درباره ی لوله و تیوب

دسته: مقالات

 

 

pipe


   تعریف:

لوله تیوب خالی است كه برای انتقال محصولات و همچنین فشار به كار می رود. محصولات عبارتند از سیال، گاز فاضلاب، پودرها‍‌، دانه های ریز و یا خیلی ریز و یا خیلی چیزهای دیگر. فشار نیز قدرت هیدرولیكی است ما معمولا هنگامی به تیوب لوله اتلاق می كنیم كه برای خطوط لوله بكار می رود. اما این تعریف به طور كلی هر چیزی را برای كاربرد مشابه با آنچه گفته شد در بر می گیرد.

 

   تاریخچه:

یكی از قدیمی ترین روش های جابجایی سیالات در تاریخ بشر لوله بوده است. ابتدایی ترین استفاده لوله استفاده از بامبو برای جابجایی آب در مقدار كم و به صورت جریان بوده است با پیشرفت بشر كم كم كنده های تو خالی درختان برای این منظور بكار گرفته شد. شاید بتوان گفت اولین كاربرد ثبت شده فلزات در لوله كشی استفاده از سرب و برنز در عصر برنز بوده است.

در طی اكتشاف Pompeii سیستم كامل توزیع آب ساخته شده از سرب از پوشش خاك بیرون آمد. این سیستم ها شاید اولین كاربرد شیرهای Plug را در خود داشتند كه هنوز هم به كار می آید.

تمدن نوین و راحتی ناشی از آن بدون لوله كشی وجود نمی داشت امروزه لوله كشی تقریبا در همه ابعاد زندگی ما كاربرد دارد. آب نوشیدنی ما در تأسیسات سراسر لوله كشی تولید می شود و سپس به كمك شبكۀ گسترده ای از لوله ها به ما می رسد. همچنین فاضلاب های تولید شده در ساختمان ها در شبكۀ دیگری از لوله ها جاری شده و به تاسیسات مربوط به تصفیه منتقل می گردد كه در آنجا هم لوله ها نقش زیادی دارند. سوختی كه ما برای حمل و نقل یا گرمایش استفاده می كنیم با استفاده از سیستم های لوله كشی فرآوری و توزیع می شود.برق، موادغذایی، رنگ، داروها، كاغذ، پلاستیک ها، و مواد شیمیایی و خیلی چیزهای دیگر همگی در تأسیسات سراسر لوله كشی حاصل می شوند. امنیت ما نیز به كمک لوله كشی سیستم اطفاء حریق در ساختمان ها تامین می شود.

 

  مواد سازنده:

انواع مختلف موادی كه لوله ها به كمک آنها ساخته شده و یا می توانند ساخته شوند بی پایان هستند. اما در میان آنها متداول ترین مواد كربن استیل و یا دیگر مواد مانند Chromes, Stainless Steel، آهن، برنج، مس، سرب، آلومینیوم، شیشه، پلاستیک های گوناگون و لاستیك می باشند. در طی سالیان گذشته برخی از مواد نامبرده با یكدیگر مخلوط شده و در لوله ها بكار رفته اند. از این دست می توان كربن استیل با شیشه، كربن استیل با انواع پلاستیك، كربن استیل با سیمان را نام برد. هر یك از مواد نامبرده فواید و معایب خاص خود را داشته است. فاكتورهای زیادی در امر انتخاب جنس مواد سازنده وارد می شود.مهمترین آنها محصول جاری در لوله، فشار، دما، سایز، راحتی نصب و اقتصادی بودن است.

