اصول اولیه پایپینگ

مقدماتی بر اصول پایپینگ (Preliminary Piping)

لوله کشی در زمینه های مختلف صنعتی کاربرد دارد مثلا در کارخانه هایی که برای تامین و راه اندازی یک فرایند شیمیایی خاص مثل تصفیه خانه ها، پالایشگاه و… میباشند.

استانداردهای مرتبط ،برای واحد های پالایشگاهی و پتروشیمی عبارتند از:

۱-Process Piping   ANSI B31.3

۲-Power Piping  ANSI B31.1

لوله کشی فرایندی جهت انتقال سیالات بین واحدهای ذخیره و واحدهای فرایندی و دیگر واحدها استفاده می شود.

لوله کشی سرویس، جهت انتقال بخار، هوا، آب و غیره جهت فراهم آوردن امکانات جهت انجام فرایند به نحو مطلوب

استفاده میشود. به لوله کشی سرویس ذکر شده اصطلاحا ، Utility piping  میگویند.

برنامه ریزی، طرح و ساخت یک (Plant)

 

هنگامیکه یک کارفرما تصمیم به ساخت یک Plant جدید، یا توسعه یک Plant موجود را میگیرد، اقدام به استخدام یک شرکت مهندسی  طراحی ،جهت کارهای طراحی و ساخت نموده، یا در صورتیکه بخش مهند سی شرکت مزبور بزرگ با شد خود اقدام به طراحی و کنترل پروژه می کند و جهت اجرای کار از یک یا چند پیمانکار   استفاده می کند. طراحی و ساخت یک Plant صنعتی مسئولیت پیچیده ای  است که معمولا توسط شرکتهای متخصص به صورت مشاور صورت میگیرد.

اقلام مورد نیاز Piping :

۱-لوله (Pipe) :

لوله ها از اصلی ترین قسمت ها و اجزا میباشند که باعث پیوند بین دستگاهها و ایجاد مسیر میشوند. لوله ها معمولا توسط  سایز نامی لوله یا NPS و ضخامت جداره برحسب  Schedule No. میباشد.

لازم به ذکر است در مقاله تعاریف لوله و تیوب به طور کامل این بخش شرح داده شده است.

انتخاب نوع و جنس لوله بستگی به شرایط قرار گیری در آن سرویس ازجمله (نوع فرآیند،کلاس کاری،درجه حرارت و فشار) را خواهد بود.

متریال سلکشن (Material Selection)یکی از مهمترین وظائف مهندس فرآیند میباشد.

نحوه انتخاب جنس لوله بر حسب سرویس مورد نظر نیز در استاندارد ANSI به صورت جدولی ذکر گردیده است (جدول ذیل).

لوله ها معمولا در طول ۶ یا ۱۲ متر تولید میگردند. اگر انتهای طول این لوله صاف باشد آنرا Plain End or PE گویند.اگر پخ در انتهای آن اجرا شده باشد (برای جوشکاری) به آن  Bevel End or BE گویند و در صورتیکه رزوه اجرا شده باشد به آن Threaded & Coupled or T&C گویند.

روشهای اتصال لوله:

روشهای اتصال که برای اغلب لوله های کربن استیل و استینلس استیل بکار میرود عبارتند از:

۱-Butt Welded (جوش لب به لب)

۲-Socket welded(جوش ساکتی)

۳-Screwed(پیچی)

۴-Bolted Flange (فلنج پیچی)

۵-Bolted Quick Coupling(کوپلینگ پیچ دار)

اتصالات Butt Welded برای سایز های بزرگتر از ۲ اینچ بکار میرود. این روش برای لوله های قطور از نظر اقتصادی بسیار حائز اهمیت است.

اتصال Socket Weld  معمولا برای سایزهای کوچکتر از ۲ اینچ بکار میروند. این روش در این سایزها آب بندی آنها را تضمین میکند. این یک فاکتور با ارزش به هنگام انتقال سیالات مشتعل شونده، سمی یا رادیواکتیو میباشد.

