بسمه تعالی

اصطلاح «Piping » عموماً در مسائل مربوط به انتقال سيال از طريق لوله , اتصالات مربوطه و شيرآلات بكاربرده مي شود . باتوجه به اينكه لوله جزء اصلي لوله كشي را تشكيل مي دهد ابتدا به شرح آن مي پردازيم :

لوله ها :

محصولاتي كه بصورت تيوپ عرضه مي شوند , عموماً « لوله » يا « تيوپ» ناميده مي شوند.تيوپ ها كه كاربرد آن درمبدل ها ،بويلرها ،قطعات ابزار دقيق و ماشين آلات است، توسط قطر خارجي و ضخامت جداره بر حسب يك هزارم اينچ يا «BWG » مشخص مي گردند. در حاليكه لوله ها توسط «قطر نامي لوله»وضخامت برحسب «Schedule Number » شناسائي مي شوند.البته در استانداردهاي مختلف تقسيم بنديهاي متــعددي در اين زمينه صورت گرفته است, بدين دليل در ابتدا به تشريح استانداردها مي پردازيم :

استانداردهايPiping  :

     استانداردها و كدها براي سرويس هاي مختلف توسط موسسات استاندارد بين المللي تهيه و توزيع ميگردد.اين استانداردها شامل نحوه ساخت لوله،نحوه استفاده،طراحي،انشعاب،اتصال ،نحوه نصب و نحوه تست خطوط لوله مي باشند.در تهيه اين استانداردها مهمترين مطلبي كه مورد نظر بوده «ايمني» در هنگام استفاده و كاركرد است .

   اين استانداردها بسته به شرايط از گذشته تا كنون تكميل تر شده و در حال تغيير بوده اند.

انجمن هاي مختلف در زمينهPiping  استانداردهائي ارائه كرده اند كه از جمله مي توان به موارد زير اشاره نمود :

ASME

ASTM

ANSI

AWWA

API

American Society Of Mechanical Engineers

American Society for Testing and Materials

American National Standards Institute

American Water Works Association

American Petroleum Institute

استانداردهاي ديگري نيز در لوله كشي مورد استفاده قرار مي گيرند تا استانداردهاي فوق را تكميل نمايند ، از جمله اين استانداردها مي توان به موارد زير اشاره نمود :

PPI

AWS

PFI

MMS

Plastic Pipe Institute

American Welding Society

Pipe Fabrication Institute

Manufacturers Standardization Society of Valve

and fitting Industry

استاندارد «ASME »  استانداردي است كه عموميت بيشتري دارد. اين استاندارد لوله كشي در كاربردهاي گوناگون را تقسيم بندي و توضيح داده است :

B31.1

B31.2

B31.3

B31.5

B31.9

Power Piping

Fuel Gas Piping

Chemical Plant And Petroleum Refinery Piping

Refrigeration Piping

Building Service Piping

لوله ها در كلاسهاي متفاوت و بسته به كاربرد توليد و عرضه مي شود.بطوركلي محصولات لوله به چند نوع اصلي تقسيم شده اند.هريك از اين گروهها نيز به بخشهائي ريز مي گردند.نمونه اي از اين دسته بندي به شرح زير است :

دسته بندي اصلي لوله ها

نوع لوله

كاربرد

استاندارد Standard

لوله هاي ساختماني،سرويس هاي كم فشار ، سرويس هاي مبرد و...

تحت فشارPressure

سرويس هاي مايع ، گاز يا بخار با دما و فشار نسبتاً بالا

خطوط Line

لوله با سر مسطح يا رزوه شده براي خطوط لوله نفت ، گاز يا بخار

آب تميز Water Well

لوله هاي مورد  مصرف در پمپ ها، توربين ها و..

متفرقه

جهت مصارف گوناگون مانند : سرويس هاي فلاشينگ

در ادامه اين جدول نيز مشخصاتي چون مساحت سطح مقطع ، وزن طولي ،ممان اينرسي و ديگر مشخصات لوله نيز آمده است. موسسه استاندارد نفت امريکا نيز استانداردي براي لوله ها ارائه داده است (API 5L) که نسبت به ديگر استانداردها ، لوله هائي با سايزها و ضخامت جداره متنوعي معرفي نموده است.لوله هاي Stainless Steel (S.S) نيز در ضخامتهاي متفاوت 5S, 10S, 40S, ساخته مي شوند که در ستون C اين جدول آمده است. .اگر روش توليد لوله فرم دادن ورقها بصورت استوانه اي و جوش دادن دو لبه ورق باشد، آنرا لوله با درزجوش(Seam-Welded ) مي گويند،ولي اگر با استفاده از قالب توليد شود آنرا لوله بدون درزجوش(Seamless Cast ) مي نامند.انتهاي لوله ها معمولاً بصورت «مسطح» يا Plain End (P.E) ويا بصورت «پخ زده» يا Beveled End (B.E) ويا «رزوه شده کوپلينک دار» Threaded & Coupled (T&C) است. در زير نمونه اي از نوع B.E آمده است :

مشخصات انتهاي لوله بر اساس استاندارد ANSI B 16.25

در برخي موارد نيز زاويه پخ  30° انخاب مي گردد.


جنس لوله ها:

      جنس لوله ها با توجه به نوع سرويس و شرايط کارکرد تعيين مي شود. و به همين دليل لوله در جنس هاي مختلف توليد و عرضه مي شود. پس ابتدا به بررسي انواع فولادها مي پردازيم :

انواع فولادها

  • کربن استيل : فولادي که عناصر آلياژي آن کمتر از 1% و ماکزيمم مقدار کربن آن 0.25% باشد را فولاد کربن استيل مي نامند.در اين ميان نيز عددي بنام «کربن معادل» تعريف مي شود که روشي جهت تمييز فولادهاست و به صورت زير تعريف مي شود:

CE=%C+%Mn/6+ (%Ni+%Cu)/15+ (%Cr+%Mo+%V)/5

و بر طبق اين مشخصه، کربن معادل فولاد کربن استيل نبايد بيشتر از 0.43  باشد.فولاد کربن استيل بر اساس عمليات حرارتي که روي آن انجام مي گيرد ( ريخته گري ، شکل دهي و...)به انواع مختلف تقسيم مي گردد .

