یکی از موضوعات حیاتی در لوله کشی، میزان تحمل دما و فشار برای لوله ها است. این دو عامل قادرند سیستم لوله کشی را خراب کنند و باعث نشتی لوله شوند، که به دنبال آن باید روش‌های رفع نشتی لوله پیدا کرد.
فشار و دمای قابل تحمل برای لوله ها به یکدیگر وابسته هستند و نمی‌توان آنها را به صورت جداگانه بررسی کرد. در اینجا، ما به محاسبه تحمل فشار و دمای قابل تحمل لوله می‌پردازیم.
برای محاسبه میزان تحمل فشار لوله، باید به دو عامل دقت کرد؛ جنس لوله و قطر داخلی آن. این دو مؤلفه می‌توانند میزان فشار قابل تحمل را تعیین کنند. به‌علاوه، در حالتی که لوله‌ها برای انتقال سیالاتی با خصوصیات خاص مانند اسیدها و قلیایی‌ها استفاده می‌شوند، باید به میزان تحمل فشار لوله نیز توجه شود.
محاسبه دمای قابل تحمل لوله نیز به سه عامل بستگی دارد؛ جنس لوله، ضخامت دیواره و محیط اطراف لوله. برای مثال، در صنعت نفت و گاز، دمای قابل تحمل لوله باید بالاتر از دمای پختگی سیالات باشد. همچنین، در صورتی که لوله‌ها در محیط با شرایط آب و هوایی بسیار سرد استفاده می‌شوند، دمای قابل تحمل آنها باید بسیار بالا باشد.
با توجه به اینکه میزان تحمل دما و فشار برای لوله ها به شرایط مختلفی بستگی دارد، برای انتخاب مناسب ترین لوله برای هر کاربرد خاص، باید به این دو مؤلفه دقت کرد و با استفاده از روش‌های محاسبه آنها، به جواب مناسبی برای نیاز خود دست یافت.
اهمیت میزان تحمل دما و فشار برای لوله ها
لوله‌ها عمدتا برای انتقال مایعات یا گازها استفاده می‌شوند که در صورت عدم تحمل دما و فشار مناسب، خیلی سریع خراب می‌شوند و مشکلات جدی ایجاد می‌کنند. در یک سیستم لوله کشی، عوامل مختلفی اغلب می‌توانند منجر به تخریب لوله‌ها شوند. معمولا مهمترین عوامل آسیب‌رسان، فشار و دمای بالا به شمار می‌روند.
این مشکل به ویژه هنگام لوله کشی روکار اهمیت دارد. زمانی که لوله کشی در زیر زمین انجام می‌شود، بتن، گچ و سایر مواد به عنوان پوشش روی لوله قرار می‌گیرند و تا حد زیادی از لوله محافظت می‌کنند. اما زمانی که لوله کشی روکار باشد، هر لحظه می‌تواند در معرض عوامل محیطی، ضربه‌ها و نور خورشید قرار گیرد. بنابراین رعایت استانداردهای لازم در نصب لوله‌ها، نقش مهمی در تحمل فشار و دما دارد.
رابطه بین فلنج و تعیین دما و فشار قابل تحمل لوله
یکی از عوامل مهم در تعیین دما و فشار قابل تحمل برای لوله ها، فلنج است. به طور کلی فلنج‌ها ضعیف ترین عضو در سیستم لوله کشی محسوب می‌شوند. هرگونه شکستگی و خرابی در سیستم لوله کشی، نشان می‌دهد که مشکلی برای فلنج پیش آمده است. برای این منظور، باید ضخامت را بر طبق فلنج‌ها درست کنید. در صورت بروز مشکل در یک قسمت از سیستم لوله کشی، کل سیستم دچار اختلال می‌شود. در اینجاست که اهمیت دانستن تحمل فشار و دمای لوله آشکار می‌شود و باید از نحوه اتصال لوله با فلنج اطلاع داشته باشید. با توجه به این توضیحات، شما باید مقطع مورد نظرتان را بر اساس ضخامت مناسب برای نوع کاربری و آلیاژ به کار رفته، انتخاب کنید.
