لوله های API 5L (API=American Petroleum Institute)

لوله های تولید شده براساس استاندارد API 5L در دو سطح PSL-1 و PSL-2 طبقه بندی می گردند.

PSL مخفف Product Specification Level است.تفاوت کاربردی آنها به شرح ذیل می باشد:

PSL-1 :

1-الزامات مشترک استاندارد API 5L برای تمامی فولادها میسر میباشد.

2-گرید(Grade) اینگونه لوله ها از A25 تا X70 را شامل میشوند.

3-برای اینگونه لوله ها مشخص کردن عناصرC/Mn/P/S ،الزامی است.

4-مشخص کردن معادل کربن اینگونه لوله ها غیر ضروری است و تنها در صورت درخواست خریدار مشخص میشود.

5-مشخص کردن حداقل میزان انرژی جذب شده توسط تست ضربه برای این لوله ها غیر ضروری است مگر بنا به درخواست خریدار باشد.

6-برای اینگونه لوله ها میتوان از کلیه فرایندهای جوشکاری استفاده نمود.

7-تعمیر بدنه اینگونه لوله ها با جوشکاری مجاز میباشد.

8-کاربرد این لوله ها در سرویسهای معمول و غیر ترش است.

9-درصد کربن اینگونه لوله ها بین اعداد 0.21الی 0.28 است.

10-درصد گوگرد این لوله ها از لوله های سطح PSL-2 بیشتر است.

PSL-2:

1-الزامات بهبود یافته استانداردی برای خواصی نظیر استحکام کششی،مقاومت به ضربه و کربن معادل (Ce) و جوش پذیری حاکم میباشد.

2-این لوله ها از گرید B الی X120 را شامل می شوند.

3-آنالیز شیمیایی، برای اینگونه لوله ها عناصر C/Si/Mn/P/S الزامی میباشند.

4-مشخص کردن درصد کربن معادل (Ce)برای اینگونه لوله ها الزامی است.

5-مشخص کردن حداقل میزان انرژی جذب شده توسط تست ضربه، برای اینگونه لوله ها الزامی است.

6-فرآیندهای جوشکاری COW و LW ، برای این لوله ها مجاز نمیباشند.

7-تعمیر بدنه این لوله ها با جوشکاری ممنوع است.

8-کاربرد اینگونه لوله ها در سرویس گاز ترش،خطوط لوله دریایی و خطوط لوله لخته گیریا سرباره گیر (Slag Catcher) است.

9-درصد کربن در اینگونه لوله ها 0.1الی0.24 میباشد.

10-حداکثر درصد گوگرد برای اینگونه لوله ها (بدون درز) 0.003% و (با درز) 0.002%

 Line Pipe Physical Properties

API 5L Grade Yield Strength

min.

(ksi) Tensile Strength

min.

(ksi) Yield to Tensile Ratio

(max.) Elongation

min.

%۱

A ۳۰ ۴۸ ۰٫۹۳ ۲۸

B ۳۵ ۶۰ ۰٫۹۳ ۲۳

X42 ۴۲ ۶۰ ۰٫۹۳ ۲۳

X46 ۴۶ ۶۳ ۰٫۹۳ ۲۲

X52 ۵۲ ۶۶ ۰٫۹۳ ۲۱

X56 ۵۶ ۷۱ ۰٫۹۳ ۱۹

X60 ۶۰ ۷۵ ۰٫۹۳ ۱۹

X65 ۶۵ ۷۷ ۰٫۹۳ ۱۸

X70 ۷۰ ۸۲ ۰٫۹۳ ۱۷

X80 ۸۰ ۹۰ ۰٫۹۳ ۱۶

حیطه کلی ASME B31.3 – پایپینگ

همانطور که پیش تر مطرح گردید، ASME B31.1 – پایپینگ توان، در سال 1942 منتشر گردید. حیطه کلی آن بدین صورت است " با در نظر گرفتن نیاز برای کاربردهای پایپینگ در پایگاه های تولید برق، نیروگاه های صنعتی و آموزشی، سیستم های گرمایش جئوترمال[1] و سیستم های سرمایش و گرمایش ناحیه ای، این کد سکشن[2]توسعه یافته است "

حیطه کلی ASME B31.3 – پایپینگ فرآیند بدین صورت است : " قوانین کد پایپینگ فرآیند با در نظر گرفتن این حقیقت که پایپینگ معمولا در پالایشگاه های نفت، شیمیایی، دارویی، منسوجات، کاغذ و نیروگاه های نیمه رسانا و تبریدی، و نیروگاه های فرآیند مرتبط و پایانه ها یافت می شود، توسعه یافتند "

ASME B31.5 – پایپینگ یخچال، به سیستم های پایپینگ تبریدی ثانویه و خنک کننده ها اعمال می شود.

B31.9 که به شدت مشابه B31.1 است اما اندازه، محدود دمایی یا فشاری یکسانی ندارد، در سال 1982 منتشر گردید. به منظور رفع نیاز برای پایپینگ در الزامات خدماتی محدود ایجاد گردید. حیطه آن به شدت بر روی آن شرایط خدماتی که در جهت رفع نیازهای یک ساختمان مسکونی، آموزشی و تجاری ضروری هستند، متمرکز است.

B31.3 از دیدگاه مسئولیت و وظیفه، تمامی پایپینگ را دربر می گیرد که مشتمل بر B31.1 (جز پایپینگ خارجی بویلر)، B31.5 و B31.9 است. تفاوتی که کد در پروژه های مختلف دارد در تعریف و حیطه خود پروژه نهفته است.

