سیستم لوله کشی Piping

لوله کشی یا پایپینگ به معنی به کار بردن اصول مهندسی مکانیک است که با طراحی، آنالیز، نصب، تست، راه‌اندازی و نگهداری از سیستم لوله‌کشی سر و کار دارد. از نظر صنعتی، تمام فعالیت‌های لوله کشی در انطباق با کدها و استانداردهای بین‌المللی و صنعتی و همچنین قوانین و مقررات محلی انجام می‌شوند. سیستم پایپینگ شبکه‌ای از لوله‌ها (pipes) و اتصالات لوله (fittings) و دیگر اجزای خاصی است که وظیفه آنها انتقال سیالات شامل مایعات، گاز و دوغاب از یک محل به محل دیگر می باشد.

به سیستم های لوله کشی پالایشگاه ها و plant ها ، piping  گفته می شود.

به سیستم های لوله کشی خطوط انتقال ،  pipe-line  گفته می شود.

به سیستم های لوله کشی تاسیسات و ساختمان ، plumbing  گفته می شود.

به طور کلی مهندسی پایپینگ در سیستم‌های صنعتی زیر اعمال می‌شود.

• سیستم‌های لوله‌کشی سرویس ساختمان
• سیستم‌های لوله کشی برودتی و انتقال حرارت
• سیستم‌های لوله کشی حمل و توزیع مایع (خط لوله)
• سیستم‌های لوله کشی انتقال و توزیع گاز
• سیستم‌های لوله کشی نیروگاهی
• سیستم‌های لوله کشی فرآیندی
• سیستم‌های لوله کشی انتقال لجن

محدوده اصلی و تخصصی لوله کشی به شرح زیر است:

• طراحی و آنالیز پایپینگ (piping design and analysis)
• متریال پایپینگ (piping materials)
• اجرای پایپینگ (piping construction)
• بازرسی و تست پایپینگ (piping inspection and testing)
• راه‌اندازی پایپینگ (piping commissioning)
•  تعمیر و نگهداری پایپینگ (piping maintenance)

اجزای یک سیستم لوله کشی

لوله (pipe)

لوله یک استوانه توخالی است که برای هدایت یا انتقال سیالات (مایعات و گازها) از یک مکان به مکان دیگر به کار می‌رود. تفاوت اصلی بین لوله و تیوب (tube)، ابعاد مورد استفاده برای توصیف سایز لوله و سایز تیوب است. برای لوله، قطر داخلی (ID) تقریبا با اندازه نامی لوله   (nominal pipe size) برای ضخامت دیواره استاندارد مطابقت دارد. برای تیوب، قطر خارجی (OD) نزدیک با سایز تیوب برابر است. در استانداردهای روز اروپا، لوله و تیوب به وسیله قطر خارجی و ضخامت دیوار توصیف می‌ شوند.

در صنعت پایپینگ سه نوع انتهای لوله استاندارد مورد استفاده قرار می‌گیرند:

 انتهای تخت (Plain Ends) یا  PE

 انتهای رزوه (Threaded Ends) یا TE

 انتهای پخ خورده (Beveled Ends) یا BE

انتخاب نوع انتها

انتخاب نوع انتها برای اجزای لوله کشی به نوع اتصال مورد استفاده در یک سیستم پایپینگ خاص بستگی دارد. اتصالات معمول شامل موارد زیر می‌باشند:

• اتصالات رزوه‌ای (threaded joints)
•  اتصالات لب به لب (butt joints)
• اتصالات سوکتی (socket joints)
•  اتصالات فلنجی (flange joints)
•  اتصالات شیاری (grooved joints)
•  اتصالات چسبی (bonded joints)
•  اتصالات ویژه (special joints)

اتصالات (fittings)

فیتینگ یا اتصالات لوله، قطعاتی هستند که به انتهای لوله متصل می‌شوند و در سیستم پایپینگ ایجاد انعطاف‌پذیری می‌کنند. اتصالات معمولا برای تغییر جهت جریان، توزیع، افزایش یا کاهش نرخ جریان و اتصال به کار می‌روند.

اتصالات متداول لوله عبارت‌اند از:

• زانویی (elbow)
• خم (bend)
•  برگردان (return)
• سه راهی (tee)
•  چهار راهی (cross)
•  کاهنده (reducer)
•  درپوش (end cap)
•  پلاگ (plug)
•  کوپلینگ (coupling)
• اولت (o’let)

فلنج (flange)

فلنج لوله یک دیسک، برجستگی یا حلقه است که به لوله متصل است. اتصالات فلنجی به وسیله پیچ کردن دو فلنج به یکدیگر با قرار دادن یک واشر آب‌بندی بین آن‌ها برقرار می‌شوند. فلنج همچنین می‌تواند به عنوان یک حلقه در نظر گرفته شود که معمولا دارای سوراخ‌هایی برای پیچ است و به انتهای لوله یا تیوب پیچ یا جوش داده می‌شود تا امکان اتصال قطعات دیگر به لوله فراهم شود. فلنج‌ها دسترسی آسانی برای تعمیرات، تمیزکاری، بازرسی یا تغییرات فراهم می‌کنند.