 

   سایز :

سالها پیش لوله ها با اندازه های دقیق قطر داخلی سایز می شدند. مثلا لوله 1 اینچ واقعا به قطر داخلی 1 اینچ بود. با این حال با گذشت زمان و با پیشرفت روش های تولید و استانداردتر شدن تولیدات و از آنجا كه افزایش ضخامت دیواره برای سازگاری با شرایطدما و فشار بالا لازم شد دیگر لوله ها با سایز اسمی بجای سایز واقعی نام گذاری و سایز بندی شدند. همچنین قطر خارجی لوله ها ثابت نگه داشته شد. و بنابراین ضخامت دیواره عامل موثر در سایز، و قطر خارجی بخاطر استاندارد كردن اتصالات ثابت نگه داشته شد. سایز اسمی نامی است كه ما به دسته خاصی از لوله ها اتلاق می كنیم. سایز اسمی و قطر خارجی واقعی برای لوله های سایز 12 اینچ و كمتر با هم متفاوتند برای سایز های 14 اینچ و بیشتر این دو مقدار دقیقا برابرند.

لوله ها در رنج وسیعی از سایز ها موجودند. این به هیچ وجه غیر متداول نیست. كه لوله ای به كوچكی 2/1 اینچ و به بزرگی 66 اینچ موجود باشد.

قطعات لوله می توانند طبق سفارشات سایزهای دیگری نیز داشته باشند. البته این همیشهانتخابی اقتصادی نیست چون سایزها ی فرد در دسترس نمی باشد. بهترین راه این است كه نزدیكترین سایز به اندازۀ مورد نیاز كه متداول و به صرفۀ اقتصادی باشد انتخاب گردد. كوچكترین سایز ها عبارتند از 0.5،0.75،2،3،4،6،8،10،12. سایزهای بزرگتر عبارتند از 14 و بالاتر (البته با فواصل 2 تایی). سایز اسمی فقط به نامیدن سایز لوله ها با نام آن مربوط می شود. قطر خارجی حقیقی یا O.D برای سایزهای 12 اینچ و كمتر متفاوت است (مثال).

برای همه سایزهای لوله قطر داخلی با افزایش ضخامت دیواره تغییر می كند بنابراین هر چه دیواره ضخیم تر باشد قطر داخلی كوچكتر می شود.

 

   وزن :

سال ها پیش فقط دو دسته فوق سنگین و دو برابر فوق سنگین برای وزن لوله ها تعریف شده بود. در طی هفتاد و پنج سال گذشته به مرور هویدا شد كه این سیستم برد محدودی داشته و نیازهای رو به رشد صنعت را تأمین نمی كند. این نتیجه مستقیم افزایش فشار و دمای موادی بوده كه با آن سرو وكار داشته اند. اخیرا این نقش به شماره Schedule داده شده است. امروزه وزن و Schedule هر دو معیاری جهت مشخص نمودن ضخامت دیواره می باشند.

 

   طول :

بر پایه تجربیات معمول طول لوله معمولا می تواند با رندوم ساده و یا رندوم مضاعف و یا در شرایط مشخصی تولید گردد و یا طول های بزرگتر رندوم ساده برای طول های 16 تا 22 فوت بكار می رود و رندوم مضاعف برای 35 تا 40 فوت. همچنین می توان لوله را به اندازه دلخواه سفارش داد كه هزینه بیشتری خواهد داشت.

 

  روش های ساخت :

لوله به دو روش ساخته می شود. با برداشتن صفحه ای مسطح به نام Skelp و لوله كردن آن و جوش دادن لبه ها لوله درست می شود كه به آن لولۀ جوش داده شده اتلاق می شود (ERW). روش دیگر سوراخ كردن قطعه استوانه ای جامد(در تمام طول آن)می باشد كه به لوله ساخته شده Seamlessگفته می شود.

 

 تعیین ضخامت دیواره:

تعیین ضخامت دیواره لوله ها معمولا با گفتن شماره Schedule برای سایزهای متعددی انجام می پذیرد. با این حال با افزایش فشار و گاه خوردگی، محاسبه ضخامت دیواره لوله ضروری می شود. می بایست به این نكته اشاره شود كه با افزایش فشار محاسبات ضخامت می بایست برای سایزهای كوچكتر انجام شود. ضخامت دیواره به شدت پایبند به قوانین وضع شده برای فشار در لوله گذاری می باشد. برای اطلاعات بیشتر بخش"Pipechart", "Piping", "Tools" را در این سایت مطالعه نمایید.

