لوله و اتصالات(مرجع پایپینگ)بخش دوم

1) نوع لوله

نوع لوله یا Type لوله معرف روش تولید لوله است.مسلما عملیات تولید لوله بر کیفیت انتقال سیال (نشتی، خوردگی و …) تاثیر بسیار بالایی دارد.
لوله به روش های گوناگونی تولید می شود. یک لوله ممکن است یکپارچه و بدون درز جوش تولید شود یا از اتصال دو تکه لوله دیگر با جوش، تولید شود.
پس روش تولید لوله به 2 دسته کلی زیر تقسیم میشود:
-بدون درز جوش (Seamless)
-با درز جوش (Welded)
لوله هایی که قرار است با اتصال جوش تولید شوند خود به دو دسته زیر تقسیم می شوند.
-لوله تک درز جوش (One Seam Weld)
-لوله دو درز جوش (Two Seam Weld)
روش تولید بدون درز جوش مناسب لوله های سایز پایین و روش تولید لوله دو درز جوش مناسب لوله های سایز بالا است.

1-1) چهار روش متداول تولید لوله با توجه به نوع جوشکاری

دو لوله با 4 روش زیر به هم جوش داده می شوند.

1-ERW جوش مقاومت الکتریکی (Electrical Resistance Weld)
2-FBW جوش کوره ای لب به لب (Furnace Butt Weld)
3-EFW جوش الکتریکی گداخت (Electrical Fusion Welding)
4-SAW جوش قوس الکتریکی زیر پودری (Submerged Arc Welding)

2) سایز لوله (Size)
مهم ترین پارامتر برای مشخص کردن لوله در صنعت، سایز لوله است. بهتر است با ضخامت و قطر خارجی لوله آشنا شویم.

ضخامت لوله به حد فاصل بین قطر داخلی و خارجی لوله می گویند.

سایز لوله نمایشگر قطر خارجی یا همان قطر واقعی لوله است.

نحوه بیان سایز لوله به دو صورت میلی متری و اینچی است.

سایز لوله به عنوان رایج ترین فاکتور شناسایی و سفارش گذاری یک لوله، روش ساخت لوله را هم تعیین می کند.

1-2) روش بیان اینچی سایز لوله
برای معرفی سایز لوله به روش اینچی، ابتدا باید با مفهوم NPS آشنا شویم.

NPS) Nominal Pipe Size) عددی است مربوط به قطر خارجی لوله.

NPS عددی است با واحد اینچ و از لحاظ مقداری کوچکتر با مساوی با قطر خارجی لوله است.
به زبان ساده تر NPS رند شده قطر خارجی لوله است.

2-2) روش بیان میلی متری سایز لوله
برای معرفی لوله به روش میلی متری از DN استفاده می کنیم.

3) جنس لوله (material)
اهمیت دانش متریال زمانی مشخص می شود که به جای استفاده از جنس مناسب با هزینه معقول،متریالی با قیمت بسیار بالاتر و شرایط اوور دیزاین استفاده شود و هزینه گزافی به پروژه اعمال شود.

پس بهتر است که با شناخت و اطلاعات کافی در این زمینه به انتخاب متریال مناسب لوله ها بپردازیم.برای رسیدن به این هدف بهتر است اول با استاندارد جنس لوله آشنا شویم.

1-3) معرفی استاندارد جنس لوله در مرجع پایپینگ
جامعه تست و مواد آمریکا (American Society of Testing and Material) یا همان ASTM
اطلاعات حدود 1500 متریال را در خود جای داده است.

این استاندارد متریال را به دو دسته تقسیم میکند.

دسته اول متریال فلزی یا Metal است. این گروه از مواد خود به دو دسته پایه آهنی و پایه غیر آهنی تقسیم می شوند.مواد پایه آهنی شامل 3 گروه زیر هستند.

1-کربن استیل ها یا C.S
2-فولادهای آلیاژی یا A.S
3-فولادهای ضد زنگ S.S
گروه متریالی که در صنعت نفت، گاز و پتروشیمی استفاده می شود، گروه متریال فلزی پایه آهنی و زیر شاخه های آن است.