انواع بسیار زیادی از فلنج‌ها در سیستم‌های لوله کشی مورد استفاده می‌باشد:

• فلنج اسلیپ‌ آن یا لغزشی (slip-on pipe flange)
•  فلنج جوشی (weld neck pipe flange)
•  فلنج کور (blind pipe flange)
•  فلنج لپ‌جوینت (lap joint pipe flange)
•  فلنج رزوه‌ای (threaded pipe flange)
• فلنج ساکتی جوشی (socket-weld pipe flange)
•  فلنج کور عینکی (spectacle blinds)
•  فلنج فاصله‌انداز (spacer flange)

شیر (valves)

شیرها یا ولوها وسیله‌های مکانیکی هستند که جریان و فشار را در یک سیستم پایپینگ کنترل می‌کنند. ولوها اجزای ضروری هر سیستم پایپینگ می‌باشند.

ولوهای رایج مورد استفاده عبارت‌اند از:

• گیت ولو یا شیر کشویی (gate valve)
•  پینچ ولو (pinch valve)
•  شیر اطمینان (pressure relief valve)
•  گلاب ولو (globe valve)
• پلاگ ولو (plug valve)
•  بال ولو (ball valve)
•  باترفلای ولو یا شیر پروانهای (butterfly valve)
•  چک ولو یا شیر یکطرفه (check valve)
•  دیافراگم ولو (diaphragm valve)
•  شیر کنترلی (control valve)

پیچ (bolts)

در صنعت لوله کشی، برای اتصالات فلنجی از استاد بولت (Stud Bolts) و ماشین بولت (Machine Bolts) استفاده می‌شود. استاد بولت یک میله رزوه شده با دو مهره شش وجهی سنگین است؛ در حالی که ماشین بولت دارای یک سر و یک مهره می‌باشد. انتخاب مواد پیچ بستگی به تطابق با متریال فلنج، شرایط سرویس، خواص مکانیکی و خواص دما بالا دارد.

ساپورت (supports)

ساپورت‌های لوله، قطعاتی از لوله کشی هستند که برای نگه داشتن و بالا بردن لوله از یک سازهی نگه دارنده برای آرایش عمودی و افقی طراحی می‌شوند. گایدهای لوله (pipe guides) و اسلایدهای لوله (pipe slides) برای امکان حرکت طولی به دلیل انبساط انقباض لوله طراحی شده‌اند. ساپورت‌های کفشکی (shoe supports)، کلمپ‌های U، ترمزهای محوری (axial stops)،  سی چنل ها (C-channel) ساپورت‌های فنری (spring supports) چند مثال از ساپورت پایپینگ می‌باشد.

قطعات خاص و تجهیزات

قطعات ویژه برای انجام وظایف خاصی به غیر از کاربردهای پایپینگی ذکر شده در بالا استفاده می‌شوند. قطعات خاص معمول و رایج شامل صافی‌ها (strainers)، تله بخار (steam traps)، اتصالات انبساطی (expansion joints)، اوریفیس پلیت (orifice plates)، اوریفیس‌های محدود کننده (restriction orifices) می‌باشند.

متریال و جنس و اندازه سیستم لوله کشی

متریال سیستم پایپینگ می‌تواند از مواد مختلفی تشکیل شده باشد. معمولا شیرآلات و اتصالات از همان مواد لوله ساخته می‌شوند. انتخاب متریال و نیز سایز لوله بستگی به پارامترهایی مانند ماهیت سیال، فشار، دما و دبی دارد. در حال حاضر انواع بسیاری از متریال‌های فلزی و غیر فلزی برای انتقال سیال به کار می‌روند. معروفترین و پرکاربردترین مرجع برای انتخاب مواد ، استاندارد ASTM  American Society for Testing Material می باشد.

متریال پایپینگ را می‌توان به چهار نوع دسته بندی کرد:

• پایپینگ فلزی

این نوع لوله های فولادی کربن از فلزی ساخته شده اند که در آن کربن عنصر اصلی شیمیایی است و میزان خصوصیات بدنی فلز مانند استحکام و مقاومت را تعیین می کند. در فرآیند تولید لوله های فولادی کربن، تولید کنندگان کربن را به آهن اضافه می کنند تا فلز حاصل را سخت و تقویت کند. اگرچه در کشور ما برای ایجاد تمایز لوله های فلزی را با نام لوله های کربن استیل یا لوله های سیاه می شناسیم اما باید توجه کنیم که لوله های گالوانیزه و لوله های استنلس استیل نیز در دسته ی لوله های فلزی قرار دارند.

• پایپینگ پلاستیکی

لوله های پلاستیکی از پلیمرهای آلی تولید می شوند که انواع آن در برابر حرارت رفتار متفاوتی دارند.

• پایپینگ بتنی

این لوله ها با بتن مسلح و غیرمسلح و با قرار دادن میلگرد در دیواره آنها تولید می شوند و بیشتر در بخش جمع آوری و انتقال فاضلاب و آب باران مورد استفاده قرار می گیرند.

• پایپینگ چوبی