    اين جنس لوله بطور متداول مورد استفاده قرار مي گيرد و بر طبق استاندارد ASTM با دو کد A53,A106 مشخص مي شود. ترکيب شيميائي اين دو ، همسان بوده ولي نوع عمليات حرارتي که روي آن انجام مي گيرد متفاوت است و هريک ، در دو گريد A,B توليد مي شوند که نوع B داراي استحکام بيشتري است، ولي نرمي آن کمتر است.به همين دليل گريد A براي خمش سرد و کويلهاي بسته توصيه مي شود.ترکيب شيميائي کربن استيل بر اساس کد آن در استاندارد ASTM و جداول مربوطه مشخص مي شود.بطور مثال :

A106 Gr.B SMLS

حرف A نمايانگر فولاد است ، عدد 106 نوع آن را نمايش مي دهد که مقدار عناصر آلياژي در جداولي توسط ASTM تهيه شده است. گريد B نيز همانطور که توضيح داده شد نوع عمليات حرارتي انجام يافته روي آن است.در جدول استاندارد مي توان براي اين فولاد مشخصات زير را پيدا نمود:

MPa

psi

Property

415

60,000

Min. Tensile Strength

240

35,000

Min. Yield Strength

 

فولاد Killed Carbon : نوعي کربن استيل است که روي آن عمليات اکسيژن زدائي صورت گرفته و اصطلاحاً آرام شده است.اين عمل باعث افزايش مقاومت در دماهاي پايين مي شود.

  • فولادLow Alloy :نوعي فولاد آلياژي است که درصد عناصر آلياژي آن پائين است.اصولاً اين عناصر باعث تقويت خواص فولاد ، از قبيل : کاهش ضريب انبساط ، مقاومت در فشارهاي بالا ،افزابش مقاومت در برابر خوردگي و... مي گردند.دو نمونه از اين نوع فولادها در زير آمده است :

A335  Gr. P11 : %1.25 Cr   &  %0.5 Mo

A335  Gr. P22 : %2.25 Cr   &  %1  Mo

براي دو گريد فوق، مقادير مقاومت تنش به صورت زير معين شده است:

TENSILE REQUIREMENTS

Minimum tensile strength

Minimum yield strength

ksi

MPa

ksi

MPa

60.0

415

30.0

205

 

  • فولاد آلياژي : اگر درصد عناصر آلياژي در فولاد از يک حد خاصي بالا باشد، آنرا فولاد آلياژي مي نامند.

   افزودن نيکل باعث تغيير ساختمان کريستالي شده و شکل پذيري ، چقرمگي و قابليت جوشکاري فولاد را افزايش مي دهد.همچنين باعث افزايش مقاومت در برابر خوردگي محيطي مي گردد. موليبدن (Mo ) باعث افزايش مقاومت در برابر خوردگي هاي حفره اي و شکافي (Crevice & Pitting) مي شود.کربن و نيتروژن نيز مقاومت فولاد را افزايش مي دهند.

نمونه اي از اين فولاد در زير آمده است  :

A312  Gr. TP304

  • استنلس استيل Stainless Steel  : نوعي فولاد آلياژي است که درصد عناصر نيکل و کروم آن نسبت به بقيه عناصر آلياژي بالاست .بطور کلي اگر ميزان کروم فولاد از 11 درصد بيشتر باشد ، آنرا Stainless Steel  مي نامند.اين مقدار کروم باعث مي شود که هنگام خوردگي، لايه نازکي روي فولاد تشکيل شود و همين لايه باعث جلوگيري از خوردگي هاي بعدي مي شود و عملاً باعث ترميم خوردگي مي شود . همچنين S.S در برابر حرارت نيز مقاومتر است.

    بيش از 200 گريد مختلف براي استنلس تعريف شده است که مقاومت در برابر حرارت و خوردگي و مشخصات مکانيکي متفاوتي دارند و در 5 دسته طبقه بندي شده اند که از شرح آنها صرف نظر مي کنيم

 

  • فولاد گالوانيزه : فولادي است که روي آن را با روکشي از «روي» پوشش مي دهند که آنرا در برابر عوامل محيطي همچون زنگ زدگي محافظت مي کند.در سايت اوره و آمونياک ،اکثر ساپورت ها روکش گالـوانيزه دارند.همچنين جهت انتـقال آب آشاميدني ، هواي ابـــزار دقيق از لوله هاي گالوانيزه استفاده مي شود.

 

A53 GR.B / GALV    -

اين نوع لوله براي فشارهاي پائين و دماهاي نسبتاً پائين مناسب است.در مورد نام گذاري نيز ، فلز پايه کربن استيل A53 گريد B است و GALV. هم نمايانگر روکش گالوانيزه آن.

   بطور کلي از مواد مختلفي بعنوان روکش براي لوله ها استفاده مي شود. اين روکش ها به دو قسمت عمده تقسيم مي شوند :يکي روکش هائي هستند که سطح لوله را بصورت شيميائي تغيير نمي دهند و ديگري روکش هائي که تاثير شيميائي روي لوله دارند. روکش هاي نوع اول خود به چند دسته مختلف تقسيم مي شوند که از آن جمله مي توان به روکــــش هاي فلزي و غير فلزي اشاره نمود.روکش هاي نوع دوم نيز به دو دسته تقسيم مي شوند:روکش هاي با تغيير شيميائي و روکش هاي با تغيير فيزيو-شيميائي. در زير چند نمونه از روکش ها آمده است :

   رنگ کاري ، قـــــــيراندود کردن ، رنگ زدن با اســــــپري هاي تقويت شده با فـلزهاي گوناگون ، روکش اتيل سيليکات، Sherardizing ،Chromizing ،  Phosphating

  • چدن : ترکيبي از آهن و کربن که درصد کربن آن بالاي 2.2 % است . عمده ترين نوع چدن ، چدن خاکستري است.از مزيت هاي آن مي توان به پائين بودن نقطه ذوب و ريخته گري آسان اشاره نمود.جنس بدنه اکثر شيرآلات از چدن است.
  • شيشه Borosilicate : قديميترين نوع شيشه که در مقابل حرارت مقاوم است و جهت ساخت Sight Glass ، شيشه گيج بويلر(Boiler Gauge Glass ) و... مورد استفاده قرار مي گيرد. اين شيشه در برابر واکنش هاي شيميائي نيز مقاوم است..
  • ساير مواد: موادي چون مس،آلومنيوم و... نيز به دلايل مختلف مورد توجه قرار مي گيرد. علاوه بر اين، لوله هاي PVC ، پلي اتيلني و کلاً لوله هاي پلاستيکي نيز در Piping مورد استفاده قرار مي گيرند.

