پایپینگ به علمی گفته میشود که در آن اقلام مکانیکی و لوله و… را در مسیر عبور سیالات به هم متصل میکنند و به همین واسطه آنها میتوان به انتقال سیالات از مبدا به مقصد مشخص پرداخت در ادامه این نوشته به بررسی و تشریح آلیاژها و متریال های مورد استفاده در صنعت پایپینگ خواهیم پرداخت.

متریال های مورد استفاده برای لوله کشی

به طور کلی در این صنعت میتوانیم متریال ها(مواد) را به دو دسته فلزی و غیر فلزی تقیسم کنیم، خود دسته فلزی به دو صورت آهنی و غیر آهنی تقسیم میکنیم. که در ادامه به هر یک از آنها خواهیم پرداخت.

فلزات آهنی

1-فلزات آهنی
فلزات آهنی فلزاتی هستند که بر پایه ی آهن هستند و عنصر اولیه آنها آهن است. و به طور کل به دو صورت فولاد و چدن تقسیم بندی میشوند و معمولا از آنا برای لوله کشی های تاسیساتی استفاده میشود.
2-فولاد
فولاد آلیاژی از آهن است که با ترکیب کربن و آهن به وجود آماده است، از ابن متریال برای ساخت انواع لوله های تاسیساتی از لوله فولادی برق تا لوله گالوانیزه استفاده میکنند.

خود فولاد هم به دسته بندی های: فولاد کم کربن، فولاد کربن متوسط و فولاد کربن و فولاد آلیاژی بالا تقسیم بندی میشود. که با کم و زیاد شدن میزان کربن در آهن خواصی مانند: سختی، قدرت و شکندگی آن تغییر میکند، هر چه درصد کربن بالاتر باشد سختی بیشتری داشته و قابلیت جوش پذیری پایین تری دارد. فولادهای آلیازی هم به دسته ای فولاد ها گفته میشود که در تولید آنها از علاوه بر کربن، از عناصر آلیاژی دیگری دیگر مانند: نیکل، کروم و مولبیدن استفاده میشود.

3-چدن ها
چدن هم از آلیاژهایی است که بسیار در لوله ها استفاده میشود،از این متریال در ساخت انواع محصولاتی مانند: شیرآلات و تاسیسات استفاده میشود. و بر پایه آهن ساخته میشود، بر خلاف فولاد که ترکیبی از آهن و کربن است، از ترکیب کربن و سیلیسیم ساخته شده است.

4-فلزات غیر آهنی
فلزات غیر آهنی مانند: مس و برنج و برنز هم از دسته ای از متریال ها هستند که بسیار مورد استفاده قرار میگیرند. به دلیل ضد آب بودن در ساخت و تولید لوله هایی که برای انتقال سیالات خوردنده استفاده میشوند هم کاربرد زیادی دارند.

مس – برنج
برنج یکی از فلزات بر پایه مس است که از ترکیبی از zn و cu ساخته میشود.

برنز
برنز هم یکی از انواع فلزات بر پایه مس است که که از ترکیبات مسن و سیلیسم، آلومینیوم و. به وجود می آید.

نیکل
نیکل هم یکی دیگر از فلزات است که با ترکیب موارد مختلفی از جمله: مونل، اینکونل و… به آلیاژ های مختلفی تبدیل میشود

تیتانیوم
تیتانیوم هم یکی از فلزات بسیار مقاوم و ضد حوردگی است که به دو صورت آلیاژی و عیر آلیاژی از آن در صنعت پایپینگ استفاده میشود.

اجزای چدنی صنعت پایپینگ

چدن یکی از آلیاژهای آهن است که در زمان های قدیم نیز در لوله کشی مورد استفاده بوده است.