 

   Grade ها:

در لوله استیل كلمۀ Gradeبسته به تقسیم بندی مربوط به میزان كربن موجود و یا ویژگی های مكانیكی معنا می شود (مانند كشش و تسلیم) قدرت كششی، كشش نهایی است كه استیل بدون آنكه بشكند تحمل می كند. قدرت تسلیم ماكزیم میزان كششی است كه استیل می تواند تحمل كند قبل از آنكه شكلش تغییر یابد یا قبل از آنكه توانایی بازگشت به شكل اولیه اش را از دست بدهد.

Grade A برای استیل به معنای قدرت كششی و تسلیم كمتری نسبت به Grade B می باشد. این بخاطر درصد كمتر كربن موجود در آن است .Grade A در برابر پیچش مقاوم تر است و برای همین برای اهداف خمش سرد و یا كاربردهای Close Coiling مناسب تر است. Grade B برای كاربردهایی كه فشار،قدرت ساختاری و تخریب فاكتورهای اصلی هستند كاربرد دارد. همچنین ماشین كاری روی آن بخاطر میزان بالای كربن موجود در آن آسانتر می باشد. هر دو دسته لوله ها یعنی B, Aبه خوبی یكدیگرجوشكاری می شوند.

 

     Ends :

لوله های استیل می توانند بسته به آماده سازی قسمت انتهایی در زمان فروش دسته بندی شوند. سه نوع استاندارد موجود است PE یا Plain End كه انتخاب مناسب برای سایزهای كوچك و یا اتصالات با جوشSocket و برای اتصال لوله به لوله یا لوله به اتصالات می باشد. همچنین اگر مورد خاصی در نظر نباشد این نوع، نوع Default است نوع دیگرThreaded End یا TE می باشد كه برای سایزهای كوچك و مواردی مناسب است كه محل اتصال لوله با لوله یا لوله با اتصالت به شكل پیچی می باشد. نوع آخرBE یاBevel End می باشد كه برای سایزهای 3 اینچ و یا بالاتر كاربرد دارد كه در آنها جوشكاری ته برای اتصال لوله به لوله یا لوله به اتصالات كاربرد دارد.

  
    در آخر:

اطلاعاتی كه تا به حال داده شد چیزهایی بود كه می بایست شما درباره لوله بدانید اما چیزهایی هم وجود دارند كه می بایست شما درباره لوله بفهمید. تفاوت بزرگی بین آنچه درباره چیزی می دانید و آنچه از آن می فهمید وجود دارد. آنچه بیشتر طراحان تازه كار درباره لوله فكر می كنند كشیدن یا قرار دادن شكل ظاهری لوله در محیط نرم افزار است و تمام آنها نمی دانند كه این سمبل به واقع یعنی چه. این لوله مانند موجودی زنده است و به تبع این شباهت، مشكلاتش نیز روبه رشد هستند. در شرایط مشخص محیطی، نصب و طراحی می شود و نهایتا پس از شروع به كار در دمایی كاملا متفاوت عمل می كند. این تفاوت دما در زمان نصب و در زمان شروع عملیات ایجاد انبساط و یا انقباض می نماید. مهم نیست كه در چنین شرایطی طراح چه می كند؛ مهم این است كه او هیچ كاری دیگر از دستش بر نخواهد آمد. این تغییر طولی، تنش، كشش و نیرو در هر دوی سیستم های لوله كشی و ساپورت لوله ها ایجاد خواهد كرد.

