حداکثر دمای فشار قابل تحمل برای لوله‌ها
دسترسی سریع به محتوای این مطلب
یکی از مهم‌ترین و اصلی‌ترین بخش انتقال سیالات، لوله‌های فولادی هستند. اتصالات و لوله‌ها بر اساس آلیاژ به کار رفته در ساخت آن‌ها و میزان تحمل دما و فشار توسط آن‌ها دسته‌بندی می‌شوند. فشار در لوله‌ها بر اساس واحد اندازه‌گیری PN یا نامی یا بر اساس بار اندازه‌گیری می‌شود. مقدار فشار و دمای قابل تحمل لوله‌ها به یکدیگر وابسته هستند به این معنا که هرگاه فشار لوله افزایش یابد در نتیجه دمای قابل تحمل آن کاهش پیدا می‌کند و عکس این ماجرا نیز اتفاق می‌افتد. در این مطلب می خواهیم در مورد حداکثر دمای فشار قابل تحمل برای لوله‌ها صحبت کنیم. با ما همراه باشید.
برای اطلاع از قیمت روز انواع لوله فولادی روی لینک زیر کلیک کنید:
فشار قابل تحمل و مجاز برای لوله‌ها
فشار نامی یا PN یا بار قابل تحمل در هر لوله به مواد سازنده آن و دمای لوله بستگی دارد. این فشار مجاز در دماهای مختلف برای مواد مشابه با یکدیگر فرق دارد. در نتیجه فشارهای مجاز متفاوتی برای لوله‌های با فشار ثابت در دماهای مختلف وجود دارد.
در واقع مقدار فشار قابل تحمل برای تضعیف نقاط لوله را فشار قابل تحمل و مجاز برای لوله می‌دانند. این نقاط ضعیف در یک لوله همان اتصالاتی است که در اثر عوامل گوناگون، فشار مجاز در آن‌ها نسبت به دیگر قسمت‌ها کمتر است.
این فشار مجاز برای لوله‌ها، فلنج ها و … بر اساس استانداردهای ASME B31.3 و ASME B16.5 اندازه‌گیری می‌شود. همین اتصالات موجب تعیین قیمت لوله می‌شود.
اهمیت تعیین فشار و دمای قابل تحمل لوله
یکی از دلایل اهمیت تعیین مقدار دما و فشار قابل تحمل برای لوله‌ها، فلنج ها هستند. فلنج ها به عنوان یک عضو ضعیف در سیستم‌های لوله کشی است که هر گونه شکستگی و خرابی در سیستم نشان دهنده این است که فلنج در سیستم دچار مشکل شده است. به همین منظور بهتر است ضخامت بر اساس فلنج ها انجام شود.
در صورت پیدایش مشکل در یک قسمتی از سیستم پایپینگ، کل سیستم دچار اختلال می‌شود که در اینجا اهمیت آگاهی از فشار و دما مشخص می‌شود. در نتیجه باید مقطع مورد نظر مطابق با آلیاژ و ضخامت مناسب بر اساس نوع کاربری انتخاب شود.
دسته‌بندی اقلام لوله کشی
با توجه به مشخص شدن عوامل موثر در میزان دما و فشار قابل تحمل لوله‌ها و دلایل اهمیت آن‌ها می‌توان لوله کشی را به دو گروه دسته‌بندی کرد:
- یک دسته بر اساس کلاس فشاری مانند فلنج ها، گسکت ها، شیرآلات، اتصالات ساکت ولد و اتصالات دنده‌ای
- دسته دیگر لوله و سایر اتصالات که مطابق با ضخامت و برنامه یا SCHEDULE طراحی می‌شوند.
طراحی‌ها به گونه‌ای انجام می‌شود تا رد نقاط ضعیف سیستم لوله کشی، مقاوم قابل توجهی ایجاد شود. دقت داشته باشید که ضعیف‌ترین بخش لوله کشی، اتصالات هستند. در ابتدا، کلاس‌های فشاری برای فلنج ها ایجاد می‌شوند و مطابق با این کلاس‌ها، فشار مجاز و ضخامت لوله‌ها اندازه‌گیری و محاسبه می‌شود.
یکی از موضوعات مهم و قابل بررسی در مطالعات مهندسی، تعیین فشار و دمای مجاز برای لوله‌ها است. مقدار فشار مجاز طبق فرایند متالوژی و عناصر پایه تشکیل دهنده آن تعیین می‌شود. همان طور که گفته شد استانداردهای ASME نرخ مجاز فشار و دما را برای آلیاژهای مختلف از جمله فلنج ها و اتصالات آن تعیین می‌کنند.