      استاندارد API 5L : اين استاندارد نيز مانند استاندارد ASTM ، لوله هاي با مشخصات و گريدهاي مختلف معرفي مي کند. بيشترين گريد استفاده شده، گريد B مي باشد که اغلب براي لوله هاي با قطر بيشتر از 8” از آن استفاده مي شود. مشخصات اين گريد به شرح زير است :

API 5L  GR.B

TENSILE REQUIREMENTS

Minimum tensile strength

Minimum yield strength

ksi

MPa

ksi

MPa

35.0

241

60.0

413

 

همچنين از اين گريد مي توان بجاي گريد A 106 GR.B  

استفاده نمود


روشهای اتصال لوله ها :

 عمده روشهایی که برای اتصال لوله ها بکار می رود را میتوان در سه دسته اصلی تقسیم بندی کرد, دو روش بصورت جوشی و  روش  دیگر بصورت پیچی است .این سه روش عبارتند از :

اتصال BUTT WELD  :

در این روش که به روش « جوش لب به لب » نیز موسوم است, دو لوله در راستای هم قرار داده می شوند و در فاصله مناسبی از یکدیگر خال جوش خورده و سپس توسط جوشی پیوسته به هم متصل می شوند . البته قبل از انجام اتصال دو انتهای لوله پخ زده می شود که به آماده سازی لبه (Edge Preparation) موسوم است. در زیر مشخصات پخ ایجاد شده و نمونه ای از این نوع جوش ، آورده شده است :

پخ ایجاد شده برای جوشکاری

برای لوله با ضخامت بیش از 4/3 اینچ

برای لوله با ضخامت کمتر از 4/3 اینچ

نوع پخ ایجاد شده بر طبق استاندارد ASTM B16.25

butt weld

 

همانطوریکه بیان شد در هنگام جوشکاری لوله ها و اتصالات ابتدا دو لوله در امتداد هم قرار می گیرند, سپس بوسیله جوشهای موقت دو لوله در حالت هم محوری ، ثابت می شوند که به این عملیات اصطلاحاً FITUP گفته می شود. پس از انجام جوشکاری اصلی , جوشهای موقت از لوله جدا می گردند. شکل زیر نمونه ای از FITUP را نمایش می دهد.

socket weld

 روش های جوشکاری و تعداد لایه های جوش , که اصطلاحاً « پاس جوش » نامیده می شود,بسته به نوع فلز و شرایط کاری آن , در مدارک مخصوصی توضیح داده می شود.

اتصال SOCKET WELD :

در این نوع اتصال یکی از لوله ها در داخل اتصالات دیگر قرار گرفته و دور تا دور آن با فلز جوش پر می شود. در این نوع اتصال انتهای لوله ها صاف ساخته می شود.در زیر شکلی از این نوع اتصال آمده است :

مهمترین SPEC در جوشکاری WELDING PROEDURE SPEC. یا همانWPS می باشد که بسته به نوع مواد , نوع جوشکاری مشخصات BEVEL ، شرایط پیش گرم کردن قبل از جوشکاری , مشخصات الکترود و... در آن موجود است.

  در آماده سازی لبه و پروسه جوشکاری و عملیات جوشکاری , رعایت برخی از نکات الزامی است که در مدارک و استانداردها توضیح داده شده است.

در اینجا نمونه ای از این موارد آمده است :

  • در اتصالات Butt , شکل انتهای لوله ( ASME B 16.25 باشد.
  • اگر ضخامت لوله کمتر از 25 میلیمتر باشد, شکل انتهای لوله باید Single Bevel باشد.
  • در اتصالات بین انتهای و لوله فاصله 3-1 میلیمتر حفظ شود.اطلاعات بیشتر در استاندارد ASME B13.3 & ASME B31.1 موجود است.
  • حداقل 20 میلیمتر از انتهای پخ شده لوله باید عاری از انواع آلودگیها باشد.
  • اگر سطوح خارجی دو لوله هم محور نشده باشند, جوشکار باید بین آنها را TEPERED نماید. این کار با زاویه 30 درجه و بر اساس استاندارد ASME B31.3 صورت می گیرد.
  • FITUP باید توسط جوشکار ماهر و با همان الکترود معرفی شده برای جوش اصلی (ROOT PASS ) انجام پذیرد.
  • TACK WELD نباید به ریشه آسیب برساند.
  • تعداد TACK WELD ها به سایز لوله بستگی دارد و عموماً بر طبق جدول زیر محاسبه می شود :

 

2   Tack for 2” and Smaller Pipe Diameter

4   Tack for 3” to 12” Pipe Diameter

6   Tack for 14” and Larger Pipe Diameter

 

  • از Tack Weld نباید برای هم محور نمودن لوله های و لوله های غیر آهنی استفاده کرد و در عوض باید از یک تکه فلز هم جنس , جهت نگهداری لوله استفاده نمود.
  • قطر الکترود برای جوش پاس اول 2.6 میلیمتر پیشنهاد می شود و نباید از 3.2 بزرگتر باشد.
  • نفوذ جوش در داخل لوله نباید از 3 میلیمتر بیشتر باشد.
  • جوشکاری لوله ها باید بطور پیوسته انجام پذیرد و اگر وقفه زمانی ایجاد گردد, باید قبل از ادامه جوشکاری ،طبق WPS ( WELDING PROCEDURE SPEC. ) شرایط پیش گرم رعایت شود.
  • در هنگام جوشکاری باید از ایجاد هرگونه شُک ضربه ای و ارتعاش جلوگیری بعمل آید.
  • برای سرویسهای با دمای کاری بالا که لوله از جنس استنلس استیل یا آلیاژی است , قط الکترود نباید از 4 میلیمتر بیشتر باشد.
  • دو جوشکار نباید بطور همزمان در دو پاس مختلف در یک سرجوش کار کنند.
  • حداکثر ارتفاع جوش که اصطلاحاً «CAP » نامیده می شود, نباید از 3 میلیمتر بیشتر باشد.
  • عملیات جوشکاری نباید در شرایط آب و هوائی نامناسب(باران, برف, بادهای شدید و...) صورت گیرد.در غیر اینصورت باید از حفاظ مناسب استفاده شود.
  • در شرایطی که دما از 10 درجه سانتیگراد پائینتر باشد , عملیات پیش گرمایش تا این دما صورت گیرد؛حتی اگر در WPS اشاره نشده باشد.
  • عملیات HEAT TREATMENT

