और यांत्रिक संरचनाएँ, जैसे भवन और मशीनरी के भाग

तेल और गैस उद्योग परिवहन के लिए जीबी/टी 9711 स्टील पाइप | दूर की दूरी तक तेल और गैस की पाइपलाइन

यह ध्यान देने योग्य है कि परमाणु ऊर्जा संयंत्र जैसे विशेष क्षेत्रों में विशिष्ट वर्गीकरण मानक होते हैं। उदाहरण के लिए, GB/T 24512.1 परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में उपयोग किए जाने वाले बिना जोड़ के कार्बन इस्पात के पाइपों के लिए वर्गीकरण आवश्यकताओं को निर्दिष्ट करता है, जो वर्ग 1, 2 और 3 उपकरणों पर लागू होता है।

1.2 सामग्री ग्रेड के आधार पर वर्गीकरण

बिना जोड़ के कार्बन इस्पात के पाइपों के सामान्य सामग्री ग्रेड निम्नलिखित हैं:

कम कार्बन इस्पात श्रृंखला: स्टील नंबर 10, स्टील नंबर 20 – मुख्य रूप से तरल परिवहन पाइपलाइनों के लिए उपयोग किया जाता है

मध्यम कार्बन इस्पात श्रृंखला: स्टील नंबर 35, स्टील नंबर 45 – मुख्य रूप से यांत्रिक निर्माण भागों के लिए उपयोग किया जाता है

कम मिश्र धातु श्रृंखला: Q345 (16Mn), 09MnV – उच्च ताकत की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किया जाता है।

II. मुख्य मानक ग्रेडों का विस्तृत विश्लेषण

2.1 तरल परिवहन के लिए बिना जोड़ के स्टील के पाइप (GB/T 8163)

यह बिना जोड़ के कार्बन इस्पात के पाइपों का सबसे मूलभूत मानक है, जो 350℃ से कम डिज़ाइन तापमान और 10.0 MPa से कम दबाव की स्थितियों में तेल, तेल-गैस और उपयोगिता माध्यमों के लिए लागू होता है।

सामग्री ग्रेड: 10, 20, Q345, आदि।

निरीक्षण आवश्यकताएँ: रासायनिक संगठन विश्लेषण, तन्यता परीक्षण, चपटाने का परीक्षण और जल-दाब परीक्षण अनिवार्य हैं। फ्लेयरिंग और ठंडे मोड़ के परीक्षण की आवश्यकता समझौते के अनुसार हो सकती है।

निर्माण प्रक्रिया: मुख्य रूप से ओपन-हार्थ भट्टियों या कन्वर्टर्स में पिघलाया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप अपेक्षाकृत अधिक अशुद्धियाँ और आंतरिक दोष होते हैं।

लागू परिदृश्य: सामान्य औद्योगिक पाइपलाइनें, जल उपचार प्रणालियाँ और निम्न दबाव वाले तरल परिवहन।

2.2 कम और मध्यम दबाव बॉयलरों के लिए सीमलेस स्टील ट्यूब (GB 3087): बॉयलर प्रणालियों के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन किया गया एक मानक, जो कम और मध्यम दबाव बॉयलरों में अतितप्त भाप और उबलते पानी की पाइपलाइनों पर लागू होता है।

सामग्री ग्रेड: 10, 20

निरीक्षण आवश्यकताएँ: सामान्य परीक्षणों के अतिरिक्त, एक ठंडे मोड़ का परीक्षण आवश्यक है।

निर्माण प्रक्रिया: 8163 के समान, ओपन-हार्थ भट्टियों या कन्वर्टर्स में पिघलाया जाता है, जिसमें थोड़ा उच्च गुणवत्ता नियंत्रण आवश्यकताएँ होती हैं।

लागू परिदृश्य: बॉयलर, ताप विद्युत संयंत्रों, ऊष्मीय प्रणालियों और पेट्रोरसायन संयंत्रों में सार्वजनिक भाप पाइपलाइनें।

2.3 पेट्रोलियम क्रैकिंग के लिए सीमरहित स्टील पाइप (GB 9948) — विशेष रूप से पेट्रोलियम शोधन इकाइयों के लिए डिज़ाइन किए गए, जो उन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं जहाँ GB/T8163 स्टील पाइप उपयुक्त नहीं हैं।

सामग्री ग्रेड: 10, 20; क्रोमियम-मॉलिब्डेनम स्टील श्रृंखला में 12CrMo, 15CrMo आदि शामिल हैं।

निरीक्षण आवश्यकताएँ: मूल परीक्षणों के अतिरिक्त, फ्लेयरिंग और प्रभाव परीक्षण आवश्यक हैं; निरीक्षण आवश्यकताएँ कठोर हैं।

