مقاله متالورژی

مقدمه

لوله کشی در صنعت- صنایع دریایی و انتقال سیالات و مواد و مصارف شهری کاربرد زیادی دارد که نمونه کاربردی آن عبارتند از:

1) انتقال آب

2) بخار و هوا

3) نفت- گاز

4) فاضلاب انسانی و صنعتی

از لوله کشی که به صورت خطوط نمیباشد استفاده میگردد و آیتم مهم در لوله کشی توزیع و پروژههای عمرانی برای ساختمانهای تجاری، بیمارستانها، خانههای مسکونی و مدارس و غیره که اکثراً برای انتقال آب و گاز و جمع آوری فاضلاب میباشد. در لوله کشی کشتیها از فرآیند پیچیدهتری برخوردار میباشد و اتصالات آن از کربن استیل جوشی یا پیچی میباشد و برای شروع کار از اطلاعاتی مانند محل پروژه، فرآیند پروژه، میزان تولیدات، معیار و استانداردهای طراحی، جزئیات و شرایط مورد نظر.

لوله های فرآیندی

معیار طراحی و استفاده لولهها توسط قطر خارجی و ضخامت دیوارهها و جنس آن بستگی دارد و اندازه و طول لولههای در استاندارد ANSI که ضخامت از 8/1 تا 80 اینچ بیان شده و اندازه لولهها از تا 24 اینچ مورد استفاده قرار میگیرد و طول آن در 6 و 12 میباشد و استاندارد بوده از طریق موسسههای آمریکایی جدول بندی و اعلام میگردد.

جنس لولهها اغلب به صورت فولاد تولید میشود که به دو صورت میباشد:

1) لولههای درزدار: به وسیله اتصال پلیتهای خم شده

2) لولههای بدون درز: به صورت الکترونیک توسط قالبهای مختلف تولید میشود.

در مورد شرایط کارکرد لولههای فولادی از نظر فشار- دما و مقدار خوردگی از استانداردهای API و ASTM استفاده میشود. از لولههای آهنی از چدن و یا داکتیل چدن استفاده میشود.

متالورژی

دیگر لوله های فلزی

لولههای پلاستیکی برای انتقال سیالاتی که خوردگی بالایی دارند مانند ترکیبات شیمیایی و با مواد اسیدی میباشد و جنس آن عبارتند از:

1) پلی پروپیلن و پلی اتیلن (PE)

2) پلی بوتیلن (PB)

3) پلی وینیل کلراید (PVC)

4) اکریونیتریل بوتادین استرین (ABS)

روشهای اتصال لوله های فولادی و ضد زنگ فولادی عبارتند از:

1- جوش لب به لب

2- جوش سوکتی

3- پیچی

4- فلنج پیچ دار

5- کوپلینگ پیچ دار

اتصالات فیتینگها برای

اجزاء مورد استفاده در جوشکاری لب به لب

محل استفاده برای اکثر کاربردهای لوله کشی و فرآیند و خطوط سرویس به کار برده میشود.

مزایا: کاراترین روش برای قطرهای بزرگ و فیتینگها که یک اتصال قابل اطمینان و آب بند ایجاد میکند.

معایب: ممکن است برخی قسمتهای جوش وارد مسیر سیال شده و بر الگوی جریان تأثیر بگذارد.

روش ایجاد اتصال: انتهای لوله ماشین کاری شده و یخ زده شود اتصالات نیز باید دارای یخ باشد دو قطعه در راستای هم و در فاصله مناسب خال جوش خورده و سپس تمام اتصالی را جوش پیوسته ایجاد میکنیم.

اتصالات زانویی و مایترها و فلنجها در سیستم جوش لب به لب

1- زانویی: باعث تغییر 45 و 90 درجه جهت لوله میشود.

1- زانوییهای کاهنده: حتی برای تغییر 90 درجه مورد استفاده قرار میگیرد اما قطر دو طرف یکی نیست.

2- برگشت: بازگشت جریان به اندازه 180 درجه و در حالتهای LR و SR برای کوپلهای حرارتی و هوای مخازن و ... مورد استفاده میباشد.

3- خمها: برای کمانی کردن لولههای مستقیم به کار میرود.

4- کاهنده و افزاینده: برای اتصال دو لوله با قطرهای مختلف

5- سوئیچ: این اتصال از یک طرف لب به لب و از طرف دیگر پیچی یا سوکت میباشد.