دومین دسته تقسیم بندی مواد طبق استاندارد ASTM مواد غیر فلزی یا None-metal هستند.این مواد استفاده قابل ملاحظه ای در صنعت پایپینگ ندارند.

از استاندارد مواد 4 خصوصیت اصلی بدست می آید که در ادامه در ارتباط با آنها توضیح داده شده است.

-اطلاعات استخراج شده از استاندارد

اولین موضوع، محدوده کاربرد است. عنوان هر استاندارد محدوده و دامنه کاربرد متریال را نشان می دهد.به عنوان مثال،عنوان ASTM A106 در استاندارد محدوده کاربرد برای لوله های بدون درز جوش در سرویس های دما بالا است.پس این متریال برای لوله های سایز پایین و بدون درز جوش بوده که در دماهای بالا کار می کند.آنالیز شیمیایی، دومین موضوعی که از این استاندارد بدست می آید.
در این استاندارد درصد عناصر تشکیل دهنده مواد به تفکیک آمده است.به ترکیب این عناصر مرتبه یا Grade گفته می شود.خواص مکانیکی مواد به عنوان سومین پارامتری که از این استاندارد بدست می آید، شناخته می شود.از جمله مهمترین خواص مکانیکی می توان به تنش تسلیم و… اشاره کرد.آخرین مورد بدست آمده از استاندارد جنس مواد که در مقاله مرجع پایپینگ به آن اشاره می شود،

خطای ساخت مجاز یا mill tolerance است. این خطا که توسط سازندگان انجام می شود.خطای ساخت مجاز معمولا برای طول، وزن و ضخامت لوله اتفاق می افتد.

2-3) فولادها
بعنوان پرکاربردترین متریال استفاده شده در صنعت پایپینگ، فولاد ها بر اساس درصد کربن به 4 دسته تقسیم میشوند.

1-Low Carbon Steel: با درصد کربن کمتر از 0.15%
2-Mild Carbon Steel: با درصد کربن بین 0.15% و 0.3%
3-Medium Carbon Steel: با درصد کربن بین 0.3% و 0.5%
4-High Carbon Steel: با درصد کربن بین 0.5% و 1%
3-3) فولاد های ضد زنگ
Stainless steelها با تجه به موارد زیر دسته بندی و شناخته می شوند.

*درصد عناصر
*ریز ساختار
*درجه حساسیت

4) معرفی استاندارد ابعادی (Dimensional standard) در مرجع پایپینگ
برای معرفی استاندارد ابعادی لوله ها سراغ جامعه مهندسی مکانیک آمریکا(American Society of Mechanical Engineering) یا ASME می رویم.کد و استاندارد ASME از بزرگ ترین و معتبر ترین استانداردهای حوزه پایپینگ است.دو استاندارد پر کاربرد در صنعت پایپینگ در ادامه معرفی می شود.

ASME B36.10 برای کربن استیل ها، استیل های آلیاژی
ASME B36.19 برای فولادهای ضد زنگ

5) ضخامت (Thickness)
به فاصله بین قطر داخلی و قطر خارجی لوله ضخامت لوله گفته میشود.

ضخامت (Thickness)

6) بررسی آرایش انتهای لوله ها (Pipe end) در مرجع پایپینگ

نوع اتصال لوله ها از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است و این نحوه اتصال رابطه مستقیم با آرایش انتهای لوله دارد.
پس لازم است که یک مهندس پایپینگ با انواع آرایش انتهای لوله آشنا باشد.

لوله ها بر اساس آرایش انتها به 3 دسته زیر تقسیم می شوند.

1-پخ خورده یا BE
2-صاف یا PE
3-رزوه ای یا TE

1-6) آرایش انتهای پخ خورده (Bevel End)
اولین نوع آرایش انتهای لوله ها که در مقاله مرجع پایپینگ بررسی می شود، آرایش پخ خورده است.این نوع آرایش برای لوله های با سایز 2 اینچ و بالاتر مناسب است.

آرایش انتهای پخ خورده (Bevel End)

این مدل از آرایش انتهای لوله ها خود به دو نوع تک پخ و دو پخ تقسیم می شود

شکل بالا آرایش انتهای دو پخ را نشان می دهد.

در ادامه مرجع پایپینگ، نحوه اتصال این نوع آرایش را بررسی می کنیم.