لوله همچنین مشكل وزن خواهد داشت. لوله به خودی خود وزن دارد. لولۀ كناری آن نیز وزنی دارد ولی نه لزوما برابر با آن. ممكن است هر دو فشار بالا و یا با دمای بالا باشند. این بدان معناست كه تفاوت ضخامت و در نتیجه تفاوت وزن خواهیم داشت. فرض كنید دو خط لوله كنار هم داریم هر دو 14 اینچ هستند. یكی محتوی آب خنك كننده با دما و فشار پایین و دیگری، محتوی محصولات فرآیند هیدروكربنی با فشار و دمای بالا. طول هر دو 25 فوت است. (مثال)

این، نیروهای تحمیل شده به وسیله كل ساختار لوله گذاری شده را در ساپورت خاص خود، شامل نمی گردد. با این حال این مقایسه نشان می دهد كه می بایست هماهنگی نزدیكی میان بخش های ساختاری موجود باشد و نباید همه لوله های 14 اینچ یكسان نگریسته شوند.

باید این سوال برای طراح مطرح گردد كه آیا این خط لوله فضای اضافی برای تحرك نیاز دارد یا خیر؟ آیا یكی یا هر دوی آنها احتیاج به راهنما در محل ساپورت دارند؟ آیا هیچ یك احتیاج به تكیه گاه در این ساپورت خاص دارند؟ اگر احتیاج به تكیه گاه می باشد آیا هر طرف ساپورت می بایست یكسان باشند یا متوازن نباشند؟ هر دو مسئله باید مورد توجه واقع شود.

در مورد خطوط لوله داغ مسئله عایق بندی نیاز است كه مواد اضافه شده به سیستم به واسطه آن، نقطه مرجع ابعادی را تغییر می دهد كه خود می تواند باعث خطا گردد.

 

 تفاوتهای اصلی  pipe و tube

 

1-    ابعاد 

2-    کاربرد

 

 

تفاوت ابعاد:

 در مورد ابعاد به این نکته اشاره شده بود که:

  

جمله استاندارد ASME B36.10 قسمت SCOPE در این باره در زیر آورده شده است:

 Pipe dimensions of size 12 in. and smaller have outside diameters numerically larger than corresponding sizes.

 

اگر به table 2 در استاندارد ASME B36.10 مراجعه شود مشاهده می‌شود که برای pipe تا NPS 12(یعنی شماره لوله 12( قطر خارجی pipe از شماره آن بزرگتر است. ولیکن از شماره 14 (شامل 14 و 14 به بعد) اندازه قطر خارجی با شماره لوله یکسان می‌شود. ولیکن با توجه به schedule‌ های مختلف (که به معنای گوشت‌های مختلف برای یک سایز لوله هستند) قطر داخلی‌های مختلفی درست می‌شود و ممکن است شناخته شدن به قطر داخلی از نظر اهمیت سیالاتی باشد.

 Tube با قطر خارجی (OD) شناخته می‌شود. بدین معنی که سایز یا شماره tube معادل قطر اسمی خارجی است. بنابراین به عنوان مثال وقتی گفته می‌شود: 1-1/4" tube به این معنی است که قطر خارجی لوله مساوی 1-1/4" است.

 

In contrast, the outside diameters of tubes are numerically identical to the size number for all sizes.

 

 

تفاوت کاربرد:

 از pipe برای انتقال سیال از یک نقطه به نقطه‌ دیگر به فاصله نسبتا زیاد استفاده می‌شود. در استفاده از pipe ظرفیت گذر سیال (دبی)  یا قطر داخلی اهمیت دارد. شاید به همین دلیل است که عنوان می‌شود pipe با قطر داخلی شناخته می‌شود (هر چند که در استاندارد ASME B36.10 برای pipe شماره سایز لوله كوچكتر یا مساوی قطر خارجی است. البته SCH. های مختلف هم وجود دارد)

 از tube برای گردش سیال در داخل یک سیستم یا ماشین محدود به منظور انتقال انرژی و سیستم‌های ابزار دقیق به کار می‌رود.

همچنین از tube در مبدل‌های حرارتی استفاده می‌شود که در استاندارد TEMA ذکر شده است.

  

pipe tubes