مایترها: به عنوان فیتینگ شناخته نمیشود و از لوله ساخته میشود.

فلنجها

اتصالات جهت انشعاب گیری از مسیر

1) این حالت به صورتی است که یک لوله به طور مستقیم به کناره لوله اصلی جوش داده میشود.

2) سه راهی با جوش لب به لب: برای ایجاد شاخه با زاویه 90 درجه از مسیر اصلی که در سه راهی مستقیم قطر شاخه با قطر لوله اصلی برابر است و سه راهی کاهنده دارای شاخه کوچکتر از مسیر اصلی میباشد.

3) Weldolet: برای ایجاد شاخه 90 درجه در سایز برابر یا کوچکتر بر روی لوله مستقیم میشود.

4) چهار راهی (cross): که به صورت مستقیم سایر برابر یا کاهنده میباشد.

5) Lateral: این هم به صورت مستقیم و کاهنده میباشد.

6) Shapodnipple: در زوایای 45 و 90 درجه و احتیاج به تقویت کننده دارد.

7) Cap: برای مسدود کردن انتهای لوله

8) سرپوشهای تخت

9) Ellipsoidal or Dished heads برای مسدود لولههای بزرگ مانند مخازن

اجزاء مورد استفاده در لوله کشی با جوش سوکت

محل استفاده: برای خطوط انتقال مواد اشتعال زا، سمی، خورنده و گران قیمت که عدم نشتی مهم باشد.

مزایا:

1) هم مرکز کردن و تنظیم خطوط لوله کوچک آسانتر است.

2) فلز چون وارد لوله و جریان سیال نمیشود.

3) اگر به طور صحیح ساخته شود هرگز نشتی ندارد.

معایب:

1) فاصلهای به اندازه اینچ دارد که باعث به تله افتادن مایع میشود.

2) در ارتعاشات بالا و خوردگی زیاد باشد مورد استفاده قرار نمیگیرد.

روش اتصال: انتهای لوله باید تخت باشد و سپس در درون اتصالات شیر، فلنج و ... قرار میگیرد و دور آن جوشکاری فیلت انجام میشود.

1) Fullcoupling

2) کاهنده

3) Reducer Insert

4) union

5) Swaged Nipples

6) زانویی Elbow: برای تغییر 45 و 95 درجه

7) فلنجهای Socket- Welding

8- اتصالات انشعاب گیری در سیستمهای سوکتی

9- اتصالات جهت انشعاب گیری از مخازن یا خطوط اصلی

* Half Coupling

* Coskolet برای 90 درجه

* Socket Welding Elbolet

* Socket Welding Latorlet (45 درجه)

* Nipolet

* Stub- in

* Socket Welding Cap

تجهیزات مورد استفاده در سیستمهای لوله کشی پیچی

محل استفاده: برای خطوط سرویس و پروسههای کوچک

مزایا:

1) به سادگی توسط لوله و فیتینگها در سایت ساخته میشود.

2) خطری آتش سوری با جوشکاری را کم میکند.

معایب:

1) اگر فرسودگی و خوردگی باشد و ارتعاش داشته باشد مجاز به استفاده نیست.

2) امکان نشتی دارد.

3) ممکن است جوشکاری آب بندی نیاز داشته باشد.

4) مقاومت لوله به دلیل ایجاد رزوه بر روی آن کاهش مییابد.

اتصالات فلنجی پیچی

اتصالات اشنعاب گیری در سیستمهای پیچی:

1) سه راهی (TEE) مستقیم یا کاهنده

2) Lateral

3) چهار راهه

انشعاب گیر پیچی از مخزن یا لوله اصلی

1) Half Coupling

2) Full Coupling

3) Thredolet

4) Threded Elbolet

5) Threaded Latrolet

6) Threade Nipolet

7) Stup in

سرپوشها

1) Cap برای بستن انتهای لوله

2) Barstockplug انتهای رزوه دار فیتینگها را مسدود مینماید.

انواع پرداخت و صورتهای فلنج

1) سطح بالا آمده

2) سطح با واشر حلقوی

3) فلنج با سطح صاف

4) فلنج با اتصال روی هم

سوراخ پیچ در فلنجها: سوراخهای پیچ در فواصل مساوی از هم قرار دارند و تعداد سوراخ آن قطر دایره پیچ و سایز سوراخ مشخص میکند.