 

 

  • شرایط دمائی پیش گرمایش باید در طول مدت جوشکاری حفظ شود و پس از عملیات جوشکاری جوش پوشانده شود تا به تدریج سرد گردد.
  • عملیات حرارتی موضعی به جهت نصب ساپورت یا نصب اتصال صورت می گیرد باید بر طبق WPS باشد. این عملیات را اصطلاحاً POSTWELD HEAT TREATMENT (PWHT) می نامند.
§    همه ترمو کوپلها که جهت اندازه گیری دما نصب می شود باید به اندازه کافی عایق گردد تا اشتباهی در اندازه گیری صورت نگیرد.

اتصالات (Fitting) :

           جهت انشعاب گيري ، تغيير مسير لوله ها , بستن خطوط , تغيير سايز لوله و... از اتصالات استفاده مي گردد.زانوئيها ,فلنج ها , کوپلينگ ها وانشعابات (Boss) جـــــــزو اتصالات به حساب مي آيند.بسته به نوع اتصال که لب به لب , ساکتي يا پيچي باشد نوع اتصالات نيز تفاوت مي کند. در ادامه انواع اتصالات را توضيح خواهيم داد.

برحسب نسبت فشار (Pressure Rating) خطوط, استانداردهاي متفاوتي براي اتصالات تعريف شده است بعنوان مثال استاندارد ASME B 16.9 براي انشعابات با کاربرد عمومي مناسب بوده و استاندارد ASME B 31 براي خطوط با فشار بالا تمهيداتي در نظر گرفته است.

در جدول زير دسته بندي اين استاندارد ها آمده است.

 

Liquid transportation systems for Hydrocarbons, Liquid Petroleum gas, …

ASME B31.4

Refrigeration piping

ASME B31.5

Power piping

ASME B31.1

Chemical plant & petroleum refinery piping

ASME B31.3

Gas transmission & Distribution piping Systems

ASME B31.8

 

زانوئيها (Elbows) :

 جهت چرخش جريان به اندازه 90 يا 45 درجه از زانوئيها استفاده مي گردد. ولي علاوه بر اين اندازه ها در طراحي هاي خاص زانويي با درجه هاي غير متعارف و بصورت سفارشي نيز ساخته مي شود.

اتصالي که باعث برگشت 180 درجه اي جريان مي شود «برگشت» يا Return مي نامند که به نوعي آنرا مي توان جزو زانوئيها طبقه بندي نمود.برگشت ها در ساخت کويل هاي مبدل هاي حرارتي و Vent مخازن مورد استفاده قرار مي گيرد.

زانوئي 45 درجه

زانوئي 90 درجه

برگشت

 

بسته به شعاع چرخش , دو نوع زانوئي ساخته و عرضه مي گردد که عبارتند از «شعاع بلند» و «شعاع کوتاه» (Long-Radius , Short Radius) . زانوئيهاي شعاع بلند با شعاع 5/1 برابر قطر نامي لوله و براي سايزهاي 4/3 به بالا و زانوئيهاي شعاع کوتاه با شعاع برابر قطر نامي لـــــوله مي باشند.استاندارد ASME B16.9  براي شعاع بلند و ASME B 16.28  براي شعاع کـــــوتاه اندازه هاي استاندارد را بيان نموده است. اندازه استاندارد هريک از انواع زانوئيها ضميمه اين گزارش آمده است. يک نوع از زانوهاي 90 درجه ضمن تغيير جهت در مسير سايز لوله را نيز تغيير مي دهد که آن را «زانوي کاهنده» مي نامند.شعاع زانوئي کاهنده 5/1 برابر قطر نامي انتهاي بزرگتر است.

زانوئي کاهنده

ماتيرها (Miters) :

     براي تغيير مسير لوله هاي بزرگتر از 10 اينچ که در فشار پائين کار مي کنند و افت فشار در آنها زياد مهم نباشد , با استفاده از چند تکه لوله که زاويه 90 درجه را تامين مي نمايد , درست مي شود. مايترها ممکن است از دو , سه يا چند تکه درست شوند . هر چقدر تعداد تکه ها زياد باشد مقاومت هيدروليکي مايتر کم مي شود. بطور کلي مقاومت در برابر جريان يک ماتير سه تکه تقريباً دو برابر زانوي شعاع بلند معادل مي باشد ولي از لحاظ اقتصادي مايتر باصـــرفه تر از زانوئي مشــــابه مي باشد.


نحوه نمايش يک مايتر در نقشه بصورت زير است:

4-CUT MITRE BEND SAW BE 15.9mm THK 56”

که نشان دهنده يک مايتر چهار تکه ،با انتهاي پخ شده با ضخامت 15.9 ميليمتر با سـايز 56 اينچ مي باشد.

 

سه راهي ها (Tees) :

            براي انشـــــعاب گيري از خطوط اصلي از سه راهي ها استفاده مي شود. انشعاب گرفته شده مي تواند هم داراي زاويه 90 درجه باشد و هم مي تواند بصورت 45 درجه از آن جــــدا شود. همچنين انشعاب گرفته شده مي تواند با قطري برابر قطر خط اصلي باشد و يا با قطري کمتري از قطر خط اصلي. درصورتي که انشعاب گرفته شده 90 درجه باشد آنرا Straight Tee يا «سه راهي مستقيم» مي نامند .اگر قطر انشعاب گرفته شده کمتر از قــــطر خط اصلي باشد آنرا « سه راهي کاهنده» يا Reducing Tee مي نامند.نوع ديگري از سه راهي که کـــــاربرد خاص دارد Bullhead مي باشد که در آن قطر فــــــرعي از قطر اصلي بزرگتر است و به ندرت مــــــــورد استفاده قرار مي گيرد.در سه راهي هاي کاهنده قطر انشعاب نمي تواند کمتر از نصف قطر لوله اصلي باشد.