لوله چدنی

چدن شامل عناصر زیر می باشند :

• سیلیسیم
• کربن
• گوگرد
• منگنز

چدن های مختلف بر حسب چگونگی تشکیل کربن آزاد هنگام انجماد تقسیم بندی می شوند:

1- خاکستری (Gray Iron): در صورت رسوب کربن اضافی به صورت گرافیت ورقه، آن را چدن خاکستری می نامیم.
2- سفید (White Iron): اگر کربن اضافی به صورت سمنتیت (کاربید آهن) باشد، چدن سفید خواهیم داشت.
3- چکش خوار (Malleable Iron): در حالتی که با انجام عملیات حرارتی مناسب چدن سفید، کاربید آهن تجزیه شود و کربن آزاد را به شکل توده های متراکم برفکی از خوشه های گرافیت کربن تمپر شده در ریز ساختار رسوب دهد، چدن مالیبل به دست می آید.
چدن داکتیل (Ductile Iron): اگر رسوب کربن اضافی را به شکل گرافیت کروی داشته باشیم، به آن چدن، چدن داکتیل می گویند.
کاربرد لوله های چدنی:

اتصالات و لوله های چدنی با روش‌های گوناگون اتصال موجود هستند و نصب کم هزینه ی آنها هم روی زمین و هم در زیر زمین انجام شدنی است. لوله های چدنی به عنوان لوله های تحت فشار برای انتقال آب، فاضلاب و گاز استفاده می شوند.

این نوع لوله ها معمولاً رنگ خاکستری دارند و بدون روکش هستند، البته روکش و پوشش‌ها باعث کاهش احتمال خوردگی در و بهبود هیدرولیک در این لوله‌ها می گردد. از برتری های این لوله ها این است که با همه ی ساختارهای ساختمانی سازگاری دارند. در بین انواع چدن هایی که نام بردیم، چدن داکتیل برای لوله های صنعت پایپینگ محبوبیت بیشتری دارند. لوله های چدن داکتیل، دوام لوله های چدنی خاکستری و استحکام لوله های فولادی را به صورت همزمان دارا هستند.

از دیگر مزایای این لوله ها نسبت به سایرین عبارت اند از:

• خوردگی پایین
• نصب راحت
• صرفه جویی در هزینه و انرژی هنگام پمپاژ
• مقاومت در برابر انفجار
• قابلیت کارکرد طولانی مدت در جریان هیدرولیک
• دارای ظرفیت های فشاری متنوع
• تنوع اندازه

اجزای فولادی صنعت پایپینگ

فولاد نیز یکی از آلیاژهای آهن است که با اضافه شدن کربن به سنگ آهن ذوب شده در کوره به وجود می آید و به همین دلیل از بسیاری از دیگر آلیاژها مقاومت بیشتری دارد. از لوله های فولادی برای سیالاتی که دارای دما و فشار زیادی هستند و برای نفت، گاز و مواد پتروشیمی استفاده می شود.

فولاد نیز مانند چدن دارای انواع مختلفی است که آنها را به طور کلی معرفی و بررسی خواهیم کرد:
استنلس استیل (Stainless Steel):به این آلیاژ فولادی به علت افزایش مقاومت در برابر خورندگی عناصر کروم و نیکل افزوده می شود و همین امر سبب می گردد که لوله هایی از این جنس برای سیالات خورنده ای مانند آب دریا که کلر زیادی دارد استفاده شود.

بر اساس درصد عناصری که نام بردیم، استنلس استیل به پنج دسته تقسیم می گردد:

1- Duplex با درصد کربن کمتر از 0.08 و نیکل بین 4 تا 7 و کروم بین 18 تا 27.

2- Martensitic با درصد کربن کمتر از 0.1 و نیکل کمتر از 6 و کروم بین 11 تا 18.

3- Ferritic با درصد کربن کمتر از 0.1 و نیکل کمتر از 4 و کروم بین 11 تا 30.

4- Precipitation hardening با درصد کربن کمتر از 0.15 و نیکل بین 3 تا 27 و کروم بین 12 تا 28.