اگر یک پروژه شامل تنها نصب یک سیستم یخچال باشد، B31.5 وارد میدان می شود. اگر حیطه کاری یک پروژه متشکل از یک دفتر، آزمایشگاه، واحد تحقیقات، واحد آموزش یا هر ترکیبی از این ها باشد، B31.1 یا B31.9 و احتمالا B31.5 اعمال می شوند. یک واحد آزمایشگاهی یا تحقیقاتی مستلزم خدماتی فراتر از محدودیت هایB31.9 هستند. در این حالت، B31.3 می تواند برای آن خدمات به کار گرفته شود.

در مورد یک واحد تولیدی، B31.3 یک کد حاکم است. از آن جایی که B31.3 تمامی پایپینگ را پوشش می دهد، نیازی به B31.5 یا B31.9 نیست، همینطور دفتر، آزمایشگاه و مرکز تحقیقاتی. تنها در صورتی B31.5 یا B31.9 کدهای حاکم می شوند که یک واحد یخچال سازی، یا یک دفتر، آزمایشگاه و/یا واحد تحقیقات تحت یک قرارداد طراحی/ساخت مجزا باشند. یا جزئی از یک پروژه کلی باشند.

به عنوان مثال، پروژه XYZ متشکل از یک واحد تولیدی فرآیند، واحد های آزمایشگاه و دفتر می باشد. اگر پایپینگ خدمات برای واحد های آزمایشگاه و دفتر درصد کوچکی از پروژه کلی باشد، و/یا قراردادهای طراحی و ساخت برای آن واحدها و تاسیسات جزئی از واحد تولیدی فرآیند کلی باشد، B31.3 می تواند کد حاکم بر کل پایپینگ شود.

هرچند، اگر تاسیسات آزمایشگاه و دفتر بخش قابل توجهی از پروژه کلی بودند، یا به پیمانکار دیگری برون سپاری می شدند، بهتر است محدودیت های باتری برای آن واحدها شناسایی شده و به صورت B31.1 یا B31.9 و/یا B31.5 نمایش داده شوند. در چنین موردی، مشخصات مجزای لوله برای آن بخش هایی از پروژه که تحت پوشش B31.9 هستند، در نظر گرفته می شوند. این به دلیل محدوده خدمات سیال[3] و محدودیت های دما و فشار نظیر B31.9 در مقایسه با B31.3 است. این اختلافات در تخصیص کد و محدودیت های باتری می تواند محرکی برای استراتژی قراردادی پروژه باشد.

بسیاری از الزامات سرویس پایپینگ همچون بخار، هوا، آب مقطر، و غیره می توانند دارای کد باشند. این خدمات سیال، که در طبقه D B31.3 خدمات سیال جای می گیرند، به سادگی می توانند در الزامات B31.1 یا B31.9 قرار گیرند. در تلاشی برای حفظ یک درجه بالا از پیوستگی در فرآیند تشخیص کد اعمالی به پروژه، رهنمودهای شرکت می بایست به خوبی تعریف شوند.

تشخیص نهایی، در محدوده کدهای مذکور، مبنی بر این که چه چیزی یک کد حاکم را تشکیل می دهد برعهده مالک و/یا حوزه قضایی حاکم محلی است. مشخصات مهندسی می بایست مقصود مالک و کدهای مربوطه را به منظور ایجاد پیوستگی و جهت در تمامی پروژه های یک شرکت، بازتاب نماید.

لوله کشی انعطاف پذیر (flexible piping)

جهت پر و خالی کردن ماشین ها و تانکرها و غیره از طریق لوله های صلب لازم است با استفاده از اتصالات مفصل دار یا اتصالات توپی (که دومی معمول تر می باشد). یک لوله کشی مفصل دار قابل انعطاف طراحی کرد. خطوط انعطاف پذیر کاربردهای وسیعی خصوصاً در جاییکه نیاز به اتصالات موقتی، یا جاییکه ارتعاش و حرکت وجود دارد، دارا می باشند. اتصالات پوشش دار یا مقاوم در برابر مواد شیمیایی در انواع معمولی یا پوشش دار موجود می باشند.

مبحث supporting یکی از مباحث حائز اهمیت در صنعت piping می باشد که به عنوان یک شاخه مجزا در این شاخه مورد بررسی قرار می گیرد اهمیت این شاخه را می توان با توجه به اهداف supporting که در زیر بیان می شود فهمید . این اهداف عبارتند از:

1- افزایش ایمنی سیستم

2- کاهش نیروهای وارد به تجهیزات

3- کاهش تنش وارده به سیستم و تجهیزات

فعالیت اعظم بخش supporting در ارتباط با خطوط لوله می باشد. زیرا این خطوط در معرض بیشترین بار وارده ،‌فشار ، حرارت ، لرزش ناشی از عملکرد تجهیزات و نیز حوادث طبیعی مثل باد، زلزله و… قرار دارند.

نکات ابتدایی که در مبحث supporting باید مورد توجه قرار گیرد. عبارتند از

1- جنس لوله: باید به این نکته توجه شود که جنس لوله با محافظ لوله همخوانی داشته باشد.

2- درجه حرارت سیال داخل لوله: انبساط و انقباض در لوله باید مورد توجه قرار گیرد. و نیز باید به این نکته توجه شود که گرما و سرما از خطوط لوله به supporting لوله منتقل می شود که تبعات خاص خود را دارد.