-اتصال لب به لب (Butt Weld)

در این نوع اتصال قسمت ها پخ خورده دو لوله روبرو هم قرار داده و جوش داده می شوند.

این نوع جوش را جوش جناغی (Groove Weld) و به این نوع اتصال، اتصال لب به لب یا BW می گویند.
نکته مهم این نوع اتصال، فاصله لازم برای جوشکاری یا Expansion Gap است.
این میزان معادل 2 تا 5 میلی متر است.

2-6) آرایش انتهای صاف (Plain End) در مرجع پایپینگ
دومین آرایشی که در مرجع پایپینگ بررسی می شود، آرایش انتهای لوله صاف یا PE است.این نوع آرایش مناسب لوله های با سایز کوچکتر از 2 اینچ است.

این نوع لوله ها به روش سوکتی جوشی (Socket Weld) به یکدیگر متصل می شوند.

برای اتصال این دو لوله از قطعه میانی به نام بوشن (coupling) استفاده می شود ودور تا دور این اتصال به وسیله جوش ماهیچه ای (fillet) جوشکاری می شود.لازم به ذکر است که استحکام اتصال لب به لب به مراتب بیشتر از اتصال سوکتی جوشی است.

3-6) آرایش انتهای رزوه ای (Thread End)
سومین و آخرین دسته از آرایش انتهایی لوله ها که در مقاله مرجع پایپینگ بررسی می شود،آرایش انتهای لوله رزوه ای یا TE است.این نوع آرایش که مناسب سایزهای کوچکتر از 2 اینچ است، به وسیله رزوه به یکدیگر متصل می شوند.

7) طول لوله (Length)
طول لوله آخرین پارامتر معرفی یک لوله است که در مرجع پایپینگ معرفی می شود.لوله ها به شکل شاخه های 6 و 12 متری تولید می شوند ولوله های کوچکتر در محیط سایت از همین لوله ها بریده می شوند.

2-7-اتصالات (Fitting) در مرجع پایپینگ
اتصالات دومین دسته از اجزا پایپینگ است که در مقاله مرجع پایپینگ بررسی می شود.در مسیر سیستم پایپینگ به مواردی بر می خوریم که نیاز به تغییر جهت و یا تغییر ارتفاع است.
این تغییرات به کمک اتصالات پایپینگ ایجاد می شود.حال که با وظیفه اتصالات پایپینگ آشنا شدیم به بررسی انواع و دسته بندی های مختلف آن می پردازیم.

1) تقسیم بندی اتصالات پایپینگ بر اساس نوع اتصال در مرجع پایپینگ
این اجزای پایپینگ به 3 روش به سیستم پایپینگ متصل می شوند.این دو روش عبارتند از:

*اتصالات جوشی BW (Butt Weld)
*اتصالات سوکتی جوشی SW (Socket Weld)
*اتصالات رزوه ای TRD (Thread)
استاندارد های ابعادی اتصالات در استاندارد ASME جمع آوری شده است.استاندارد ابعادی اتصالات جوشی ASME B16.9 و اتصالات سوکتی جوشی و رزوه ای ASME B16.11 است.

2) تقسیم بندی اتصالات پایپینگ بر اساس کاربرد
اتصالات پایپینگ 4 کاربرد زیر را دارند:

1-تغییر جهت (Changing Direction)
2-تغییر قطر (Changing Diameter)
3-انشعاب گیری (Make Branch)
4-آب بند دائم (Permanent Sealing)
در ادامه مقاله مرجع پایپینگ با این دسته بنده ها آشنا می شویم.

1-2) اتصالات تغییر جهت دهنده (Changing Direction)
اولین دسته از اتصالات پایپینگ که از لحاظ کاربرد در مقاله مرجع پایپینگ بررسی می شود،اتصالاتی هستند که وظیفه تغییر ارتفاع، تغییر جهت و شیبدار کردن خطوط را بر عهده دارند.

