۰ تا ۱۰۰ آشنایی با لوله‌های پایپینگ
۰ تا ۱۰۰ آشنایی با لوله‌های پایپینگ
در ابتدا می‌خواهم در مورد مجموعه مقالاتی که قرار است در مورد پایپینگ و خطوط لوله در سایت یک دو سه صنعت منتشر شود توضیحاتی را ارائه کنم و سپس به موضوع مورد بحث در این مقاله یعنی آشنایی با لوله‌های پایپینگ خواهیم پرداخت. کمبود محتوای مفید و ارزنده در مورد صنعت پایپینگ در سایت‌های فارسی مجموعه یک دو سه صنعت را بر آن داشته است برای علاقه‌مندان به صنعت پایپینگ محتوای مناسب را قرار بدهد این آموزش‌ها به صورت رایگان در سر‌برگ پایپینگ و خطوط لوله برای همه قابل دسترس است که به تدریج مقالات جدید در آن قرار داده خواهد شد؛ اولین درسنامه آموزشی پاپینگ در مورد، آشنایی با لوله‌های پایپینگ خواهد بود که در ادامه به آن خواهیم پرداخت.
آشنایی با لوله‌های پایپینگ و نحوه ساخت آن‌ها
در ابتدا مروری بر تاریخچه لوله‌ها در تاریخ باستان و پیدایش آن‌ها داشته باشیم؛ تاریخچه لوله‌ها قدمتی به درازای زندگی بشر دارند. انسان‌ها اولین لوله‌ها را برای انتقال و حمل آب از جایی به جای دیگر مورد استفاده قرار داند و نمی‌توان دقیقاً مشخص کرد که در چه زمانی اولین گروه از انسان‌ها از لوله‌ها استفاده کرده‌اند اما اکتشافات باستانی نشان داده است که در تمدن‌های باستانی مانند مصر و ایران از لوله‌ها ساخته شده با خاک رس برای انتقال آب استفاده می‌کردند حتی آن‌ها به تکنولوژی توزیع آب و دفع پساب به صورت کارآمد نیز دست یافته بودند. به مرور با پیشرفت تکنولوژی رفته رفته نیاز به نوع‌های مختلف از لوله‌ها به وجود آمد که همین سبب شد که ما امروزه انواع مختلفی از لوله‌های پایپینگ را برای مصارف مختلف مانند: حمل مواد سمی، دفع پساب‌های صنعتی و.. داشته باشیم.
وقتی صحبت از لوله می‌شود خود به خود یاد یک تیوب با مقطع گرد می‌افتیم که برای حمل موادی که قابلیت جاری شدن دارند مانند: مایعات، گاز‌ها، بخارات، و پودر‌ها می‌افتیم. لوله‌ها می‌توانند از جنس‌های مختلفی مانند: بتن، شیشه، سرب، برنج، مس، پلاستیک، آلومینیوم، چدن، فولاد کربنی و آلیاژ‌های فولادی ساخته شوند اما از این بین لوله‌های فولادی پر مصرف‌ترین نوع لوله‌ها می‌باشند که در ادامه در مورد آن‌ها صحبت خواهیم کرد.
لوله‌های فولادی با روش‌های مختلفی می‌توانند تولید بشوند که هر کدام از آن‌ها با توجه به روش ساختی که دارند سبب ایجاد ویژگی مختلفی در لوله‌های پایپینگ به لحاظ استحکام، ضخامت دیواره، مقاومت در برابر خوردگی و محدودیت دما و فشار لوله می‌شوند. در اینجا به بررسی سه روش ساخت لوله خواهیم پرداخت.
۱) لوله بدون درز
لوله بدون درز یا به انگلیسی Seamless pipe، از طریق سوراخ دهی به بیلت (نوعی شمش) فوق گرم با یک سمبه تولید می‌شود. در این روش سمبه وارد یک بیلت که دمای آن بالا و برای فولادهای کربنی در حدود ۱۱۰۰ درجه سانتی‌گراد است و حالت خمیری دارد می‌شود که با این روش لوله بدون درز را تولید می‌کنند.
۲) لوله جوش داده شده لب به لب
لوله جوش داده شده لب به لب یا به انگلیسی Butt-welded pipe، با تغذیه صفحه فولادی داغ در درون شکل دهنده‌هایی که آن را به صورت دایره‌ای توخالی در می‌آورند و در نهایت دو سر ورق به هم رسیده شده با استفاده از جوشکاری اتوماتیک لب به لب به هم متصل می‌شوند؛ لوله جوش داده شده تولید خواهند شد.
۳) لوله اسپیرال
لوله اسپیرال یا به انگلیسی spiral-welded pipe، اخرین نوع از روش ساخت متداول لوله‌های فولادی می‌باشد که ورق به صورت مارپیچ پیچیده می‌شود و در نهایت درز اتصال با روش جوشکاری به هم متصل خواهد شد. در شکل زیر روش‌های ساخت لوله‌ها نشان داده شده است.