3- شرایط جغرافیایی منطقه : شرایط جغرافیایی منطقه از قبیل شیب زمین ، محل احداث کارخانه،‌سرعت و جهت وزش باد در منطقه ، زلزله خیزبودن منطقه و … نیز باید مورد توجه قرار گیرند.

4- اقتصادی بودن کار: شرایط مالی پروژه و نیز محدودیت های مالی و سوددهی پروژه و هزینه ها از عوامل دیگری است که باید به آنها توجه شود.

با توجه به مطالب مطرح شده در این شاخه ، اکنون به معرفی انواع support های مورد استفاده و کلیاتی در مورد مبحث supporting می پردازیم.

انواع ساپورت ها

تکیه گاه های وزنی (weight support) : برای تحمل وزن سیستم استفاده می شوند و هیچ نیروی دیگری را خنثی نمی کنند و لوله می تواند در هر طرف دلخواه حرکت داشته باشد.

انواع تکیه گاههای وزنی

shoe : ساده ترین نوع ساپورت وزنی است که عبارت است از یک میله فلزی که زیر لوله جوش می شود. و بر روی فولاد ساپورت بندی قرار می گیرد. و برای تحمل وزن و کاهش تنش ناشی از خطوط در معرض حرکت استفاده می شود. امکان عایق کاری لوله در حضور این ساپورت هم وجود دارد.

از ساپورت shoe (کفشکی) در موارد زیر بیشتر استفاده می شود.

1- در لوله های عایق دار

2- در خطوط شیبدار

3- برای لوله های سایز بالا (بالاتر از 28 اینچ)

ارتفاع ساپورت برای خطوطی که بدون عایقند بین 40 تا 50 سانتیمتر است برای خطوطی که سیال داغ از آن عبور می کند بسته به ضخامت عایق ارتفاع ساپورت به صورت زیر تغییر می کند.

ارتفاع ساپورت ضخامت عایق

H=100mm 1-75mm

H=150mm 76-125mm

H=200mmm 126-175mm

نکته دیگر در این مبحث این است که ساپورت shoe علاوه بر وزن سیستم ناشی از اصطکاک را نیز کاهش می دهد.

باید توجه داشت که ضریب اصطکاک بسته به جنس ساپورت و جنس فنداسیون متغیر است نمونه های زیر گواه این مطلب است.

ضریب اصطکاک

جنس

0.4-0.45

سیمان – استیل

0.3-0.35

استیل – استیل

0.1

تفلون – استیل

Trunnion

ترانیون یک نوع ساپورت وزنی است و عبارت است از یک تکه لوله که معمولا 2 تا 3 سایز پایین تر از لوله ای است که باید ساپورت شود. لوله ساپورت به لوله اصلی و یک صفحه فلزی جوش می شود. گاهی اوقات از دو جنس برای لوله ساپورت استفاده می شود. و این وقتی است که ارتفاع ساپورت بسیار زیاد باشد. و این به خاطر ملاحظات اقتصادی پروژه است. معمولاً از دو جنس استینلس استیل و کربن استیل استفاده می شود. چون استینلس استیل بسیار گران است و اقتصادی نیست که تمام لوله ساپورت از این جنس باشد. از ساپورت ترانیون در جاهایی که نتوان از ساپورت shoe استفاده کرد. استفاده می شود. برای مثال وقتی قرار است خط لوله از روی زمین عبور کند. نکته دیگر در مورد ساپورت ترانیون نوع دیگری از این نوع ساپورت به نام Adjustable trunnion است . در این نوع ساپورت لوله ساپورت به دو قسمت تقسیم می شود که توسط پیچ و مهره و یک ‌به هم وصل می شوند و قابلیت حرکت بالا و پایین را به خط لوله می دهد از این مزیت در نازل پمپها استفاده می شود. چون ممکن است دهانة پمپ با خط لوله در یک راستا نباشد از این ساپورت برای تغییر ارتفاع خط لوله و چفت شدن خط لوله با نازل پمپ استفاده می شود.

Dummy leg : دقیقاً مثل ترانیون از یک قطعه لوله و سایر تجهیزات تشکیل شده است اما فرق اساسی آن با ترانیون این است که Dummy leg به صورت افقی وظیف ساپورت خط لوله را بر عهده دارد. از این رو برای ساپورت جایی که خط لوله به زانویی جوش داده می شود مورد استفاده قرار می گیرد.

Tie Rod Manger: برای لوله های که از زیر سقف عبور می کنند از این ساپورت استفاده می شود. از این ساپورت جهت معلق نگه داشتن خط لوله در فضا استفاده می شود. و از جنس فولاد ساختمانی ، بتن و یا چوب ساخته می شود. ارتفاع این ساپورت قابل تنظیم است به قسمت طلب آن turn buckle اطلاق می شود. از این ساپورت نمی توان در سیستمهای که منبسط و یا منقبض می شوند استفاده کرد. در این حالت دندانه هایی که برای تنظیم ارتفاع استفاده می شوند از بین می روند. برای خطوطی که دارای انبساط و انقباض هستند از spring hanger استفاده می شود. که مانند ‏Tie Rod hanger برای ساپورت لوله های معلق از آن استفاده می شود.