مهمترین اجزایی که وظیفه تغییر جهت در سیستم لوله کشی صنعتی را بر عهده دارند عبارتند از:

-زانویی (Elbow)
-برگردان (Return)
-خم (Bend)
-زانویی فارسی بر (Mitered Elbow)
2-2) اتصالات تغییر قطر دهنده (Changing Diameter)
دومین دسته از اتصالات که در مرجع پایپینگ بررسی می شوند، وظیفه تغییر قطر را بر عهده دارند.مهمترین تغییر قطر دهنده در صنعت پایپینگ کاهنده یا Reducer است.
3-2) اتصالات انشعاب گیر پایپینگ (Make Branch)
خطوط سیستم لوله کشی صنعتی شامل لوله ها اصلی، که با نام Header شناخته می شوند، ولوله های فرعی یا Branch است.

3 روش برای انشعاب گیری در سیستم پایپینگ وجود دارد. این 3 جز عبارتند از:

1-سه راهی (TEE)
2-O-let یا Out-let
3-اتصال مستقیم بین دو لوله (Pipe to Pipe)
بجز این 3 روش، اجزای دیگری مانند cross و … وجود دارند اما کاربرد بسیار کمی در صنعت نفت، گاز و پتروشیمی نسبت به 3 قطعه گفته شده دارند.

4-2) اتصلات پایپینگ آب بند دائم (Permanent Sealing)
آخرین دسته از اتصالات پایپینگ، اجزایی هستند که وظیفه آب بندی دائم سیستم را بر عهده دارند.در طول مسیر سیستم پایپینگ قسمت ها و لحظاتی وجود دارد که نیاز به بستن خط داریم،
این قطعات در چنین مواردی کاربرد دارند. درپوش یا Cap به عنوان پرکاربردترین قطعه آب بندی دائم شناخته می شود.

3-7- فلنج (Flange)، آب بند (Gasket) در مرجع پایپینگ
یکی از پر کاربرد ترین اجزا سیستم لوله کشی صنعتی، فلنج (Flange) است. اصلی ترین وظیفه این جز پرکاربرد،اتصال لوله ها به شیرآلات و … است. به عبارت دیگر، تمام اجزا سیستم پایپینگ که نیاز به باز و بسته شدن وتعمیر و نگهداری و تعویض دارند، نیاز به فلنج دارند.

فلنج به عنوان یک سیستم دارای 3 عضو اصلی است. این سه عضو عبارتند از:

1-فلنج
2-گسکت
3-پیچ
1) استاندارد فلنج
جامعه مهندسی مکانیک آمریکا یا همان ASME که قبلا با آن آشنا شدیم،برای استاندارد های ابعادی فلنج ها قوانینی را مطرح کرده که کد ASME B16.5 برای فلنج های سایز 24 اینچ و کمتر و
ASME B16.47 برای فلنج های بالای 26 اینچ است.تناسب بین دما و فشار مهمترین اطلاعات و قوانینی است که در کد استاندارد ASME در ارتباط با فلنج ها ارائه شده است.

2) معرفی بخش های اصلی فلنج ها در مرجع پایپینگ
فلنج از قسمت های زیر ساخته شده است:

-بدنه
-صورت
-گردن

ضخامت فلنج

3) تقسیم بندی انواع صورت فلنج در مرجع پایپینگ
از لحاظ صورت یا face فلج ها به 4 دسته تقسیم میشوند.

1-فلنج صورت لبه دار (RF (raised faced
2-فلنج صورت تخت (FF (flat face
3-فلنج صورت رینگی (RTJ (ring type joint
4-فلنج lap joint
4) انواع فلنج ها بر اساس شکل ظاهری
از نظر شکل ظاهری و نوع گردن و اتصال، فلنج ها به 6 دسته تقسیم میشوند.

1-فلنج گردن جوشی (Weld Neck)
2-فلنج Slip On
3-فلنج سوکتی-جوشی (Socket Welding)
4-فلنج Lap Joint
5-فلنج کور کننده (Blind Flange)
6-فلنج رزوه ای (Thread Flange)

5) گسکت یا واشر آب بند
گسکت (Gasket) یا واشر آب بند، قطعه ای است که برای آب بندی فلنج ها در میان اتصال فلنج قرار می گیرد.

انواع گسکت:
-حلزونی پیچشی یا spring wound
-Full face
-رینگی ring gasket
جدول زیر، توصیه ای در ارتباط با گسکت مناسب برای انواع صورت فلنج است.