CAP :

جهت مسدود سازي خطوط از CAP استفاده مي شود. اين اتصال نيز همانند ساير اتصالات در سه حالت BUTT WELD,SOCKET WELD,THREADED ساخته مي شود.

در صورتي که CAP  نوع پيچي از بيرون رزوه شده باشد آنرا پلاگ (PLUG) مي نامند.

کاهنده ها (REDUCER) :

      هنگاميکه بخواهيم دو لوله با قطرهاي متفاوت را به همديگر متصل نمائيم از REDUCER استفاده مي کنيم.کاهــــــــــــنده ها در دو فرم هم مرکز (CC:CONCENTRIC) و خارج از مرکز (ECC:ECCENTRIC) ساخته مي شوند.


              انواع ديگري از انشعاب گيري وجود دارد که به روش Bonney Forge ساخته مي شوند که عبارتند از WELDOLET,SOCKOLET,ELBOWLET .

در زير توضيح هر کدام از موارد فوق آمده است:

اتصال WELDOLET :

انشعابي روي لوله اصلي است که روي لوله قرار مي گيرد و يک انشعاب 90 درجه باندازه سايز لوله اصلي يا کوچکتر از خط اصلي مي گيرد.محدوده استفاده از اين نوع انشعاب براي ســــايز لوله هاي با NPS 8/3 اينچ تا ســــــــايز 60  اينچ مي باشد.اصطلاح WELDOLET  مخفف WELD OUTLET مي باشد.

اتصالات

شکل WELDOLET

اين انشعاب استاندارد سازي نگرديده است ولي از استاندارد ASME B31.3 مي توان کمک گرفت. معمولاً از متريال ASTM A 105-A 350 –A 182 جهت ساخت آن استفاده مي شود.

اتصالات

اتصال SOCKOLET :

 اين اتصال نيز همانند اتصال WELDOLET است با اين تفاوت که انشعاب فرعي با اتصال «ساکتي» به آن متصل مي شود. SOCKOLET نيز مخفف دو کلمه SOCKET OUTLET مي باشد.

اتصالات

 

محدوده استفاده از اين اتصال بسته به فشار کاري دارد و اندازه آن بر طبق استاندارد ASME B16-11 مي باشد. براي کلاسهاي تا سه هزار پوند اتصال از 8/1 اينچ تا 4 اينچ مي توان انشعاب گرفت و تا کلاس شش هزار از 4/1 اينچ تا 2 اينچ مي توان از آن استفاده نمود.

نوع پيچي آن (Threaded) نيز به شکل زير مورد استفاده قرار مي گيرد.

اتصالات

اتصال ELBOLET :

 يک انشعاب کاهنده که بر روي زانوئي ها ( شعاع بلند يا کوتاه) ايجاد مي کند.اين اتصال نيز در سه نوع Socket,Butt,Thread  ساخته مي شود.

 

اتصالات

 

انشعاب  LATROLET :

مشخصات اين نوع اتصال به شرح زير است :

انتهاي پخ شده طبق استاندارد ASME B16-25

براي نوع «ساکتي» از استاندارد ASME B 16-11

نوع Threaded طبق استاندارد ANSI B1-20-1


اتصالات پيچي (SCREWED) :

       اتصالات پيچي که در لوله کشي هاي ساختماني کاربرد وسيعي دارند معمولاً از جنس آهن نرم و چدن ساخته مي شوند.در کاربردهاي صنعتي نيز , اتصالات گالوانيزه کلاس 150و300 و شيرهاي در همين کلاس و در خطوط هوا و آب آشـــاميدني (INSTRUMENT AIR & POTABLE WATER) بکار مي روند.ولي بطور کلي اتصالات جوشي در سايت بر اتصالات پيچي ترجيح داده مي شود.در زير برخي از اتصالات پيچي توضيح داده شده است :

 

اتصال FULL COUPLING :

    جهت اتصال دو لوله رزوه دار به همديگر بکار مي رود.اين اتصال همچنين در لوله کشي «ساکتي» نيز به کار برده مي شود.نوع ديگري از اين اتصال REDUCER COUPLING است که دو لوله با شعاعهاي متفاوت را به همديگر متصل مي کند. اتصال NIPPLE نيز همين عمل را انجام مي دهد با اين تفاوت که عمل اتصال بين دو اتصال را برقرار مي کند.در زير تصويري از REDUCER COUPLING و HEXAGONAL NIPPLE نشان داده شده است :

 

 

اتصال TANK NIPPLE :

        جهت ايجاد يک انشعاب پيچي به روي مخازن با فشار پائين بکار مي رود.در سه گونه متفاوت ساخت و عرضه مي شود که يکي داراي دو سر رزوه و يک قسمت مياني بدون رزوه است, دومين نوع آن يک تکه لوله با رزوه پيوسته است، و در آخر نوع سوم آن يک تکه لوله با يک سر رزوه شده است.معمولاً طول اين اتصال 6 اينچ مي باشد.

 

اتصال THREDOLET :

     نوعي از اتصالات Bonny Forge است .جهت انشعاب گيري 90 درجه بوده و ساختمان آن شبيه WELDOLET,SOCKOLET است. بيشتر جهت انشعاب گيري از درپوش لوله ها وسرمخازن از نوع «سر تخت» آن استفاده مي شود.

 

 

اتصال SWADGED NIPPLE :

     يک اتصال کاهنده براي اتصال يک لوله بزرگتر و يک لوله با قطر کمتر بکار مي رود.از اين اتصال مي توان در موارد زير استفاده نمود :

اتصال لوله کشي پيچي به پيچي

لوله کشي پيچي به لوله کشي BUTT WELD

لوله کشي BUTT WELD به نازل پيچي روي تجهيزات

   روي نقشه نوع سرهاي SWAGE با علائم اختصاري بيان مي شود. که در جدول مقابل اين اختصارات آمده است.بطور مثال :

NIPPLE TBE SMLS SCH 80 L=75mm ASTM A53 GR.B/GALV

که نشان دهنده يک NIPPLE با دو انتهاي پــــــــيچي مي باشدو ديگر مشخصات نيز شامل «اسکچوئل»، طول و متريال است.