دسته دیگر از ساپورت های وزنی ساپورت های استراکچری هستند که برای تحمل وزن سیستم مورد استفاده قرار می گیرند. که به اختصار به معرفی آنان می پردازیم:

L Support : به شکل L می باشد که در موارد کمی مورد استفاده قرار می گیرد حداکثر طول آن 1 متر و حداکثر عرض آن 40 تا 50 سانتی متر می باشد.

T Post : این ساپورت هم به شکل T انگلیسی است و به صورت T برعکس هم استفاده می شود. حداکثر ارتفاع آن بین 5/1 تا 2 متر است.

Frame: بهترین نوع از دسته ساپورت های استراکچری است و کاربرد بالایی دارد.

Bracket : معمولاً در کنار tower ها برای عبور لوله نصب می شود. از یک صفحه یا میله افتی به نام Contliver که به tower جوش می شود به علاوه یک صفحه یا میله مایل به نام Bracket که به tower و contliver جوش می شود تشکیل شده است. و کاربرد نسبتاً بالایی دارد. ساخت ساپورت های استراکچری بسیار ساده است و علاوه بر این قیمت تمام شده آنها نیز بسیار پایین است.

Resting : معمولا وزن لوله کشی را توسط ساپورت های ساخته شده از فولاد ساختمانی یا فولاد و یا بتن تحمل می کند.

مهارکننده های صلب

این ساپورت ها برای جلوگیری از حرکت لوله به پهلو، بالا و پایین و جلو وعقب استفاده می شوند. و کاربرد بسیار زیادی دارند در ادامه به معرفی برخی از مهارکننده های صلب می پردازیم.

انواع مهارکننده های صلب

Guid : این ساپورت وسیله ای است جهت جلوگیری از تغییر مکان جانبی لوله و آزاد گذاشتن آن در حرکت طولی بین صفحه ای که لوله اصلی از طریق یک واسطه به آن جوش شده است و قیدی که مانع از حرکت جانبی می شود. فضای خالی به نام Gap وجود دارد که بین 2 تا 5 میلی متر است.

Line stop : از این ساپورت جهت جلوگیری از حرکت جلو و عقب لوله استفاده می شود. محدودیتهای استفاده از Line stop در زیر آمده است

1- هیچ وقت در یک خط لوله صاف از دو Line stop استفاده نمی شود.

2- در خط لوله صافی که به نازل پمپ و یا کمپرسور متصل است و امکان تغییر طول خط بر اثر انبساط و انقباض وجود دارد نباید از Line stop استفاده کرد. چون لرزش دستگاهها به همراه آزادی عمل نداشتن لوله جهت تغییر طول خسارت بالایی به خط لوله وارد می کند.

Anchor : یک ساپورت محکم است که از حرکت و دوران لوله در کلیه جهات در اثر حرارت، ارتعاش و غیره جلوگیری می کند. Anchor از خم کردن ورق فولادی و مفتول و جوش آن به لوله و پیچ کردن به سطح زمین ایجاد می شود.

البته الزامی وجود ندارد که Anchor به لوله جوش شود. وی در اکثر مواقع جوش می شود و این به خاطر توزیع یکنواخت تر تنش در جدارة لوله در صورت وجود جوش است.

Hold down : این نوع ساپورت با ایجاد یک قید در برابر حرکت صفحة نگهدارندة خط لوله از حرکت خط لوله به سمت بالا و پایین جلوگیری می کند.

Saddle : یک اتصال جوشی است برای لوله های که نیاز به عایق بندی داشته و در معرض حرکت طولی یا پیچشی ناشی از تغییر درجه حرارت قرار دارند. از این نوع ساپورت به عنوان تکیه گاه وزنی هم استفاده می شود.

مهارکننده های دینامیکی (Snubber)

Snubber ها برای مهار کردن نیروهایی که براساس پریود زمان تغییر می کنند استفاده می شوند .برای مثال هنگامی که زلزله می آید سیستم قفل را قفل می کند.

نمونه ای از یک مهارکننده صلب Shock Absorber است که برای قفل کردن سیستم در هنگام زلزله استفاده می شود. این ساپورت قابلیت بسیار بالایی دارد ولی بسیار گران است و خیلی کم مورد استفاده قرار می گیرد.

در کشور ما متأسفانه از مهارکننده های دینامیکی به ندرت استفاده می شود. به همین خاطر واحدهای فرایندی در معرض نابودی در اثر زلزله قرار دارند،‌اما به خاطر اینکه اکثر کارخانجات موجود در این صنعت در جنوب کشور قرار دارند و این مناطق روی گسل زلزله قرار ندارند خطر نابودی در اثر زلزله به حداقل رسیده است. ولی بدون در نظر گرفتن ملاحظات بالا. جاذب های دینامیلی باید حتما مورد استفاده قرار گیرد چون ضریب اطمینان واحد فرایندی تا حد بسیار بالایی افزایش می یابد.

Arrestor Sway Brace or way : یک فنر مارپیچی در یک محفظه می باشد که بین لوله کشی و یک چارچوب سخت کار گذاشته می شود. و وظیفه آن دفع ضربات حاصله از ارتعاشات و امواج است.

مهارکننده های مسائل نرمال (Expansio Joint)

این نوع ساپورت ها برای جلوگیری از اثرات مخرب انبساط و انقباض در سیستم لوله کشی مورد استفاده قرار می گیرند.

انواع مختلف Expansio Joint در ادامه معرفی می شود.