پیچهای فلنج

مزیت استفاده از پیچهای میلهای

1) در صورت زنگ زدگی و خوردگی راحت باز میشوند.

2) در عملیات میدانی به سادگی از بقیه قابل تمایز است.

3) پیچهای میله در سایزها و جنسهای غیر معمول از میلگرد میتوان استفاده کرد.

دندانههای پیچ هم اینچ:

1) NU: در این مدل انتخاب ریشههای صاف یا گرد شده اختیاری است.

2) UNR: دارای پایههای ریشه دندانه گرد و فقط برای دندانه خارجی بکار میرود.

انواع رزوه

معرفی پیچها

مثل کلاس- نوع دندانه- تعداد دندانه در اینچ- قطر

پیچ

مهره

واشرها: برای آب بندی بین دو سطح برای جلوگیری از نشت جریان بکار میرود.

انتخاب واشر براساس معیارهای زیر است:

1) دما: فشار خوردگی سیال

2) نیاز به باز کردن مداوم فلنج برای تعمیر و نگهداری

3) شرایط محیطی کارکرد

4) قیمت تمام شده

و برای اجزاء مختلف مدار لوله کشی به صورت الکتریکی از یکدیگر عایق شوند در این شرایط در اتصالات فلنجها از واشر عایق الکتریسیته استفاده میشود.

سرپوشهای موقتی برای خط لوله

1) سرپوشهای IN-LINE: این سرپوشها برای تغییر در فرآیند و تمیز کردن لولهها برای جلوگیری از آلودکی و انجام تعمیر و نگهداری دورهای برای جلوگیری از نشتی مواد سمی و آتش زا

انواع ویژه آن:

1- برای فلنجهای ring- Joint

2- صفحه عینکی (Spectacle- plate)

2) سرپوش انتهای لوله و خروجی مخازن: این سرپوشها از فلنجهای کور (Blind flange) با واشر تخت یا اتصالات رینگی و سرپوشهای T-bolt سرپوشهای Welded- on با درهای لولایی

اتصالات و کوپلینگهای سریع

1) اتصال سریع:

الف) نوع اهرمی با بستهای اهرمی دو تایی

ب) نوع پیجی با گیره مهرهای که استفاده معمل این دو جهت اتصالات موقت به تانکهای ماشینی، کامیونها یا مخازن میباشد.

2) کوپلینگهای سریع پیچی: این اتصالات بر حسب شرایط سرویس و نوع اتصالات و واشر به صورت دائمی و موقتی مورد استفاده قرار میگیرد.

کوپلینگهای لوله و اتصالات شیار دار

این اتصالات توسط شرکتهای آمریکایی در لولههای چدنی و پلاستیکی و یا فولادی که با سرهای شیاردار و یا بستهای Victaulic جهت سر لوله با جوش یا سیمان ساخته میشوند. این اتصالات با سرهای شیار دار مانند: فرانویی، تمام سه راهیها، چهار راهی، کاهندهها و غیره

مزایا:

1) نصب و جدا شدن سریع

2) امکان مقداری انبسار و تغییر جهت در اتصالات

3) مناسب برای اکثر کاربردها

کوپلینگهای بوشی فشاری

برای هوا، آب، روغن و گاز به کار میرود.

مزایا:

1) نصب و جداسازی سریع

2) امکان داشتن انبساط و تغییر در جهت اتصالات

3) عدم نیاز به پرداخت سر لولهها

اتصالات انبساطی و لوله کشی قابل انعطاف

این اتصالات رابطه مستقیم با دما در شبکه لوله کشی و مهار ارتعاشات استفاده میشود. در لوله کشی انعطاف پذیر در بعضی مواقع برای پر کردن و یا خالی کردن تانکرها و واگنها و غیره که به صورت فصل گردان یا توپی که لرای اتصالات موقتی برای مهار ارتعاشات و جابجایی استفاده میشود.

جداکنندهها: برای جداسازی قطرات دریل جریان گازی میباشد مانند جداسازی قطرات روغن از هوا یا قطرات آب

صافیها: ذرات جامد با سایز 02/0 تا 5/0 اینچ را جمع آوری و عمل جداسازی را با عبور جریان از تور صافی صورت میگیرد.