Plain both ends

Plain large end

Plain small end

Beveled both ends

Beveled large end

Beveled small end

Threaded both ends

Threaded large end

Threaded small end

Beveled one end

Plain one end

Beveled one end

P.B.E

P.L.E

P.S.E

B.B.E

B.L.E

B.S.E

T.B.E

T.L.E

T.S.E

B.O.E

P.O.E

B.O.E

اتصال UNION :

    در برخي موارد با توجه به دو سر رزوه بودن لوله ها واتصالات , موقع باز و بسته نمودن آنها , اتصالي لازم است تا خللي در اتصالات ديگر پديد نياورد. اين اتصال همان UNION است که امکان نصب آسان , جداکردن لوله ها, شيرآلات يا  اتصالات مخازن را در سيستم لوله کشي پيچي فراهم مي کند. UNION ها ممکن است بصورت ترکيبي با يک اتصال ديگر عرضه شوند. مانند UNION ELBOW  و UNION TEE ها

 

اتصال HEXAGON BUSHING :

      جهت اتصال يک لـــــوله به يک اتصال بزرگتر بکار مي رود. کاربرد عمده آن در اتصالات ابزار دقيق است.باتوجه به شکل ساده آن مي توان آنرا با يک سوراخ کاري و قلاويز زدن سوراخ ايجاد شده توليد نمود.اين اتصال در خطوط کم فشار بکاربرده مي شود. اتصالات ديگري همچون  زانوئيها سه راهيها از نوع پيچي نيز وجود دارد که از شرح آنها صرف نظر مي کنيم.

در حالت عادي رزوه هاي روي اتصالات داخلي مي باشند ,ولي چنانچه رزوه ها بر روي اتصال زده شوند اصطلاحاتي چون « نر و مادگي» به نام اين اتصالات اضافه مي گردد .

رزوه هاي روي اتصالات پيچي بر اساس ASME B 1.20.1 و API 5B استانداردسازي شده اند.عموماً دو نوع رزوه براي لوله و اتصالات تعريف مي شود : «همگرا» و «مستقيم».تعداد رزوه در اينچ هر دو نوع يکسان است .اکثر اتصالات پيچي داراي رزوه هاي همگرا مي باشند.رزوه همگرا با علامت اختصاري NPT که مخفف Taper Pipe Thread است,مشخص مي شود.نوعي از رزوه اصلاح شده موجب تداخل کامل رزوه ها (تماس فلز با فلز) مي شود و مانع نشتي از ميان درزهاي مارپيچ مي گردد که در اين صورت علامت مشخصه آن NPTR است. (Rigid Mechanical Joint for Railings)


علامت مشخصه رزوه هاي مستقيم نيزاست NPS  که مخفف Straight Pipe Thread

فلنج ها :

 

      در برخي موارد جهت اتصال لوله به تجهيز يا لوله به لوله از اتصال فلنجي استفاده مي شود.اين اتصال به جهت آساني نصب و جداشدن ، در مواردي کاربرد دارد که لازم است خط بصورت متناوب جهت بازديد يا تعمير باز و بسته شود . اتصال پمپ ها ، کمپرسورها،مبدلهاي حرارتي ، راکتورها و ... به خطوط لوله توسط فلنج هائي صورت مي گيرد که توسط استاندارد ASME B16.5 و API 6 B يکسان سازي شده است. يکي از مواردي که در فلنج ها اهميت زيادي دارد کلاس فشاري فلنج است. کلاس فشاري به سايز لوله ، فشار و دماي سيال درون خط ، خود سيال و مواردي از اين دست بستگي دارد ولي بطور کلي مي توان کلاس فشاري را بوسيله جدول زير به همديگر ربط داد :

جدول فلنجها

     ديگر مساله مهم در فلنج ها صورت فلنج (Flange Facing) است که به دليل آب بندي متفاوت کاربردهاي خاص خود را دارند. صورت فلنج مي تواند داراي شيار ، برجسته يا صاف باشد . در زير دسته بندي انواع فلنج ها بر حسب « صورت فلنج» آمده است :

 

Raised Face

Flat Face

Ring-Joint Face

Lap-Joint Face

Ring-Joint Face :

       جهت سرويس هاي با دما و فشار بالا بسيار مناسب است ولي گرانتر از بقيه نوع ها مي باشد. هر دو جفت فلنج که به هم متصل مي شوند ، از لحاظ شکل و اندازه يکسان هستند . يک رينگ نيز در شيار بين دو صورت قرار مي گيرد.يکي از مزيت هاي اين فلنج عدم برخورد دو صورت فلنج به همديگر است.

 

 

جدول زير ابعاد فلنج براي کلاس 150 را آورده است.

 ابعاد به ميليمتر است.

Size

Diameter of

raised portion

Pitch diameter

of groove

Depth

of groove

Width

of groove

Radius

at bottom

Approximate

dist. between

Flanges (mm)

Ring

number

NPS

K

P

E

F

r

1

63,5

47,62

6,35

8,74

0,8

4,1

R15

1 1/4

73,2

57,15

6,35

8,74

0,8

4,1

R17

1 1/2

82,5

65,07

6,35

8,74

0,8

4,1

R19

2

101,6

82,55

6,35

8,74

0,8

4,1

R22

2 1/2

120,7

101,60

6,35

8,74

0,8

4,1

R25

3

133,4

114,30

6,35

8,74

0,8

4,1

R29

3 1/2

154,0

131,78

6,35

8,74

0,8

4,1

R33

4

171,5

149,22

6,35

8,74

0,8

4,1

R36

5

193,5

171,45

6,35

8,74

0,8

4,1

R40

6

219,0

193,68

6,35

8,74

0,8

4,1

R43

8

273,0

247,65

6,35

8,74

0,8

4,1

R48

10

330,2

304,80

6,35

8,74

0,8

4,1

R52

12

406,4

381,00

6,35

8,74

0,8

4,1

R56

14

425,5

396,88

6,35

8,74

0,8

3,0

R59

16

482,6

454,02

6,35

8,74

0,8

3,0

R64

18

546,1

517,52

6,35

8,74

0,8

3,0

R68

20

596,9

558,80

6,35

8,74

0,8

3,0

R72

24

711,2

673,10

6,35

8,74

0,8

3,0

R76

 

Lap Joint  :

         هنگامي که بخواهيم يک خط را که جنس لوله آن Stainless Steel  يا مواد نظير آن که گرانقيمت هستند ، بوسيله فلنج به يک قسمت ديگر خط يا دستگاه اتصال دهيم  ، از نوعي از فلنج استفاده مي کنيم که به لوله اصلي جوش نشود و فقط تکه کوچکي بنام STUB END به لـــوله متصل مي شود و عمل fitting بتوسط فلنجي صورت مي گيرد که مي تواند از جنس کـــــــــــربن استيل باشد.درضمن خوردگي نيز در اين حالت پيش نمي آيد.ديگر کاربرد اين فلنج ها موقعي است که زاويه سوراخهاي تجهيز مشخص نباشد و بوسيله  چرخاندن اين فلنج مي توان آن دو را به همديگر متصل نمود.