Simple bellow : برای خنثی کردن مسائل انبساط و انقباض در جهت طولی مورد استفاده قرار می گیرد. و مشکل از چند فنر است.

Angular Expansion joint : این ساپورت حرکت زاویه ای در یک صفح خاص را که در اثر انبساط و انقباض به وجود می آید خنثی می کند.

Gimbal Expansion Joint : این ساپورت حرکت زاویه ای در چند صفحه را که در اثر انبساط و انقباض به وجود می آید خنثی می کند این نوع ساپورت کارایی بالایی در خنثی کردن ارتعاشات با دامنه زیاد در اثر مسائل نرمال دارد.

Stress Analyse

در این بخش به مبحث تحلل تنش در بحث supporting اشاره می شود. به طور کلی stress Analyse دارای هدف های زیر می باشد.

1- نگهداری تنش وارد بر لوله و اتصالات در زیر حد مجاز

2- نگهداری بار وارده به نازلها در زیر حد مجاز

3- طراحی Special Support

4- بررسی جابجایی (Displacment) مجموعه

5- حل مسائل دینامیکی مانند ضربه قوچ

6- کمک به بهبود طراحی

برای دستیابی به اهداف بالا باید تحلیل تنش با دقت بالایی انجام گیرد که امروزه این کار به وسیله نرم افزارهای کامپیوتری انجام می شود. نمونه ای از نرم افزارهایی که در تحلیل تنش مورد استفاده قرار می گیرند در فصل مربوط به نرم افزارها معرفی می شوند.

مسئله دیگری که در این بخش مورد بررسی قرار می گیرد حداکثر فاصله موجود بین ساپورت ها در supporting می باشد. اصطلاحاً به این حداکثر فاصله span می گویند.

فرمولی که در زیر ارائه می شود برای محاسبه حدکثر فاصله موجود بین ساپورت ها مورد استفاده قرار می گیرد در فصل مربوط به نرم افزارها معرفی می شوند.

مسئله دیگری که در این بخش مورد بررسی قرار می گیرد حداکثر فاصله موجود بین ساپورت ها در supporting می باشد. اصطلاحاً به این حداکثر فاصله span می گویند.

رده لوله (Pipe Schedule)

رده لوله (Pipe Schedule)

در زمان IPS لوله ها فقط با سه ضخامت تولید میشدند. در ماه مارس سال 1927 انجمن استاندارد آمریکا صنایع را ممیزی نمود و اقدام به ایجاد یک سیستم جدید که ضخامت دیواره لوله برپایه ردیف های کوچکتر میان سایزی بود را بنیان گذاشت. این سیستم جدید  که بعد ها بنام NPS معروف شد جایگزین سیستم قدیمی تر IPS شد، اینچنین بود که واژه (SCH) برای ضخامت تعیین اندازه اسمی  لوله ابداع شد. با الحاق شماره SCH به استاندارد IPS امروزه ما دامنه ضخامت لوله ها را با نام های زیر میشناسیم:

SCH 5, 5S, 10, 10S, 20, 30, 40, 40S, 60, 80, 80S, 100, 120, 140, 160, STD, XS and XXS.

اندازه اسمی لوله (NPS) فقط یک تخصیص دهنده بدون اندازه برای سایز لوله ها میباشد؛ اندازه استاندارد لوله فقط هنگامی تعیین میشودکه NPS به همراه یک شماره مشخص شده و بدون ذکر علامت اینچ بیاید.برای مثال NPS 6 نمایانگر یک لوله با قطر خارجی 168.3mm میباشد.

ربط دادن  NPS به قطر داخلی لوله آنهم با واحد اینچ بسیار بی ربط و بی معناست زیرا اندازه NPS 12   و  لوله های کوچکتراز آن دارای قطر خارجی بزرگتری از اندازه اسمی تخصیص داده شده هستند. ولی برای NPS 14 و بزرگتر از آن ،  NPS  برابر با 14اینچ میباشد.

برای یک NPS داده شده ، قطر خارجی بدون تغییر باقی میماند ولی ضخامت دیواره لوله با افزایش شماره رده (SCH) زیاد میشود. قطر داخلی لوله به ضخامت

دیواره لوله و به شماره رده (SCH) بستگی دارد.

اندازه لوله با دو واژه بدون شماره تعیین میگردد

•    اندازه اسمی لوله (NPS)

•    رده  (SCH)

و ارتباط بین این دو واژه هست که قطر داخلی یک لوله را مشخص مینماید.

اندازه لوله های استینلس استیل بوسیله استاندارد ASME B36.19 تعیین که قطر خارجی و شماره SCH و ضخامت لوله را پوشش میدهد.توجه کنید که مطابق استاندارد ASME B36.19  درانتهای تمامی (شماره) ضخامت های لوله های استینلس استیل یک پسوند (S) قرار دارد و اندازه هایی که بدون پسوند (S) میباشند متعلق به استاندارد  ASME B36.10 میباشند که برای لوله های کربن استیل در نظر گرفته شده است.

سازمان جهانی استاندارد ISO نیز یک سیستم تخصیص دهنده اندازه لوله بدون شماره را بکار میگیرد.قطر اسمی  (DN) که مخفف Diameter Nominal در سیستم های متریک استفاده میشود. آن نیز استاندارد سایز لوله را وقتی که به همراه شماره مشخص تخصیص داده شده باشد نشان میدهد. البته بدون علامت (mm) .  برای مثال DN 80 یک شماره معادل NPS 3 میباشد.