اتصالات فلنجی پیچ دار جهت اتصال به مخازن و تجهیزات فلنج دار، شیرآلات و خطوط فرایندی که نیاز به تمیز شدن متناوب دارند، بکار میروند.

اتصالات Piping Fitting

اتصالات از اجزاء مهم Piping  بوده که به بطور کامل آنها را بررسی و شرح خواهیم داد.ضمنا Fittings برای تغییر مسیر فرآیند،تغییر قطر لوله،انشعاب از لوله اصلی و ….. استفاده می شوند.

۱-Elbow (زانو)

زانوها جهت تغییر مسیر لوله بکار میروند .حالت استانداردی معمول آنها در دو زاویه ۴۵ و ۹۰ و ۱۸۰ درجه است.اگر OD=R باشد ،آنرا Short Reduce Elbow یا S.R.E گویند و اگر R=1.5*OD باشد به آن Long Reduce Elbow و یا L.R.E گویند.

۲-TEE (سه راهی)

سه راهی ها وسایلی هستند که برای انشعاب گیری و در بعضی موارد جهت تغییر مسیر سیال در لوله ها بکار میروند. این سه راهی ها دارای دو قسمت اصلی اند: ۱- Header و ۲-Branch

چهار نوع TEE (سه راهی) وجود دارد:

۱-Equal Tee در این نوع سه راهی هر سه سر یک سایز را دارا میباشند.

۲-Reducing Tee ،در این نوع سه راهی قطر انشعاب از قطر اصلی کوچکتر است. نکته ا صلی در مورد این سه راهی های کاهنده این ا ست که معمولا قطر انشعاب نمی تواند کمتر از نصف قطر لوله اصلی باشد. مانند Tee6*4 .

۳-Equal Lateral Tee این نوع سه راهی همانند ایتم شماره ۱ بوده با این تفاوت که زاویه بین انشعاب و اصلی دیگر ۹۰ درجه نمیباشد. این نوع سه راهی ها در واقع امکان انشعاب گیری با زوایای دلخواه را در جاهائیکه مقاومت کم در برابر جریان اهمیت دارد، ایجاد میکند.

۴-Reduce Lateral Tee ،این نوع سه راهی همانند آیتم ۲ بوده با همان تفاوت زاویه ای فیمابین انشعاب و قطر اصلی که ۹۰ درجه نمیباشد.

استاندارد مرتبط با سه راهی ها (Tee) میتوان یافت ANSI/ASME B16.11 میباشد.

۳-Cross(چهار راهی)

چهارراهی ها وسایلی برای انشعاب دادن میباشند.چهارراهی ها هم به صورت Equal و هم به صورت Reduce میسازند.  موارد عمومی کاربردشان جاهایی است که با کمبود فضا و جا روبرو هستیم، میباشد.

۴-Reducer (کاهنده)

وسایلی هستند که جهت اتصال دو لوله با قطرهای مختلف بکار می روند. اگر قرار باشد یک لوله با قطر بزرگ را به یک لوله با قطر کوچک اتصال دهیم به آن Reducer گویند. واگر بخواهیم یک لوله کوچک را به یک لوله بزرگ اتصال دهیم به آن Expander میگوییم.

Reducers خود به دو دسته تقسیم بندی میگردند که عبارتند از :

۱-Concentric Reducer (کاهنده هم مرکز) : که محور ورودی و خروجی یکی میباشد و در واقع Reducer از دو طرف به یک اندازه کاهش قطر میابد. برای مثال در Safety Valves بیشتر از این نوع کاهنده ها استفاده میشود.

۲-Eccentric Reducer (کاهنده غیر مرکز) : که محور ورودی وخروجی یکی نمیبا شد و در واقع Reducer از یکطرف شروع به کاهش قطر میکند.برای مثال در پمپها قبل از پمپ، در قسمت Suction در صورت استفاده از کاهنده ها از این نوع  Reducer  اسیتفاده میشود.