5- Austenitic با درصد کربن کمتر از 0.15 و نیکل بین 8 تا 20 و کروم بین 15 تا 27.

البته ممکن است عناصر دیگری مانند آلومینیوم، سیلیکون و مولیبیدن نیز برای بهبود خواص مکانیکی به این آلیاژ اضافه شوند.

کربن استیل (Plain Carbon Steel): فولاد کربنی بیشترین مصرف فولاد در صنعت پایپینگ را دارد و بیش از 90 درصد از کل تولید فولاد را تشکیل می دهد. بر اساس مقدار کربن که هر چه درصد آن کمتر باشد قابلیت شکل پذیری و هر چه درصدش بالاتر باشد استحکام را افزایش می دهد.

فولادهای کربنی در چهار گروه طبقه بندی می شوند:
1- Low Carbon Steel با کمتر از 0.1 درصد کربن.

2- Mild Steel با درصد کربن بین 0.1 تا 0.3.

3- Medium Carbon Steel با درصد کربن بین 0.3 تا 0.6.

4- High Carbon Steel با درصد کربن بین 0.6 تا 1.5.

استیل آلیاژی (Alloy Steel):

1. متریال آلوی استیل تشابه زیادی به کربن استیل دارد اما قیمتش از آن بالاتر است. این مدل فولاد برای لوله هایی با سیالات جاری در صنعت پایپینگ کاربرد دارد و با توجه به عناصر دیگری که در آن به کار رفته به دو گروه تقسیم می شود:
   Ni Steel با 3 درصد نیکل که برای سیالات با دماهای پایین مناسب است.
2. Cr-Mo Steel با 1.3 درصد کروم و 0.5 درصد مولیبیدن که بر خلاف قبلی برای سیالات با دماهای بالا مورد استفاده قرار می گیرد.

مزایای لوله های فولادی برای به کارگیری در صنعت پایپینگ عبارت اند از:

• مقاومت فشاری زیاد
• ایستادگی بالا در برابر خوردگی
• مقاومت کششی زیاد
• تنوع بالا بر اساس قطر دهانه لوله و ضخامت دیواره
• فلزات غیر آهنی

همان طور که در ابتدای مقاله گفتیم، متریال های فلزی که در صنعت پایپینگ استفاده می شوند دو دسته ی فلزات آهنی و غیر آهنی دارند که حال بعد از توضیح جامع دسته ی اول به بررسی فلزات غیر آهنی می پردازیم.

فلزات غیر آهنی همان طور که از نامشان پیداست، فلزاتی هستند که آهن عنصر اصلی تشکیل شان نیست و با توجه به عناصر مبنای مختلفی که دارند طبقه بندی می شوند و در انتهای این مقاله می خواهیم آنها را بررسی کنیم:

Nickel Base:

1. آلیاژمتریالهای فلزی غیر آهنی با فلز مبنای نیکل هستند که عناصر دیگری علاوه بر نیکل در آنها وجود دارد و چهار نوع متفاوتش را نام خواهیم برد:
   Incoloy شامل نیکل، کروم و آهن
2. Monel شامل نیکل و مس
3. Hastellay شامل نیکل، کبالت، کروم، مولیبیدن، آهن و تنگستن
4. Inconel شامل نیکل و کروم

Copper Base:

آلیاژهای فلزی غیر آهنی که فلز پایه ی آنها مس است و مانند نیکل بیس به دسته های مختلفی تقسیم می گردد:

1. Bronze شامل مس و قلع
2. Brass شامل مس و روی
3. Copper Nickel مس و نیکل

Titanium Base:

آلیاژهای فلزی غیر آهنی که فلز مبنای تیتانیوم دارند و دو دسته دارند:

1. Titanium Alloy شامل تیتانیوم، آلومینیوم و وانادیوم
2. Unalloyed Titanium تیتانیوم خالص با 4درجه مختلف