 

Flat Face    :

         براي اتصال شيرها و اتصالات چدني و فلنج هاي غير فولادي پمپ ها از اين نوع فلنج استفاده مي گردد . همچنين براي خطوط فشار پائين (مانند : (Cooling Water –CWR,CWS   که نشتي زياد مهم نباشد نيز از اين نوع فلنج ها استفاده مي شود.جهت آب بندي اتصالات نيز از واشرهائي استفاده مي شود که قطر خارجي آنها برابر قطر خارجي فلنج است.اين واشر همچنين امکان اتصال دو قطعه را غير ممکن مي کند و در نتيجه امکان شکست قطعات نيز کاهش مي يابد.

 

Raised Face  :

        عمدتاً از اين نوع فلنج در پــــــروژه استفاده مي شود و داراي ارتفاعي برابر 16/1 اينچ براي فلنج هاي کلاس 150 و 300 و 4/1 اينچ براي ساير کلاسها مي باشد. واضح است که اين فلنج ها بصورت نر ومادگي توليد مي گردند.

نحوه اتصال فلنج به لوله :

 

فلنج ها از نظر نحوه اتصال نيز با همديگر متفاوتند و به دسته هاي زير تقسيم بندي مي شوند :

Welding Neck

Slip-On

Screwed

WELDING NECK  :

      جهت اتصال به اتصالات butt-weld يا نازل هاي تجهيزات و مخازن در دو نوع معمولي وبلند ساخته مي شود.به علت ضخامت کافي در جاهائي که دما زياد و تنش هاي برشي ، فشاري  و ارتعاشي وجود دارد بکار مي روند.

شکل سمت راست نوع معمولي و شکل سمت چپ نوع بلند است.

Slip-on :

      جهت فلنج اتصالاتي مانند زانوئيها به ديگر اتصالات فلنجي و يا فلنج لوله ها مناسب است . اين نوع فلنج مقاومت کمتري نسبت به شوک و ارتعاش دارد.مقاومت آن تحت فشار تقريباً يک سوم مقاومت فلنج Welding Neck مشابه مي باشد.

فاصله لوله تا انتهاي فلنج نيز همانند اتصالات Socket يک شانزدهم اينچ مي باشد.

 

Screwed/Threaded Flange   :

    اين فلنج ها نيز همانند اتصالات رزوه اي و پيچي است.

علاوه بر کاربردهاي بالا، فلنج ها جهت تغيير سايز خط نيز بکار مي روند.بنابراين دو نوع «فلنج کاهنده» و « فلنج افزاينده» نيز به دسته بندي هاي فلنج اضافه مي گردد.

     فلنج کاهنده در صورتي که اختشاش جريان مهم نباشد از اين فلنج جهت تغيير سريع سايز خط استفاده مي شود. ولي نبايد براي ورودي و خروجي دستگاههائي مثل پمپ از اين نوع استفاده کرد.

در مورد فلنج هاي افزاينده اتصال آن به دستگاههاي دواري همچون پمپ و کمپرسور مشکلي بوجود نمي آورد.

در برخي موارد حفره اي روي فلنج  بصورت زير ايجاد مي گردد تا از آن بعنوان Orifice استفاده نمود.شکل زير نمونه اي از welding neck orifice را نشان مي دهد.

    در برخي موارد نيز جهت انسداد لوله از نوعي فلنج استفاده مي شود که محل عبور جرياني ندارد ، به اين نوع فلنج نيز فلنج BLIND گفته مي شود.

      نمايش  نوع فلنج روي نقشه يا مدارک نامگذاري بوسيله کلاس فشاري ، نوع اتصال، نوع صورت فلنج و... صورت مي پذيرد. در زير چند نمونه از نامگذاريها آمده است :

1

FLANGE WN #150 8.74mm THK. RF ASME B16.47B ASTM A105

2

FLANGE WN #600 SCH 60 RF ASME B16.5 ASTM A105

3

FLANGE SW #150 RF ASME B16.5 ASTM A105

4

FLANGE SCRD #150 RF ASME B16.5 ASTM A105/GALV

5

FLANGE BLIND #300 RF ASME B16.5 ASTM A105

6

FLANGE LAPPED JOINT #300 RF ASME B16.5 ASTM A105

7

ORIFICE FLANGE WM/RF A105 #300 SCH 40

8

FLANGE RED WN #150 8.74mm THK. RF ASME B16.47 SR.B (SFC-2905) ASTM A105

SW : Socket Weld

SCRD : Screwed

WN : Welding Neck

RF : Raised Face

RED : Reduce Flanges

R(T)J : Ring (Type) Joint

 

        در اين نامگذاري بعد از اشاره به نوع فلنج ، کلاس فشاري و در برخي موارد ضخامت ذکر شده  و در انتها نيز متريال فلنج نوشته مي شود

Gaskets :

      Gasket ها يا واشرها جهت آب بندي مورد استفاده قرار مي گيرند. واشرهائي که جهت آب بندي فلنج هاي تخت (Flat Face) به Full-Face Type موسومند و گسکت هائي که براي فلنج هايRaised Face استفاده مي شود را Ring Type مي نامند. شکلهاي زير دو نوع از « گسکت رينگي» و نمونه اي از نوع Flat است.