۵-Swage Nipple :

برحسب نوع، این اتصال برای دو مورد کاربرد دارد. همانطور که می دانیم اینها وسایلی هستند که برای اتصال دو لوله با سایزهای مختلف در سایزهای ۲ اینچ و کمتر بکار میروند.

۶-Couplings ( کوپلینگها) :

از این و سایل معمولا برای اتصال لوله های کوچکتر از ۲ اینچ استفاده میکنند.در واقع سیستم کاربری این اقلام در Socket Welds و Thread استفاده میشود و بسته به کاربرد آنها به دو صورت  Half Coupling و Full Coupling بکار میروند.

استاندارد مورد استفاده برای این اقلام ANSI/ASME B 16.11 است.

۷-Union

معمولا جهت نگهداری و اتصال استفاده میشود. این یک اتصال پیچی طراحی شده برای استفاده در سیستم های Socket Welded  میباشد.

۸-Bushing (بوشینگ) :

یک و سیله اتصال کاهنده ا ست که جهت اتصال یک لوله کوچکتر به یک نازل یا اتصال پیچی

بزرگتر بکار میرود. کاربرد عمده آن در اتصالات ابزار دقیق است. با سوراخکاری و قلاویزکاری قطعات فرج شده  می توان اتصالات کاهنده را به هر میزان کاهندگی تولید نمود. این ابزار در خطوط  پر فشار بکار نمیروند. انواع آنها بر اساس شکلشان مانند Round و Hexagonal و …. تقسیم میشوند.

۹-  Olets(اولتها) :

 و سایلی برای انشعاب گیری هستند. (انشعابات ۹۰ درجه یا عمود بر لوله اصلی) .بطور کلی از Olets وقتی که سایز (قطر) لوله انشعاب کمتر از نصف قطر لوله اصلی میباشد استفاده میگردد.

Olets کلا به چهار دسته Weldolet ، Sockolet ، Threadolet،Sweepolet تقسیم میشوند.

۱۰-Latrolet :

اقلامی مانند Olets هستند ،با این تفاوت که انشعاب تحت زاویه ۴۵ درجه گرفته می شود.

۱۱-Flange (فلنج) :

یکی از اجزاء مهم Piping هستند. از نظر جنس فلنج ها مانند لوله دارای یک متریال مشخص می با شند و آنها می توانند کربن استیل, مونل و … با شند. فلنج ها میتوانند مانند لوله ها در حالت Butt Weld ، Socket weld ، Thread به لوله ها اتصال پیدا کنند.انواع آنها عبارتند از :

۱۱-۱-Welding Neck Flange : این فلنج ها برای مکانهایی با دمای زیاد،تنشهای برشی و فشاری با  ارتعاش بالا  مناسب میباشند.

۱۱-۲-Flange Slip-on :

این فلنجها مقاومت کمی نسبت به شوک و ارتعاش دارند.هم مرکز کردن اینگونه فلنجها آسانتر از فلنجهای Welding Neck است.

۱۱-۳-Reducing Flange (فلنجهای کاهنده) :

این نوع فلنجها برای تغییر سایز مناسب میباشند. اما در حالتیکه انتقال سریع جریان باعث توربولانس ناخواسته گردد،مانند پمپها نباید مورد استفاده قرار گیرد. فلنجهای کاهنده در نوع غیر هم مرکز نیز وجود دارد.

۱۱-۴-Expander Flange (فلنجهای افزاینده) :

مشابه با فلنجهای Welding Neck بوده اما به یک لوله بزرگترمتصل میگردد.و لوله را به یک یا دو سایز بزرگترتبدیل میکند.

۱۱-۵-Lab-Joint Flange: در صورتیکه از لوله های گران قیمت مانند S.S استفاده میشود،استفاده از این نوع فلنجها اقتصادی می باشد.زیرا میتوان فلنج را از جنس کربن ساخت و فقط قسمت Stub End را از جنس لوله تهیه و استفاده نماییم.

۱۲-Cap (درپوش) :

برای مسدود کردن انتهای لوله بکار می رود.

 نویسنده مقاله: مهندس یوسف امامی