هر کدام از روش‌های فوق که نام برده شده مزایا و محدودیت‌های خودشان را دارند؛ انجمن استاندارد آمریکا (ANSI) که مخفف American National Standards Institute است مجموعه آیین‌نامه‌هایی را برای لوله‌های پایپینگ تدوین کرده است؛ که در کد ASME B۳۱ موجود است. در این کد ذکر شده است که ضریب ایمنی (Strength Factor) برای لوله‌های جوش داده شده لب به لب، ۸۵٪ و برای لوله‌های اسپیرال ۶۰٪ و برای لوله‌های بدون درز ۱۰۰٪ می‌باشد.
سایز و ضخامت لوله‌ها
سایز لوله‌ها با مشخصه‌های اندازه‌گیری زیر، در تمام لوله‌های پایپینگ اندازه‌گیری می‌شوند.
۱) قطر داخلی Inside Diameter
۲) قطر بیرونی Outside Diameter
۳) اندازه نامی Nominal Pipe Size
اندازه نامی یا NPS که مخفف Nominal pipe size است یک مشخصه شناسایی برای لوله‌های پایپینگ. در لوله‌های پایپینگ بین ۱/۸ تا ۱۲ اینچ اندازه نامی یا NPS لوله کمتر از قطر بیرونی لوله است و برای لوله‌های با قطر ۱۴ اینچ و بزرگتر اندازه نامی برابر با همان قطر خارجی می‌باشد.
در منابع گفته شده است علت آنکه از شاخصی با نام اندازه نامی (NPS) در لوله‌ها استفاده شده است این است که در پروسس پایپینگ طیف وسیعی از فشار‌ها و دما‌ها وجود دارد که نیازمند تولید لوله‌ها با ضخامت‌ها مختلف است لذا این شاخص را به وجود آورده‌اند تا شناسایی لوله‌ها با سهولت بیشتری انجام شود.
ضخامت لوله‌ها در سه گروه زیر تقسیم‌بندی می‌شوند.
۱) استاندارد Standard
۲) ضخیم Extra Strong
۳) فوق ضخیم Double Extra Strong
در جدول زیر قابل مشاهده است که برای لوله‌هایی با قطر کمتر از ۱۴ اینچ NPS، با هیچ کدام از قطر داخلی و خارجی برابر نیست. اما برای لوله با قطر ۱۴ اینچ و بزرگتر، NPS با قطر خارجی لوله برابر است.
در جدول زیر ضخامت جداره لوله برای لوله‌های کلاس استاندارد Standard، ضخیم Extra Strong و فوق ضخیم Double Extra Strong آورده شده است.
ضخامت جداره لوله‌های پایپینگ فولادی | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
NPS | قطر بیرونی | استاندارد Standard | ضخیم Extra Strong | فوق ضخیم X X Strong | |||||
inch | mm | inch | mm | inch | mm | inch | mm | inch | mm |
2 | 50.8 | 2.375 | 60.3 | 0.154 | 3.912 | 0.218 | 5.53 | 0.436 | 11.07 |
3 | 76.2 | 3.5 | 88.9 | 0.216 | 5.486 | 0.300 | 7.62 | 0.552 | 15.24 |
4 | 101.6 | 4.5 | 114.3 | 0.237 | 6.02 | 0.337 | 8.58 | 0.674 | 17.12 |
6 | 152.4 | 6.625 | 168.3 | 0.280 | 7.12 | 0.432 | 10.97 | 0.864 | 21.94 |
8 | 203.2 | 8.625 | 219 | 0.322 | 8.17 | 0.500 | 12.70 | 0.875 | 22.22 |
10 | 254 | 10.75 | 273 | 0.365 | 9.27 | 0.500 | 12.70 | 1.00 | 25.4 |
12 | 304.8 | 12.75 | 323.9 | 0.375 | 9.525 | 0.500 | 12.70 | 1.00 | 25.4 |
14 | 355.6 | 14 | 355.6 | 0.375 | 9.525 | 0.500 | 12.70 | — | — |
16 | 406.4 | 16 | 406.4 | 0.375 | 9.525 | 0.500 | 12.70 | — | — |
18 | 457.2 | 18 | 457.2 | 0.375 | 9.525 | 0.500 | 12.70 | — | — |
روش‌های اتصال لوله
سه روش پر کاربرد برای اتصال لوله‌ها وجود دارد که به شرح زیر است لازم به ذکر است این سه روش برای لوله‌های فولادی است و برای اتصال لوله‌های چدنی روش‌های دیگری وجود دارد که در ادامه بحث خواهد شد.