تعیین فشار بر اساس استاندارد ASME B31.3
مطابق با این استاندارد، مقدار فشار طراحی شده برای هر یک از اجزای سیستم لوله کشی از مقدار فشار سخت‌ترین شرایط دمایی و فشاری نباید کمتر باشد. در حالت کلی مقدار حداقل و حداکثری مورد انتظار سیستم در نظر گرفته می‌شود.
علاوه بر این قرار گرفتن رد سخت‌ترین شرایط موجب می‌شود تا ضخامت و کلاس فشاری اجزای سیستم لوله کشی تعیین و محاسبه شود.
شیوه‌های محافظت از سیستم لوله کشی در برابر دما و فشار بالا
از جمله عواملی که سیستم‌های لوله کشی را تهدید می‌کند، فشار و دمای بالا است. هنگامی که لوله کشی به صورت توکار انجام شده باشد به دلیل جذب فشار توسط گچ و بتن استفاده شده در اطراف لوله‌ها عامل فشار و انبساط حرارتی حذف می‌شوند. با تمامی مطالب ذکر شده توصیه می‌شود در محل‌های انشعاب لوله‌ها یا جایی که مسیر لوله تغییر پیدا کرده است از فوم یا اسفنج استفاده شود.
در لوله کشی روکار باید نسبت به عوامل خارجی ایجاد فشار و انبساط‌های حرارتی، حساس بوده و تمامی اصول و استانداردهای لازم برای رعایت آن‌ها را به کار برد. برای این منظور روش‌های مختلفی استفاده می‌شود. چرخش مسیر لوله یا استفاده از متعادل کننده‌های انبساط حرارتی از جمله روش‌های مورد استفاده در جلوگیری از افزایش فشار و دمای سیستم لوله کشی به شمار می‌روند.
- استفاده از لوپ انبساطی یکی از شیوه‌های متعادل سازی حرارتی است. این روش موجب می‌شود تا فشار وارد بر سیستم کنترل شده و جابه‌جایی‌های ناشی از تغییرات دما در سیستم لوله کشی کاهش پیدا کند.
- ایجاد خم L موجب جبران انبساط طولی ناشی از دمای بالا شده و فضا را برای حرکت محوری لوله ایجاد می‌کند. این روش در مسیرهای بیش از 3 متر قابلیت استفاده ندارد و بهتر است لوپ U شکل جایگزین آن شود.
- استفاده از لوله‌ها و اتصالاتی که دارای ضریب انبساط حرارتی کمتری هستند مانند کربن استیل، چدن و یا استنلس استیل که در برابر تغییرات دمایی مقدار جابه‌جایی و تغییر طول کمتری دارند.
- به کار بردن بسته‌ای ثابت به منظور تثبیت نمودن لوله‌ها و اتصالات است. با این روش از حرکت لوله‌ها جلوگیری شده و مقدار زیادی از تنش‌های وارد شده به آن خنثی می‌شود. استفاده از بسته‌ای متحرک باعث می‌شود تا لوله در فضای کافی یک حرکت محوری داشته باشد. دقت داشته باشید بست ها باید در فاصله‌های منظم و یکسان قرار گیرند.
- نصب قطعه انبساطی آکاردئونی که وظیفه کنترل تغییرات دما را بر عهده دارد. لوله‌ها در اثر انبساط و انقباض دچار تغییرات دمایی می‌شوند که با کمک قطعات انبساطی دنده‌ای، جوشی و فلنجی می‌توانید آن را کنترل نمایید. بیشترین کاربرد را در سیستم‌های لوله کشی با دمای بالا و پایین دارند. علاوه بر این از وارد شدن آسیب در اثر ارتعاشات و لرزش‌های ایجاد شده به سیستم لوله کشی جلوگیری می‌کنند.
بیشتربدانید: جدول استاندارد لوله های فولادی درزدار
جمع بندی
لوله‌ها به عنوان یکی از قسمت‌های شبکه انتقال سیالات در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. میزان تحمل فشار وارد آمده و تغییرات دمایی در لوله‌ها بسته به نوع جنس و ماده آلیاژی استفاده شده در ساخت آن بستگی دارد. میزان فشار وارد شده بر اساس واحدی به نام PN بر حسب بار اندازه‌گیری می‌شود. مقدار تحمل لوله‌ها در برابر فشار وارد آمده متفاوت است و در برخی موارد این نیرو موجب شکستگی و خرابی سیستم لوله کشی می‌شود. برای جلوگیری از این موضوع راهکارهای گوناگونی وجود دارد که در این مقاله از شرکت اصفهان آهن به آن پرداخته‌ایم.