     جنس مورد استفاده در گسکت ها معمولاً «آزبست» فشرده و يا  فلز غني شده از آزبست است.نوع دوم به خاطر اينکه در موقع باز و بسته کردن زياد آسيب نمي بيند بهتر است. انتخاب جنس واشر بستگي به نوع سيال خطوط و ميزان فشار و دماي آن دارد همچنين در مورد خورندگي سيال نيز دقت شود تا گسکت مناسبي انتخاب گردد.نوعي گسکت Flat نيز نيز بنام Spiral Wound داريم که قسمتي از آن بصورت فنري است.در زير شکل اين گسکت آمده است.

 در انتخاب نوع گسکت، سختي گسکت نيز مهم است.بطوريکه کارخانجات سازنده علاوه بر مشخصات گسکت ، سختي برينل هم ذکر مي گردد.استانداردهائي که در آنها در مورد گسکت و نحوه انتخاب آن توضيحاتي آمده است شامل ASME B16.21 & ASME B16.20  است.ASME B16.21 در مورد گسکت هاي غير فلزي است.اين استاندارد شامل جداول اندازه ، تولورانس گسکت ها براي فلنج هاي چدني است.


سوراخ پيچ در فلنج :

 

        تعداد سوراخ هاي پيچ و قطر آنها بستگي به سايز فلنج و کلاس فشاري آن دارد.محل قرارگيري سوراخ فلنـــج ها طوري است که چهار سوراخ در روي خطوط عمودي و افقي گذرنده از مرکز قرار نمي گيرند.زاويه بين خط مرکز و اولين سوراخ برابر است با 360 تقسيم بر دو برابر تعداد سوراخها و زاويه بين هر دو سوراخ نيز برابر 360 درجه تقسيم بر تعداد سوراخها است.

    بطور مثال اگر تعداد سوراخها 4 عدد باشد، زاويه بين خط افقي و اولين سوراخ برابر : 45=2*4/360 است و زاويه بين سوراخها 90 درجه است.در شکل مقابل آرايش 8 تائي را نمايش مي دهد.

با توجه به اينکه Stud bolt به راحتي باز و بشته مي شود اکثراً از اين نوع پيچ براي بستن فلنج ها در نظر گرفته مي شود .از مزيت هاي ديگر اين نوع پيچ اين است که با ساير پيچ هائي که در ساختمان تجهيزات ديگر استفاده مي شود متمايز است و در هنگام ساخت و نصب امکان اشتباه بستن اين پيچ به تجهيزات ديگر کاهش مي يابد..همچنين اين نوع پيچ در سايزهاي مختلف يافت مي شود. محاسبه طول پيچ بوسيله فرمول زير صورت مي گيرد.

 

 

L=2(S+He+Hf+x)+Hg

S : طول آزاد برابر دو يا سه برابر قطر «پيچ رزوه »

He : ضخامت مهره

Hf : ضخامت فلنج

Hg : ضخامت gasket

x :ارتفاع قسمت       Raised Face

 

استاندارد های مربوط به لوله کشی (پایپینگ )  :

· استاندارد API

·The American Petroleum Institute (API) :

The Standards referred by Piping Engineers are :

API 5L - Specification for Line Pipe

API 6D - Pipe Line Valves, End Closures, Connectors and Swivels

API 6F - Recommended Practice for Fire Test for valves

API 593 - Ductile Iron Plug Valves - Flanged Ends

API 598 - Valve Inspection and Test

API 600 - Steel Gate Valves

API 601 - Metallic Gaskets for Refinery Piping

API 602 - Compact Design Carbon Steel Gate Valves

API 604 - Ductile Iron Gate Valves - Flanged Ends

API 605 - Large Diameter Carbon Steel Flanges

API 607 - Fire Test for Soft Seated Ball Valves

API 609 - Butterfly Valves

API 1104 - Standard for Welding Pipeline and Facilities

·  استاندارد ASME  و ANSI      

·American National Standard Institute (ANSI) and The American Society for Mechanical Engineers (ASME) :

ANSI B 31.1 - Power Piping

ANSI B 31.2 - Fuel Gas Piping

ANSI B 31.3 - Process Piping

ANSI B 31.4 - Pipeline Transportation System for Liquid Hydrocarbon and other Liquids

ANSI B 31.5 - Refrigeration Piping

ANSI B 31.8 - Gas Transmission and Distribution Piping System

ANSI B 31.9 - Building Services Piping

ANSI B 31.11 - Slurry Transportation Piping System

ANSI B 31.G - Manual for determining the remaining strength of corroded piping - A supplement to ANSI B31

استاندارد(PROCESS PIPING)  ASME B31.3 :

بطور کلی این استاندارد مجموعه ای از ضوابط و قوانینی است که هر طرح لوله کشی که بر اساس این استاندارد طراحی می شود  باید این ضوابط را رعایت کند . این استاندارد شامل بخش های متعددی از جمله ضوابط طراحی ، متریال ، مونتاژ ، تست و بازرسی های فنی است که در مواردی به استاندارد های دیگر نیز ارجاع داده شده است ، این بدین معناست که استاندارد B31.3 به تنهایی همه موارد را در بر نمی گیرد و فقط حداقل های یک سیستم لوله کشی را بیان می کند.

این استاندارد در مورد نحوه طراحی هیچ دستورالعملی ارایه نمی دهد و تنها با ارایه فرمول ها و معادلات سعی در آسان نمودن کار طراحی دارد.

تفاوت ASME B31.1 (POWER PIPING) و ASME B31.3 (PROCESS PIPING) :

استاندارد B31.3 از ضریب اطمینان 1 الی 3 استفاده می کند  در حالیکه ضریب اطمینان در B31.1 بین 1 الی 4 است. بطور کلی طرح هایی که بر طبق استاندارد B31.1 طراحی شده اند عمری در حدود 40 سال داشته اند در حالیکه این زمان در طرح های با طراحی B31.3 به 20 الی 30 سال کاهش می یابد.

حق تعیین اینکه کدام استاندارد برای نصب لوله کشی مناسب است با کارفرما می باشد . علاوه بر دو استاندارد ذکر شده ،استانداردهای بخش B31  مانند ASME B31.4 , ASME B31.5, ASME B31.8 نیز بستگی به کاربری آنها می تواند توسط کارفرما انتخاب گردد تا طراح بر آن اساس طراحی خود را انجام دهد.



© Copyright 2013 IranEtesal.com All Rights Reserved. | Powered by : HomaNic.com | Developed by :