निर्माण प्रक्रिया: मुख्य रूप से विद्युत भट्टी धातुकर्म और लैडल शुद्धिकरण का उपयोग करती है, जिसके परिणामस्वरूप सापेक्ष रूप से कम संरचनात्मक और आंतरिक दोष होते हैं।

लागू परिदृश्य: डिज़ाइन तापमान 350℃ से अधिक या दबाव 10.0MPa से अधिक होने वाले तेल और तेल-गैस माध्यम; हाइड्रोजन के निकट संचालित पाइपलाइनें; तनाव संक्षारण के प्रति प्रवण वातावरण।

2.4 उच्च दाब वाले उर्वरक उपकरणों के लिए सीमरहित इस्पात पाइप (GB 6479) — यह उच्च दाब वाले उर्वरक उपकरणों और पाइपलाइनों के लिए उपयुक्त है, जो -40℃ से 400℃ तक के कठोर संचालन परिस्थितियों और 10.0 से 32.0 MPa के दाब सीमा को कवर करता है।

सामग्री ग्रेड: 10, 20G, 16Mn, आदि।

निरीक्षण आवश्यकताएँ: कड़ाई से निर्धारित फ्लेयरिंग और प्रभाव परीक्षण, विशेष रूप से निम्न तापमान पर प्रभाव के टूटने की क्षमता के लिए आवश्यकताएँ।

निर्माण प्रक्रिया: यह मानक स्वयं लैडल रिफाइनिंग की आवश्यकताओं को निर्दिष्ट करता है, जिससे अशुद्धियों और आंतरिक दोषों को न्यूनतम किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप उच्चतम गुणवत्ता प्राप्त होती है।

लागू परिदृश्य: निम्न तापमान (−20℃ से नीचे) के वातावरण; उच्च दाब वाले रासायनिक माध्यम; अत्यधिक सुरक्षा आवश्यकताओं वाले अवसर।

2.5 उच्च दाब वाले बॉयलरों के लिए सीमरहित इस्पात ट्यूब (GB/T 5310) — उच्च दाब वाले बॉयलर प्रणालियों के लिए एक समर्पित मानक, जो उच्च दाब वाले बॉयलरों में सुपरहीटेड भाप माध्यम के लिए लागू होता है।

सामग्री ग्रेड: 20G; क्रोमियम-मॉलिब्डेनम इस्पात श्रृंखला, जिसमें 15MoG, 20MoG, 12CrMoG, 15CrMoG, आदि शामिल हैं।

निरीक्षण आवश्यकताएँ: 6479 के समतुल्य, फ्लेयरिंग और प्रभाव परीक्षणों का कड़ाई से पालन करना।

निर्माण प्रक्रिया: लैडल शुद्धिकरण, अत्यधिक उच्च गुणवत्ता वाली सामग्री।

अंतर्राष्ट्रीय मानकीकरण: GB/T 5310 में 20G, ASME SA-106 Gr.B के अनुरूप है, और अंतर्राष्ट्रीय इंजीनियरिंग में इनका अदला-बदली के रूप में उपयोग किया जा सकता है।

2.6 संरचनात्मक उपयोग के लिए बिना जोड़ के स्टील ट्यूब (GB/T 8162): ऊपर उल्लिखित द्रव परिवहन अनुप्रयोगों के विपरीत, यह प्रकार का उत्पाद सामान्य संरचनाओं और यांत्रिक संरचनाओं के लिए उपयोग किया जाता है।

सामग्री ग्रेड: 10, 20, 35, 45, Q345, 20Cr, 40Cr, 15CrMo, आदि।

आकारिक सटीकता: बाहरी व्यास विचलन के आधार पर D1 से D4 तक चार श्रेणियों में वर्गीकृत, उच्चतम सटीकता ±0.50% (न्यूनतम ±0.10 मिमी) तक पहुँचती है।

लागू परिदृश्य: पुल, भवन, यांत्रिक घटक, वाहनों के भार वहन करने वाले घटक, हाइड्रोलिक समर्थन आदि।

III. निर्माण गुणवत्ता श्रेणी रैंकिंग और चयन तर्क

3.1 निम्न से उच्च गुणवत्ता श्रेणी रैंकिंग

धातुकर्म प्रक्रियाओं, निरीक्षण आवश्यकताओं और व्यावहारिक अनुप्रयोग प्रदर्शन के आधार पर, उपरोक्त स्टील पाइप मानकों की निर्माण गुणवत्ता श्रेणियाँ इस प्रकार व्यवस्थित की गई हैं:

GB/T 8163 < GB 3087 < GB 9948 < GB/T 5310 < GB 6479

यह क्रम निम्न से उच्च गुणवत्ता श्रेणी की ओर बढ़ता है। यह ध्यान देने योग्य है कि GB 6479, जिसमें निम्न-तापमान प्रभाव अघात प्रतिरोधकता के लिए विशेष आवश्यकताएँ और सबसे कठोर लैडल शुद्धिकरण विनियम हैं, गुणवत्ता श्रेणी में शीर्ष स्थान पर है।

3.2 मुख्य चयन तर्क

वास्तविक इंजीनियरिंग चयन में, निम्नलिखित निर्णय लेने के सिद्धांतों का पालन किया जाना चाहिए:

**संचालन स्थिति मिलान सिद्धांत:** सामान्य संचालन स्थितियों के लिए 8163 का उपयोग करें, और उच्च तापमान एवं उच्च दाब के लिए 9948 या 6479 का उपयोग करें।

**तापमान प्राथमिकता सिद्धांत:** डिज़ाइन तापमान 350℃ से अधिक या -20℃ से कम होने पर, सीधे उच्च गुणवत्ता वर्ग का चयन करें।

**माध्यम विशिष्टता सिद्धांत:** हाइड्रोजन-उजागर संचालन और तनाव संक्षारण वातावरण के लिए, 9948 या 6479 का चयन करें।

**नियम के अनुपालन का सिद्धांतः** बॉयलर के निगरानी दायरे में भाप पाइपलाइनों को 3087 या 5310 का उपयोग करना चाहिए।

**आर्थिक सिद्धांतः** उच्च गुणवत्ता वाले स्टील पाइप अधिक महंगे होते हैं (उदाहरण के लिए, 9948 8163 से लगभग 1/5 अधिक महंगे होते हैं), जिससे विश्वसनीयता और लागत के बीच संतुलन की आवश्यकता होती है।

3.3 महत्वपूर्ण सीमाएँ
"दबाव पाइपलाइनों के लिए सुरक्षा तकनीकी पर्यवेक्षण विनियमों" जैसे मानकों की आवश्यकताओं के अनुसारः

मानक 8163 के अनुरूप GB 3087 और GB स्टील पाइप का उपयोग GC1 ग्रेड दबाव पाइपलाइनों के लिए नहीं किया जाना चाहिए (जब तक कि प्रत्येक पाइप अल्ट्रासोनिक परीक्षण से गुजरता है और गुणवत्ता L2.5 ग्रेड से कम नहीं है, और डिजाइन दबाव ≤4.0MPa है) ।

IV. विशेष क्षेत्रों जैसे कि जहाज निर्माण और परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के लिए ग्रेड वर्गीकरण

जहाजों के लिए निर्बाध स्टील पाइप (GB/T 5312)
जहाज पाइप प्रणाली को डिजाइन दबाव और तापमान के आधार पर तीन ग्रेड में वर्गीकृत किया जाता हैः I, II और III:

पाइपलाइन ग्रेड | डिज़ाइन दबाव/तापमान आवश्यकताएँ | विशिष्ट अनुप्रयोग

ग्रेड I | उच्च पैरामीटर (जैसे, भाप >1.6 MPa/300℃) | उच्च-दाब भाप, ईंधन तेल पाइपलाइन

ग्रेड II | मध्यम पैरामीटर | मध्यम-दाब प्रणालियाँ

ग्रेड III | निम्न पैरामीटर | निम्न-दाब सहायक प्रणालियाँ
इस्पात के ग्रेड 320, 360, 410, 460 और 490 हैं, जहाँ संख्याएँ न्यूनतम तन्य सामर्थ्य (MPa) को दर्शाती हैं।

4.2 परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के लिए बिना जोड़ के इस्पात की पाइप (GB/T 24512.1) — परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के लिए बिना जोड़ के कार्बन इस्पात की पाइपों को सुरक्षा स्तरों के आधार पर निम्नानुसार वर्गीकृत किया गया है:

स्तर 1: उच्चतम स्तर का परमाणु सुरक्षा उपकरण

स्तर 2: महत्वपूर्ण सुरक्षा उपकरण

स्तर 3: सामान्य सुरक्षा उपकरण

गैर-परमाणु ग्रेड: पारंपरिक द्वीप और सहायक प्रणालियाँ

वी. नवीनतम गुणवत्ता मूल्यांकन एवं श्रेणीकरण प्रणाली: पारंपरिक मानक श्रेणीकरण प्रणाली के अतिरिक्त, उद्योग ने हाल के वर्षों में एक अधिक सूक्ष्म गुणवत्ता मूल्यांकन एवं श्रेणीकरण प्रणाली का परिचय दिया है। T/CAS ES470700003-2022 "औद्योगिक उत्पाद गुणवत्ता श्रेणीकरण एवं मूल्यांकन नियम — कार्बन स्टील एवं मिश्र धातु स्टील के सीमरहित पाइप फिटिंग्स" के अनुसार:

मूल्यांकन आयाम:

मूलभूत योग्यता समीक्षा (एकल वस्तु वीटो)

उत्पादन सुनिश्चितीकरण क्षमता मूल्यांकन (एकल वस्तु अंकन)

उत्पाद प्रदर्शन परीक्षण (एकल वस्तु अंकन)

गुणवत्ता श्रेणी वर्गीकरण: समग्र मूल्यांकन अंक के आधार पर, इसे उच्च से निम्न क्रम में 9 श्रेणियों में विभाजित किया गया है:

AAA, AA, A (उत्कृष्ट श्रेणी)

BBB, BB, B (अच्छी श्रेणी)

CCC, CC, C (पात्र श्रेणी)

यह श्रेणीकरण विधि उत्पाद के वास्तविक गुणवत्ता स्तर को अधिक व्यापक रूप से प्रतिबिंबित कर सकती है तथा उपयोगकर्ताओं की उत्पाद गुणवत्ता के संबंध में विभेदित आवश्यकताओं को पूरा कर सकती है।

VI. चयन निर्णय के दिशानिर्देश और सामान्य भ्रामक धारणाएँ

6.1 चार-चरणीय चयन विधि
अनुप्रयोग को स्पष्ट करें: तरल परिवहन? बॉयलर पाइपिंग? संरचनात्मक भार-वहन?

संचालन की स्थितियों का मूल्यांकन: तापमान, दाब, माध्यम के गुण, पर्यावरणीय स्थितियाँ

मानकों का मिलान: उपरोक्त विश्लेषण के आधार पर लागू मानकों का चयन करें।

ग्रेड का निर्धारण: मानक सीमा के भीतर सबसे आर्थिक रूप से उपयुक्त सामग्री ग्रेड का चयन करें।

6.2 सामान्य चयन भ्रामक धारणाएँ
भ्रामक धारणा 1: "8163 सर्वाधिक लचीला है और इसे सभी परिस्थितियों में उपयोग किया जा सकता है।"
सुधार: 8163 का उपयोग उच्च तापमान, उच्च दाब, निम्न तापमान और हाइड्रोजन के संपर्क जैसी विशेष संचालन स्थितियों में पूर्णतः प्रतिबंधित है।

भ्रामक धारणा 2: "मानक ग्रेड जितना उच्च होगा, वह उतना ही सुरक्षित होगा।"

सुधार: मानक ग्रेड को वास्तविक आवश्यकताओं के अनुरूप होना चाहिए; अत्यधिक चयन अपव्यय का कारण बनता है (उदाहरण के लिए, सामान्य जल पाइप के लिए 5310 का उपयोग किया जाता है)।

गलत धारणा 3: "केवल मानक को देखें, धातुकर्म प्रक्रिया को नहीं।"

सुधार: एक ही मानक के तहत भी, विभिन्न निर्माताओं की धातुकर्म प्रक्रियाओं में अंतर वास्तविक गुणवत्ता को प्रभावित करेगा।

गलत धारणा 4: "निरीक्षण आवश्यकताओं में अंतर को अनदेखा करना।"

सुधार: उच्च-गुणवत्ता वाले ग्रेड मानकों का मुख्य लाभ अधिक कठोर निरीक्षण आवश्यकताओं में निहित है।

निष्कर्ष: वैज्ञानिक चयन इंजीनियरिंग मूल्य निर्मित करता है। कार्बन स्टील सीमलेस पाइप के ग्रेडीकरण की प्रणाली आधारभूत से उच्च-स्तरीय, सामान्य से विशिष्ट तक एक समग्र प्रणाली है। सही सामग्रि चयन के लिए संचालन स्थितियों का सटीक मूल्यांकन, मानकों की व्यापक समझ और उचित गुणवत्ता आवश्यकताओं के आधार पर विश्वसनीयता और आर्थिकता के बीच आदर्श संतुलन खोजना आवश्यक है।

जटिल संचालन स्थितियों या अनिश्चितताओं का सामना करते समय, एक पेशेवर सामग्री इंजीनियर से परामर्श करने और आवश्यकता पड़ने पर सत्यापन के लिए छोटे पैमाने पर परीक्षण करने की सिफारिश की जाती है। अंततः, गलत सामग्री चयन के कारण उत्पन्न पाइपलाइन विफलता से होने वाले नुकसान, सामग्री के लिए भुगतान किए गए उचित प्रीमियम से कहीं अधिक होते हैं।