توریها: صافیهای ساده که قبل از مکش پمپ یا کمپرسور استفاده میشود که مواد جامد در داخل لولهها را جمع آوری کرده و این توریها به صورت موقت میباشد.

Driplegs: از لوله و اتصالات ساخته میشود و وسیلهای ارزان جهت جمع آوری مایع کندانس شده میباشد.

تقویت کنندهها: یک تکه فلز اضافی در حل انشعاب گیری از جدار لوله یا مخزن میباشد افزودن فلز موجب جبران تضعیف ساختاری در اثر وجود سوراخ میگردد.

تجهیزات ساپورت بندی لوله کشی

الف) ساپورت لوله: جهت ساپورت کردن لوله از ناحیه زانویی میتوان از ساپورتهای شناخته شده از ورقهای مازاد، لوله و قطعات فولاد ساختمانی باشد.

ب) انواع ساپورتها

1) RESTING: از فولاد یا قولاد و بتن مهار میشود.

2) HANGER: جهت معلق نگهداشتن لوله

3) ANCHOR: یک ساپورت سخت برای مهار حرارت و ارتعاشات

4) TIE: ترکیبی از یک یا چند مفتول

5) DUMMYLEN: یک قطعه طولی برای ساپورت یک زانویی

6) GUIDE: برای جلوگیری از تغییر مکان جانبی لوله

7) SHOE: جهت کاهش تنش ناشی از اصطکاک خطوط

8) SADDLE: مقاومت در برابر حرکت طولی و پیچشی

9) SLID PLATE: در برابر تنش مکانیکی و تغییرات حرارتی

10) Spring hanger: این ساپورتها اجازه تغییر طول در اثر حرارت را داده و معمولاً جهت عمودی استفاده میشود.

11) HANGER: شامل اجزاء فنر کوچکی و مکانیزم اهرمی

12) HANGER: فنر کوپلی در یک محفظه که وزن لوله کشی بر روی فنر فشرده شده قرار میگیرد.

13) Algdraulic Dampener, Shok, Snubberor: یک میله که یک سر آن به لوله کشی و سر دیگر آن به فولاد ساختمانی که قابل انبساط و انقباض میباشد.

14) Swag Brace or Swadg Arregtor: یک فنر مارپیچ در یک محفظه میباشد که بین لوله کشی و یک چارچوب میباشد که وظیفه آن دفع ضربات حاصله از ارتعاشات و امواج است.

ج) جوشکاری به لوله:

1) اتصال Hanger به فولاد ساختمانی و غیره

2) اتصال به لوله

3) ساپورت بندی لوله

شیرها

عملکرد شیرها: عملکرد شیرها بر حسب شیرهای کاملاً باز یا بسته و یا در حسب قابل تنظیم و یا نوع کارکرد آن در سیالات میباشد.

قسمتهای مهم در انتخاب شیر در کاتالوگ:

1) دیسک و نشیمنگاه

2) دسته

3) بدنه و درپوش

4) اپراتور

Disc: قسمت متحرکی که تأثیر مستقیم در جریان میگذارد را Disc مینامند.

Seat: قسمتی که غیر متحرک است نشیمنگاه

Port: یا درگاه ماکزیمم دریچهای است که میتوان بیشترین دبی را عبور دهد.

در کل دستگاهها میتوانند به صورت اتوماتیک- مکانیکی- دستی- هیدرولیکی و غیره حرکت داده شود.

دسته steam

انواع شیرها

1) شیرهای نوع دروازهای

2) برای تنظیم جریان

3) برای جلوگیری از برگشت جریان (یک طرفه)

4) شیرهای کنترل و تنظیم کننده فشار

فصل 3

A- توانایی مورد نیاز در طراحی و مسئولیتهای طراح عبارتند از:

1) توانایی داشتن بکارگیری منطق و خلاقیت

2) شناخت از فرآیندی که آن Plant به منظور آن طراحی میگردد.