دسته بندی انواع لوله کشی
لوله کشی ساختمان را با توجه به دما و فشار قابل تحمل لوله ها می‌توان به دو گروه تقسیم کرد:
- دسته‌بندی بر اساس کلاس فشاری مانند فلنج، واشر، شیرآلات، اتصالات ساکت ولد و اتصالات دنده‌ای.
- دسته‌بندی لوله‌ها و سایر اتصالات، بر اساس ضخامت و زمانبندی طراحی.
طراحی‌ها طوری انجام می‌شوند که مقاومت نقاط ضعف سیستم لوله کشی، به میزان قابل توجهی افزایش یابد. مراقب باشید که ضعیف‌ترین قسمت لوله کشی، بخش اتصالات است. ابتدا کلاس‌های فشار برای فلنج‌ها ایجاد می‌شوند و با توجه به این کلاس‌ها، فشار مجاز و ضخامت لوله ها را محاسبه می‌کنند. از آنجایی که اتصالات ضعیف‌ترین بخش لوله کشی محسوب می‌شوند، بنابراین باید اطلاعات کافی درباره بهترین روش های اتصال دهی لوله داشته باشید.
روش محاسبه میزان تحمل دما و فشار برای لوله ها
تعیین فشار و دمای مجاز برای لوله ها، یکی از موضوعات مهم و موشکافانه در مطالعات مهندسی به شمار می‌رود. مقدار فشار مجاز توسط فرآیند متالورژی و عناصر اساسی تشکیل دهنده آن مشخص می‌شود. استانداردهای ASME (انجمن مهندسان مکانیک آمریکا)، درجه‌بندی فشار و دمای مجاز برای آلیاژهای مختلف از جمله فلنج ها و اتصالات آنها را تعیین می‌کنند. طبق این استاندارد، فشار طراحی این‌گونه تعریف می‌شود:
فشار طراحی هر یک از اجزا در سیستم لوله کشی نباید کمتر از فشار سخت‌ترین شرایط دمایی و فشاری (حداقل و حداکثر) مورد انتظار در سیستم باشد. سخت‌ترین شرایط مورد انتظار منجر به تعیین ضخامت و کلاس فشاری اجزای سیستم لوله کشی می‌شود. بنابراین طراح ساختمان باید به خوبی بداند که پایپینگ چیست و با اصول آن آشنا باشد تا بتواند بر اساس دما و فشار مورد انتظار در ساختمان، نوع لوله و ضخامت آن را مشخص کند. در نتیجه عدد خاصی را نمی‌توان اعلام کرد و این مقدار با توجه به هر منطقه فرق دارد.
محافظت از لوله ها در برابر فشار و دمای بالا
همانطور که گفتیم، فشار و دمای بالا از عواملی محسوب می‌شوند که سیستم های لوله کشی آب ساختمان را تهدید می‌کنند. در صورت استفاده از روش لوله کشی توکار، فشار توسط گچ و بتن جذب می‌شود و به همین دلیل عامل فشار و انبساط حرارتی از بین می‌رود. توصیه می‌شود در محل انشعاب لوله ها یا جاهایی که مسیر لوله تغییر پیدا می‌کند، از فوم یا اسفنج استفاده شود. البته به دلیل در دسترس نبودن لوله های توکار، استفاده از لوله‌هایی متناسب با فشار و دمای لازم، الزامی است.
اما در لوله کشی روکار باید دقت بیشتری انجام شود و تمام استانداردهای لازم را مورد استفاده قرار داد. زیرا این لوله‌کشی نسبت به عوامل خارجی که باعث انبساط فشار و حرارتی می‌شوند، حساسیت دارد. برای این کار روش‌های مختلفی به کار می‌روند. چرخش خط لوله یا استفاده از متعادل کننده‌های انبساط حرارتی، از جمله راه‌هایی به حساب می‌آیند که برای جلوگیری از افزایش فشار و دما در سیستم لوله کشی استفاده می‌شوند.