۱) جوشکاری لب‌به‌لب Butt Welded
۲) اتصال رزوه‌ایی Screwed
۳) جوشکاری سوکتی Socket Weld
جوشکاری لب‌به‌لب
جوشکاری لب‌به‌لب لوله، با آماده‌سازی یا پخ زدن انتهای لوله‌ها انجام می‌شود و لازم است که جوشکاری برای انجام جوشکاری لوله‌ها را فاصله بدهد که به این فاصله درز ریشه یا Root Gap گفته می‌شود که مقدار آن تقریباً برابر ۱/۱۶ اینچ است می‌باشد. در صورت لزوم از پشت‌بندی جوشکاری برای انجام جوشکاری لب‌به‌لب لوله استفاده کرد. برای اطلاعات بیشتر می‌توانید مقاله جوشکاری لوله را مطالعه بفرمایید.
اتصال رزوه‌ایی
یکی دیگر از روش‌های رایج برای اتصال لوله، رزوه است و به طور معمول در لوله ۳ اینچ و کوچکتر استفاده می‌شود لازم به ذکر است که در نقشه کشی لوله‌های پایپینگ و ساخت باید طول قسمت روزه شده که سبب کاهش طول مفید لوله خواهد شد مد نظر قرار گیرد. در جدول زیر به این مهم پرداخته شده است.
محاسبه مقدار جبرانی در اتصال رزوه‌ایی (Thread Engagement) | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
اندازه لوله | مقدار جبرانی (Thread Engagement) | ||||||||
inch | mm | inch | mm | ||||||
1/2 | 13 | 1/2 | 13 | ||||||
3/4 | 20 | 9/16 | 14 | ||||||
1 | 25.4 | 11/16 | 18 | ||||||
1/2 1 | 38 | 11/16 | 18 | ||||||
2 | 50.8 | 3/4 | 20 | ||||||
1/2 2 | 63.5 | 15/16 | 24 | ||||||
3 | 76.2 | 1 | 25.4 | ||||||
جوشکاری سوکتی لوله
روش سوم اتصال لوله، جوشکاری سوکتی می‌باشد که این روش معمولاً برای لوله‌های کمتر از ۳ اینچ استفاده می‌شود. مکانیزم انجام این نوع از اتصال در ویدئو زیر نشان داده شده است.
جوشکاری سوکتی لوله مشابه اتصال رزوه‌ایی مقداری از طول لوله که در داخل لوله دیگر جا زده می‌شود، کاهش خواهد یافت لذا این مقدار را از جدول زیر می‌توان پیدا کرد.
محاسبه مقدار فیتینگ در اتصال جوشکاری سوکتی (Socket Weld Fittings) | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
اندازه لوله | مقدار جبرانی (Thread Engagement) | ||||||||
inch | mm | inch | mm | ||||||
1/2 | 13 | 1/2 | 13 | ||||||
3/4 | 20 | 9/16 | 14 | ||||||
1 | 25.4 | 5/8 | 16 | ||||||
1/2 1 | 38 | 3/4 | 20 | ||||||
2 | 50.8 | 7/8 | 22 | ||||||
1/2 2 | 63.5 | 1/8 1 | 29 | ||||||
3 | 76.2 | 3/8 1 | 35 | ||||||
لوله‌های چدنی پایپینگ
همیشه لازم نیست که لوله‌های فشار بالا در سیستم پایپینگ مورد استفاده قرار بگیرند لذا یکی از گزینه‌های موجود برای چنین سیستم‌هایی لوله‌های چدنی لوله‌های چدنی است. تفاوت اصلی چدن با فولاد در ترکیب شیمیایی است که حداقل به مقدار ۲ درصد کربن و ۱ درصد سیلیسیم بیشتر از فولاد دارد سبب می‌شود که زمینه کربنی داخل آهن به صورت گرافیت وجود داشته باشد که سبب می‌شود مقاومت بالایی در برابر خوردگی داشته باشد. ویژگی انواع فولادهای آلیاژی را در اینجا مطالعه بفرمایید. جوشکاری چدن با دشواری‌هایی روبه‌رو است که معمولاً برای اتصال مورد استفاده قرار نمی‌گیرد. بطور کلی از لوله‌های چدنی در لوله کشی که نیروی جاذبه محرک سیال است مانند لوله‌های دفع پساب و غیره استفاده می‌شود.
اتصال لوله‌های چدنی
اتصال لوله‌های چدنی به دو دسته اصلی تقسیم می‌شود، که به شرح زیر است:
۱) اتصال به‌همراه هاب Bell and Spigot Joint
۲) اتصال بدون هاب Hubless
منظور از اتصال به‌همراه هاب Bell and Spigot Joint، یعنی ایجاد یک اتصال نر و مادگی است که قسمتی از لوله ماده دارای قطر بزرگتر می‌باشد که لوله نر داخل آن قرار می‌گیرد و برای پر کردن درز اتصال معمولاً از نوعی واشر (گسکت Gasket) لاستیکی استفاده می‌شود.
نوع دیگر اتصال لوله‌های چدنی، اتصال بدون هاب Hubless است که از یک نوع کلمپ فلزی که دو طرف لوله را در خود می‌گیرد و با استفاده از مهره سر جای خود محکم قرار می‌گیرد می‌توان نام برد.
این صفحه را با دیگران به اشتراک بگذارید و امتیاز بگیرید
برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.