قطر خارجی واقعی

 NPS 1 actual O.D. = 1.5/16″ (33.4 mm)

NPS 2 actual O.D. = 2.3/8″ (60.3 mm)

NPS 3 actual O.D. = 3½” (88.9 mm)

NPS 4 actual O.D. = 4.1/2″ (114.3 mm)

NPS 12 actual O.D. = 12.3/4″ (323.9 mm)

در زیر شما میتوانید نمونه قطرواقعی داخلی لوله را پیدا کنید

 NPS 1-SCH 40 = O.D.33,4 mm – WT 3,38 mm – I.D. 26,64 mm

NPS 1-SCH 80 = O.D.33,4 mm – WT. 4,55 mm – I.D. 24,30 mm

NPS 1-SCH 160 = O.D.33,4 mm – WT 6,35 mm – I.D. 20,70 mm

بنابر محاسبات انجام شده بالا هیچ یک از قطر های داخلی برابر یک اینچ واقعی نمیباشند. قطر داخلی با ضخامت دیواره لوله (WT) مشخص میگردد.

 حقایقی که لازم است بدانید!

رده  40 , 80 خیلی به STD , XS  نزدیک میباشد و در خیلی از اندازه  ها یکسان میباشند.

NPS 12  وبالاتر ضخامت لوله بین رده 40 و رده STD متفاوت هستند. و از NPS 10  و بالاتر ضخامت لوله ها میان رده 80 و رده XS متفاوت میباشند. رده 10، 40، و 80 در خیلی از جاها مانند 10S, 40S, 80S میباشند.اما مراقب باشید از   NPS 12  تا NPS22  ضخامت لوله در بعضی از جاها متفاوت میباشد.لوله های دارای پسوند    

S  در این محدوده دارای ضخامت نازکتری میباشند.

نحوه تعمیر لوله و تعمیر لوله زیر زمین

نواک توضیح می­ دهد:"هرگاه با لوله های pvc کار می­ کنید،خرک و مقدار زیادی از ابزار را فراموش نکنید.خرک وقتی استفاده می­ شود که باید سر لوله را تعمیر کنید یا این که اتصالات به سیستم اضافه نمایید". با داشتن خرک بریدن لوله ضرورت ندارد. لوله نیمه گرد است، فقط باید سر آن را چسب بزنید. وقتی چسب خشک شد، از روی خرک به توی لوله سوراخ کنید و قطعه­ ی جدید را توی آن بپیچانید."

هرگاه وسایلتان کافی باشد با آمادگی کامل می­ توانید به محل کارتان بروید.

به نظر می ­رسد که چنین کار مهمی محل بحث و گفت و گو نیست.با این حال وقتی لوله ها را تعمیر می­ کنید حفاری درست مهم است.خسارتی که به سبب بیل زدن بی پروا پیش می­ آید، تعمیرات را پیچیده کرده، یا حتی مشکل اولیه را دو چندان می­ کند.

ابتدا، محل را بررسی کنید، سپس جست و جو و بعد به دقت حفاری نمایید.با صرف کمترین مقدار وقت وتلاش منبع دقیق نشت راشناسایی واز لوله های مجاور و سیم ها یا اجزاء کسب اطلاع نمایید.برنامه­ ی عملیات را معین کنید.

وقتی برنامه دارید، حفره­ ی بزرگی حفر کنید.بسیاری از مردم تلاش می­ کنند تا دست به خاک محل نزنند و منطقه ­ای که باید حفاری شود کمترین خسارت ممکن را شاهد باشد.با این حال باید محل کارتان و دور و زیر لوله به قدر کافی بزرگ باشد به گونه­ ای که به راحتی بتوانید کار کنید.باید برای کار با لوله بُر جای کافی حفر کنید وفضای مناسبی برای عملیات داشته باشید.برای اره کردن لوله نه تنها نیاز به فضا دارید ، بلکه برای کشیدن اره باید جا داشته باشید.برای جابه جایی لوله ها باید فضای کافی داشته باشید به طوری که بتوانید به آرامی دیلم بزنید، گوه گذاری کرده و برای برش و چسب کاری آن را نگه دارید.

برای تعمیر لوله آن را علامت گذاری کنید،

وقتی در محل معینی حفاری می­ کنید، از تاثیری که کارتان روی ظاهر آن جا دارد اطلاع پیدا کنید.مشتریان به خاطر حفاری با ملاحظه، پر کردن گودی حفر شده و تمیزکاری قدردانی کرده و تحت تاثیر آن قرار می­گیرند.خاک، کود گیاهی یا گیاه سبز را به دقت سرجایش برگردانید و روی خاک حفاری شده سرپناه ایجاد کنید.اگر فهمیدید که باید حفاری را گسترش دهید، به سادگی می ­توانید ستون های سرپناه را کنار بکشید.

در زیر محل تعمیرات منطقه ­ی لجن و کثافت ایجاد کنید.این کار سبب می­شود آب لوله های در حال تعمیر بدون خطر آلودگی باشد.چیزهای باقیمانده و معلق در لوله های باز در سراسر شبکه موجب مشکلات می­ شود، خصوصا اگر وارد شاه لوله شود.لجن و کثافت را می­ توان پیش از مبادرت به تعمیر به بیرون پمپاژ یا با سطل خالی کرد .پیش از چسب یا حلال زدن لوله ها باید تمیز و خشک باشند.