دیگر روش‌ها
- یکی از روش‌های متعادل‌سازی حرارتی، استفاده از لوپ انبساطی است. این روش باعث کنترل فشار بر روی سیستم شده و به کاهش جابجایی‌های ناشی از تغییرات دما در سیستم لوله کشی کمک می‌کند.
- ایجاد یک خم L، باعث جبران انبساط طولی ناشی از دماهای بالا می‌شود و فضا را را برای حرکت محوری لوله باز می‌کند. این روش در مسیرهای بیش از ۳ متر قابل استفاده نیست و بهتر است با لوپ U شکل جایگزین شود.
- استفاده از لوله‌ها و اتصالاتی با ضریب انبساط حرارتی پایین، مانند کربن استیل، چدن یا فولاد زنگ نزن که در برابر تغییرات دما، میزان جابه‌جایی و تغییر طولی کمتری دارند.
- از بست ثابت برای تثبیت لوله‌ها و اتصالات استفاده شود. با این روش از حرکت لوله‌ها جلوگیری شده و تنش وارده به آنها خنثی می‌شود. استفاده از بست متحرک، باعث می‌شود تا لوله در فضای کافی بتواند حرکت محوری داشته باشد. دقت کنید که بست‌ها باید به طور منظم و یکنواخت قرار گیرند.
- نصب یک قطعه انبساط آکاردئونی، تغییرات دما را کنترل می‌کند. انبساط و انقباض باعث تغییرات دما در لوله‌ها می‌شود که می‌توانید آن را با اتصالات انبساطی دنده‌ای، جوشی و فلنجی کنترل کنید. آنها به طور گسترده در سیستم های لوله کشی با دماهای بالا و پایین استفاده می‌شوند. به علاوه، از آسیب دیدن سیستم لوله کشی در اثر لرزش جلوگیری می‌کنند.
| جدول تحمل فشار لوله‌ها | ||||||
| تنش مجاز | دما | |||||
| در دمای سخت کاری فولاد | در دمای آنیل شده | |||||
| Mpa | psi | Mpa | psi | C° | °F | |
| ۷۱ | ۱۰۳۰۰ | ۴۱ | ۶۰۰۰ | ۳۸ | ۱۰۰ | |
| ۷۱ | ۱۰۳۰۰ | ۳۵ | ۵۱۰۰ | ۶۵ | ۱۵۰ | |
| ۷۱ | ۱۰۳۰۰ | ۳۴ | ۴۹۰۰ | ۹۴ | ۲۰۰ | |
| ۷۱ | ۱۰۳۰۰ | ۳۳ | ۴۸۰۰ | ۱۲۱ | ۲۵۰ | |
| ۶۹ | ۱۰۰۰۰ | ۳۲ | ۴۷۰۰ | ۱۵۰ | ۳۰۰ | |
| ۶۶ | ۹۷۰۰ | ۲۷ | ۴۰۰۰ | ۱۷۷ | ۳۵۰ | |
| ۶۴ | ۹۴۰۰ | ۲۰ | ۳۰۰۰ | ۲۰۵ | ۴۰۰ | |
گروه صنعتی فولاد کاران
گروه صنعتی فولاد کاران از سال ۱۳۷۰فعالیت خود را در زمینه‌ی تولید و تامین مقاطع مختلف فولادی و آهن, از قبیل میلگردهای فولادی و آلیاژی , میلگردهای ساختمانی, انواع مقاطع ترانسمیسیون , ورق‌های آلیاژی , ورق‌های روغنی و سیاه و گالوانیزه‌ی هفت الماس ,آغاز نموده است . تلاش مجموعه فولادکاران در این مدت در جهت رضایتمندی و تامین دقیق سفارشات معطوف بوده است.
ما را در شبکه‌های اجتماعی دنبال کنید:
اینستاگرام : https://www.instagram.com/folad_karan_tehran
فیسبوک: https://www.facebook.com/jamal.fazli.948
لینکدین: https://www.linkedin.com/in/jamal-fazli-65890a1b6
پینترست: https://nl.pinterest.com/fuladk