3) دانش اطلاعات در مورد نحوه تعمیرات و نگهداری تجهیزات و جدول زمان بندی و استاندارد

4) توانایی خلق و طراحی با رعایت کلیه موارد ایمنی قابلیت ساخت و هزینه معقول و منطقی

5) شناخت کامل از دیگر بخشهای پروژه

6) توانایی ایجاد اسناد و مدارک واضح و دقیق در کلیه مراحل کاری

7) توانایی دفاع از طراحی به عمل آورده در زمان اختلاف نظر

B. کارکرد اساس و وظایف طراح

1) تعیین مکان همه تجهیزات

2) طراحی محلهای قرارگیری نازلهای تجهیزات

3) طراحی همه سازههای فلزی و بتنی و راه پلهها و سکوهای مربوطه و نربانهای دسترسی به تمام تجهیزات در زمان تعمیر و نگهداری

4) مسیریابی و طراحی تجهیزات لوله کشی روی زمین و زیر زمین

5) مشخص کردن مکانهای ایمنی شامل اطفاء حریق، مانیتورها و ایستگاههای ایمن آب پاش

6) مشخص کردن محلهای موارد متفرقه برای فیلتر و اگزوزها و مکانهای آنالیز

C. چگونگی استفاده نمودن از دادههای پروژه

1) دادههای طرح پروژه: این شامل محل جغرافیایی کارخانه، نزدیکی به جاده، راه آهن، مسیر آب، کدها و مقررات محل، پرتوگرافی و شرایط آب و هوایی استو

2) دادههای فروشنده: همه تجهیزات مانند پمپها، کمپرسورها، تهویهها، کورهها، شیر اطمینان و غیره

3) دادههای سندی داخلی: این بخش توسط مهندسین طراح ایجاد میشود.

D. زمان بندی فعالیتهای گوناگون پروژه

1) طرح ابتدایی و خام

2) مطالعه بر روی طرح

3) دیتیل کردن طرح نهایی

E. علامت اختصاری، کدها و استانداردها

F. کدها و استانداردها

G. اصطلاحات و مفاهیم طراحی :

1) جلوگیری از اتلاف گرما

2) نگهداری

3) عملیات

4) ایمنی

5) هزینه مناسب

6) ایجاد جریان مستقیم

7) سیستمهای باز

8) انعطاف پذیری

9) سیستمهای بسته

10) تکیه گاههای لوله

11) قابلیت ساخت

H. قوائد جا نمایی و پیشنهادها در طراحی کارخانههای فرآیند

1) چیدمان در ارتفاع

2) منیفلد

3) استفاده از فضا

قوائ جانمایی:

1) اعمال تغییرات در اسناد

2) دسترسی

3) مکانهای تجهیزات

4) ارتفاع تجهیزات

5) جادهها، سنگفرشها و راه آهن

6) سکوها نردبانها و پلهها

7) نگهداری

8) انجام عملیات در کارخانه

9) لوله کشی بالای زمین

طراحی مدرک Plot Plan

Plot Plan واحد فرآیند عبارت اند از یک نقشه آرایش یافته که مشخص کننده محدوده کار یک کارخانه، جادهها، ساختمانها صنعتی و غیر صنعتی، تجهیزات و محلهای قرارگیری آنها و سازههای مورد نیاز کارخانه و غیره که این موارد برای یک فرآیند مشخص طراحی میگردد.

زمینههای مختلف استفاده از Plot Plan

1) طراحی لوله

2) سازه

3) مهندسی برق

4) مهندسی ابزار دقیق

5) مهندسی سیستمها

6) زمان بندی و کنترل پروژه

7) ساخت

8) برآود

9) استفاده کارفرما

نقشه ها ومدارک مورد نیاز درطراحیpiping

مهندس pipingموظف است پروژه را طوری هدایت کنترل کند که اهداف نهایی پروژه تامین شود.برخی اراین مسدولیت ها شامل موارد زیر می شود

انجام مراحل طراحی مهندسی کارخانه فرایندی و ارائه طرح سیستمpiping
تحلیل تنش لوله ها
طراحی تکیه گاهها
پیشگیری از واماندگی وخروج سیال از سیستم
به پایان رساندن موارد مشخص شده در قرار داد پروژه

مدارک های مورد استفاده در مهندسی piping

دیاگرامهای جریان یا فرآیند(p.f.d)
دیاگرام لوله کشی به همراه ابزار دقیق(P&ID)
لیست خطوط
مدارک محدوده ویا مشخصات فنی کار
Plot plan
نقشه های طراحی لوله کشی
ایزومتریک
نقشه های مرکب
مدل اشل
گزارشهای مربوط به تحلیل تنش
نقشه های مربوط به بازرسی در حال سرویس سیستم
گزارش تغییرات در طراحی

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 :