چسب را بیش از اندازه به کار نبرید.اگر چسب یا پرایمر را بیش از اندازه به کار برید، داخل دیواره­ ی لوله­ ی باریک جا خوش می­ کند،آن را تضعیف نموده و کمی از لوله را مسدود می­ نماید.یادتان باشد که سرما سبب می­ شود تا لوله­ ی pvc شکننده شده وبرش بدون خرد شدن آن سخت شود.

در جایی که ازدحام لوله باشد، معمولا برش لوله های مجاور ضرورت دارد تا به لوله­ ی آسیب دیده برسیم و آن را تعمیر کنیم.در چنین مواردی، همیشه برای دوباه وصل کردن ،لوله ها را علامت بزنید و تطبیق دهید.

در موقعیت های خاص هم، لوله های مجاور باید پیکر بندی مجدد شوند یا زانوی دو خم بزنید تا دور لوله­ ی در حال تعمیر تمیزی لازم ایجاد شود.

لوله های پلاستیکی یا پلی تن مشکلاتی متفاوت با لوله های pvc دارد.نوعا این ها با اتصالات خاردار به هم وصل شده که با بست پیچی یا چروک کردن محکم می­ شوند.از نقطه نظر تعمیرات یکی از فواید این کار اینست که لوله های پلی تن انعطاف پذیری بیشتری نسبت به لوله­ های pvc دارند.این انعطاف پذیری ­فزاینده سبب می­ شود تا بدون ایجاد مشکل یا تقلا کردن لوله را خم نمایید.

اریک افستدال همکار فرایند نوآوری در کیج؛ ال ال سی، در وودبری، مینسوتا می­ گوید:"کلا، لوله های پلی تن یا پلاستیکی ، خصوصا در قطرهای کمتر از یک تا یک و نیم اینچ راحت تر از لوله های pvcتعمیر می­ شوند.ترکیب مواد سازنده­ ی لوله های پلی تن سبب نرمی، انعطاف پذیری و مقاومت در برابر یخزدگی در آب و هوای سرد می­ شود".

افستدال می­ گوید: من برای اتصال مجدد لوله های pvc در گذشته از انعطاف پذیری آن استفاده کرده­ ام.برای این نوع کاربرد استفاده از اتصالات خاص لوله هایpvc را با لوله های پلی اتین وفق می ­دهد.

چکیده:

با گسترش صنعت نفت، تجهیزات و خطوط انتقال نفت و گاز در خشکی و دریا به شدت در معرض آسیب های مکانیکی ناشی از نیرو های خارجی و خوردگی محیطی قرار گرفته اند. بیش از بیست سال است که سیستم های روکش کامپوزیتی به عنوان یک روش تائید شده جهت تعمیر پایدار دیواره لوله های فولادی انتقال گاز و مایع فشار بالا، مخازن ذخیره سازی و مخازن تحت فشار آسیب دیده از خوردگی و عوامل محیطی مورد استفاده قرار می گیرند. این روش در مقایسه با روش های معمول مانند کلمپ کردن سطح خارجی لوله، جوشکاری، برش و تعویض لوله ها، از مزایایی مانند ایمنی، عدم نیاز به جوشکاری، وزن پایین، سهولت در نصب، طول عمر کاربری بالاتر و هزینه تمام شده پایین تر برخوردار می باشد و این به علت استحکام مکانیکی بالایی کامپوزیتها در برابر شرایط محیطی سخت می باشد.

هدف از این مقاله نشان دادن ظرفیتهای فوق العاده کامپوزیتها در تعمیر لوله های فولادی، مخازن ذخیره سازی و مخازن تحت فشار آسیب دیده از عوامل خوردگی و تنش های مکانیکی می باشد.

مقدمه:

در یک تعریف ساده می توان کامپوزیت ها را یک آمیزه شامل دو و یا تعداد بیشتری از مواد ماکروسکوپی در نظر گرفت که با یکدیگر برهم افزایی بالایی دارند. این برهم افزایی باعث می شود تا کامپوزیت خواصی را به دست آورد که هیچ یک از اجزاء تشکیل دهنده کامپوزیت به تنهایی دارای آن نباشند. کامپوزیت ها از دو فاز زمینه و تقویت کننده تشکیل شده اند. کامپوزیت های مورد استفاده در تعمیر لوله های فولادی عمدتاً دارای زمینه ای از جنس رزین های گرماسخت (اپوکسی، پلی یورتان و...) و فاز تقویت کننده ای از جنس الیاف(الیاف آرامید، الیاف کربن، الیاف شیشه، الیاف پلی استر و...) و ذرات تقویت کننده معدنی(سیلیکون کاربید، آلومینا، خاک رس و ...) می باشند. کامپوزیت های تقویت شده با الیاف از مقاومت خوردگی عالی و استحکام مکانیکی فوق العاده ای جهت تعمیر لوله های فولادی انتقال گاز و مایع فشار بالا برخوردار می-باشند.

موارد تعمیر

1- خوردگی های خارجی

خوردگی لوله ها تنها شامل لوله های مدفون در زمین نبوده بلکه لوله های هم که در سطح زمین قرار دارند به شدت در معرض آسیب های خوردگی ناشی از شرایط آب و هوایی قرار دارند.  خوردگی خارجی ایجاد شده در لوله های(قطر 12") برج خنک کننده یک واحد پالایشگاهی را نشان می دهد.

