بررسی لوله کشی خطوط فشار قوی و اصول آن- در 45 صفحه-docx

دسته بندي : فنی و مهندسی » مکانیک
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 Standards in Mechanical Engineering
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 :

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
سايز ، طول و ضخامت لوله ها :
لوله ها در سايزهاي مختلف از قطر 2/1 اينچ تا 80 اينچ عرضه مي گردند. سايزهاي 8/1 تا 2/1 معمولاً براي سرويس خطوط ابزار دقيق مورد استفاده قرار مي گيرند. سايزهاي 4/3 تا 2 اينچ نيز جهت استفاده در مبردها کاربرد دارند. اندازه 2/1 اينچ جزء سايزهائي است که بسيار زياد مورد استفاده قرار مي گيرد.

سايزهاي ۴/۱ ۲،۱/۱ ۲،۲/۱ ۳،۲۲و۲۶ جز در مواردي که اتصال به Equipment داشته باشيم ، توصيه نشده است و بايد بلافاصله پس از لوله متصل شده به دستگاه ، نسبت به تغيير اندازه به يک سايز بالاتر اقدام گردد. سايز ۲/۱ ۲ ممکن است براي اتصالات Fire Hydrants و شير کنترل استفاده گردد.

معمولاً لوله ها در طولهاي 6 يا 12 متري توليد مي شوند. وزن لوله و قطعات نيز بر حسب قطر لوله ويا مشخصات اتصالات در جداولي ارائه مي گردد.

سايز لوله ها بر حسب NPS ( Nominal Pipe Size) يا سايز نامي بيان مي شود .همچنين بر اساس استاندارد ASME لوله در سه کلاس ضخامتي توليد مي شود :

3- Double Extra Strong
2-Extra Strong ( XS)
1-Standard (Std)
استاندارد ملي آمريکا دسته بندي ديگري کرده و ضخامت را برحسب Schedule Number بيان مي کندو مشخصات ابعادي لوله را بر حسب قطر خارجي و SCH را ارائه مي کند:
 
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
Tensile Strength
240
35,000
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
415