استفاده از روش های معمول (کلمپ کردن، جوشکاری، برش، تعویض لوله و...) جهت تعمیر این لوله-ها باعث ایجاد شرایطی خاصی مانند صدور اجازه کار با شعله وتعیین جدول زمان بندی دقیق و دیگر مسائل محیطی و ایمنی می شود که همه اینها به علت نزدیکی تجهزات فرایندی به یکدیگر و حضور مواد قابل اشتعال در لوله های انتقال می باشد . بکارگیری کامپوزیت های تقویت شده در تعمیر لوله ها باعث می شود تا نیاز به کار با شعله، خارج کردن خط لوله از سرویس دهی و زیان های زیست محیطی محدود شود و بتوان تعمییرات را حتی در محیطی محدود انجام داد.

 علاوه بر لوله، انواع اتصالات شامل سه راهی، زانوهای°45 و °90 نیز با استفاده از کامپوزیت های تقویت شده قابل تعمیر می باشند

روکش های کامپوزیتی تقویت شده علاوه بر تعمیر نقاط آسیب دیده، به عنوان پوششی محافظ در برابر عوامل خوردنده عمل می کنند که این باعث افزایش طول عمر کاربری لوله ها می شود.

2- تعمیر نقاط دما بالا وخمیده

نشستی که سکوهای استخراج نفت وگاز دریایی در طول دوره بهره برداری از خود نشان می دهند باعث می شود تا تعدادی از رایزرها نیز نشست کنند و به شدت در برابر عوامل خورنده محیطی قرار گیرند. تعویض رایزرها دارای چندین مشکل عمده می باشد؛ 

1) توقف تولید سکوی دریایی و به هدر رفتن بخش قابل توجهی از محصولات تولیدی. 

2) حضور روغن کارکرده در درون رایزرها با دمایی بالغ بر 70°C.

3) ایجاد شرایط کاملاً ایمن برای پرسنل عمل کننده. 

4) کپسوله کردن بخش خمیده.

استفاده از روکش کامپوزیتی باعث فائق آمدن بر تمام این مشکلات می شود. رزین گرماسخت، تقویت کننده و چسب، دمای بالغ بر 84°C را به راحتی تحمل می کنند. روکش کامپوزیتی مورد استفاده در تعمیر رایزرها سبک بوده و به راحتی توسط دو اپراتور بر روی سطح قابل اجرا می باشد و نیازی به جابه-جایی قطعات سنگین نمی باشد . با این روش تعمیر رایزرها حداکثر سه روز طول می کشد. یکی از امتیازات مهم این روش، کاهش نگرانی زیست محیطی از وارد شده سیالات هیدروکربنی به محیط اطراف در هنگام خارج کردن رایزرها از سرویس می باشد.

3- آسیب های مکانیکی

ضربه دیدن لوله های حاوی آب وگاز طبیعی در هنگام حفاری، امری است که همواره در مناطق عملیاتی رخ می دهد؛ این امر باعث کاهش کارایی بلند مدت خطوط لوله های انتقال تحت بارهای ثابت و سیکلی می شود. به علت حساسیت این نوع از آسیب دیدگی های خطوط لوله، شرکتها همواره به دنبال رفع این آسیب دیدگی بوده اند. نتایج مطالعات نشان می دهد که استفاده از روکش های کامپوزیتی به علت اینکه باعث از بین رفتن تمرکز تنش در نقاط آسیب دیده و حذف ترک های مویینه ایجاد شده در اثر ضربه می شود روشی تائید شده جهت تعمیر این لوله ها می باشد. معمولاً نواحی تورفته را با استفاده از فیلرهای سخت شونده پوشش می دهند تا انتقال تنش به راحتی بین لوله و روکش کامپوزیتی انجام شود و سپس با روکش کامپوزیتی پوشش می دهند.

4- نشتی

لوله های انتقال و مخازن نگهداری نفت خام عمدتاً در چندین نقطه دچار نشتی می شوند. لوله های انتقال معمولاً دارای فشاری برابر با bar22 (psi300) می باشند که در این فشار کار با شعله و استفاده از سمباده مکانیکی(جهت تمیز کاری سطح لوله) امکان پذیر نمی باشد. روکش های کامپوزیتی دارای نتایج آزمایشگاهی و عملی بسیاری جهت نشان دادن مطلوبیت این روکش ها برای نشت بندی لوله ها و مخازن نگهداری نفت خام می باشند. پس از کاهش فشار خط لوله انتقال، روکش کامپوزیتی بر روی آن اعمال می شود. به کارگیری این روش باعث 

• عدم نیاز به سیل کردن کل سطح لوله

• سهولت در همسطح سازی روکش با سطح خارجی لوله

• برداشته شدن تنش های شعاعی از روی محل های نشتی

• افزایش مقاومت لوله در برابرخوردگی

• کاهش وزن روکش تعمیری و سهولت در نصب آن می شود.

آسیب دیدن محل جوش

بازرسی های به عمل آمده از محل جوش، آسیب های مانند نشتی از دیواره جوش، تخلخل و غیر یکسان بودن محور دیوارها را نشان می دهد. روند تعمیر لوله های آسیب دیده از محل جوش را نشان می دهد. تعمیر نواحی جوشکاری با روکش کامپوزیتی باعث می شود تا لوله تحت آزمون فشار از خود نتیجه قابل قبولی را نشان دهد. استفاده از روکش کامپوزیتی باعث افزایش ایمنی،کاهش هزینه و زمان انجام تعمیرات می شود.