آشنایی با لوله و اتصالات

آشنایی با لوله و اتصالات

اسلاید 1: دوره آموزشي آشنايي با لوله و اتصالاتشركت فولاد مباركه اصفهانمهندس شيرازيخرداد 1387

اسلاید 2: منابع و مراجعانتال مايعات و طراحي خطوط مايع روحاني – احمداصول طراحي پايپينگ قند چي – عليرضاTHE PIPING GUIDE DENISE WISTHANCEPOWER HYDRAULICS MICHEL PINCHاصول طراحي خطوط لوله

اسلاید 3: تقسيم بندي لوله هالوله ها به دو دسته كلي تقسيم مي شوند.الف: تيوب(Tube): دسته اي از لوله ها كه بر اساس قطر خارجي و ضخامت جدار آن بر حسب BWG(Birmingam Wire Size) ساخته مي شوند و در مبدلهاي حرارتي ، خطوط ابزار دقيق و اتصالات كوچك بر روي كمپرسورها ،بويلرها و يخچالها نصب مي شوند .ب: پايپ (PIPE):دسته اي از لوله ها كه بر اساس اندازه اسمي و ضخامت جداره برحسب SCH شناخته مي شوند. از اين دسته از لوله ها در صنايع مختلف مانند نفت، گاز ، پتروشيمي و... استفاده مي شود.

اسلاید 4: انواع لوله هااز منظر طرز تهيه لوله ها در 4 دسته شناسايي مي شوند.لوله هاي بدون درزلوله ها آهن گري شدهلوله هاي جوشكاري شدهلوله هاي ريخته گري شده

اسلاید 5: لوله هاي بدون درزSeamlessبه 4 روش ساخته مي شوند.الف: روش سمبه زني دوراني گرم(Hot Rotary Piercing): در اين روش شمش فولاد را تا دماي 1200-1300 گرم نموده و د رچهار مرحله (سوراخ زني Piercing Mill بوسيله دوران شمش مابين دو غلطك و سمبه) ،(تكميل كننده سوراخ Plug rolling Mill) ،(مدور سازي داخل Reeling Mill) و ( بخش سايز كننده Sizing Mill بوسيله دو غلطك چرخانجهت ايجاد ضخامت مناسب) لوله شاخته مي شود.

اسلاید 6: روش دوم:(Pilger Mill Process): در اين روش لوله هاي سوراخ شده را مابين دو غلطك فرم دار در حالت گرم جندين مرتبه حركت مي دهنددر اين فرآيند بدليل آنكه سايز داخلي لوله بوسيله سمبه تثبيت مي شود، قطر خارجي بوسييله زائده روي غلطكها حاصل مي شود.روش سوم:Push Bench Process: در اين روش ابتدا صفحات پهن و ضخيم را بوسيله سمبه گرد و بصورت نعلبكي در آورده و سپس بوسيله نبه هايي آنها را از درون سوراخهايي عبور مي دهند.در اينصورت صفحه به لوله تبديل مي شود.روش چهارم: Extrusion Process: در اين روش شمش را تا دماي 1250 درجخ گرم نموده و با قرار دادن آن درون يك محفظه و فشار يك سمبه لوله را سوراخ نموه و در نهايت مجعم لوله و سنبه را از درون يك سوراخ هدايت مي نمايند تا قطر خارجي مورد نظر حهت لوله حاصل شود

اسلاید 7: لوله هاي آهنگري شدهاين دسته از لوله ها را از 10 تا 30 اينچ مي سازند. اين لوله ها به دو روش ساخته مي شوند؛الف: لوله هاي فورج و سوراخ شده Forfed & Bored Pipe: شمشهاي داغ را بوسيله پرس بصورت استوانه هاي تا 1 اينچ بزرگتر از اندازه مورد نظر سوراخ نموده و بوسيله دوران آنها را سايز مي نمايند. درنهايت بوسيله سنبه آنها را سوراخ مي نمايند.ب: لوله هاي فورج شده پوك Hollow Forged Pipe: ابتدا شمشهاي داغ را سوراخ نموده و سپس شمش سوراخ دار از روي سمبه ها و رينگها عبور داده تا بطور همزمان قطر خارجي و داخلي حاصل شود. انجام عمليات اصلاحي از خصوصيات اين روش است.

اسلاید 8: لوله هاي جوشكاري شده Seam pipeلوله هايي كه از روش جوشكاري صفحات حاصل مي شوند داراي درز بوده و بر اساس درز حاصل شده به دو خانواده لوله با درز مستقيم و لوله با درز مارپيچ تا سايز 56 اينچ نيز ساخته مي شوند. اين دسته از لوله ها بدليل سهولت ساخت و استفاده در صنايع مختلف نفت و گاز مورد استفاد ه دارند.لوله هاي ساخته شده بدليل آنكه در فرآيند جوشكاري نا همگن هستند نيازمند مراقبت و حفاظت در برابر خرابيهاي مختلف هستند.

اسلاید 9: لوله هاي ريخته گري شدهاين دسته از لوله ها جهت ساخت لوله هاي چدني و فولادي مناسب هستند. لوله هاي چدني را بصورت افقي ، عمودي ، ريخته گري گريز از مركز در قالب ماسه اي و ريخته گري گريز از مركز در قالب فلزي ريخته گري مي كنند.لوله هاي فولادي را معمولا بوسيله روش گريز از مركز مي سازند.استاندارد رايج در ساخت لوله ها سري ASA,A21 مي باشد

اسلاید 10: تقسيم بندي لوله ها از نظر استقامت فشاريلوله ها به سه روش تقسيم مي شوندالف: روش وزني: اين روش قديمي ترين روش مي باشد.براي هر لوله با قطر اسمي مشخص قطر مشخصي را بصورت استاندارد شده(STD) قرارداد نموده اند. لوله هاي را كه يك برابر قوي شده باشد با نام XS و لوله اي را كه دو برابر قوي شده باشد را XXS مي نامند. اين روش مورد تائيد ASME و ASTM مي باشد.

اسلاید 11: ب: روش برنامه اي - در اين روش از حاصل تقسيم 1000برابر فشار كاري لوله بر تنش مجاز آن استفاده مي شود. عدد حاصل را گرد نموده و با نام Scheduale Number مي شناسند.اين روش مورد تائيد ANSI ميباشد.ج:ورش كدينگ – در اين روش ابتدا استاندارد معرفي شده و سپس گريد لوله بر اساس حداكثر تنش نقطه تسليم معرفي مي شود.براين اساس لوله ها را با گريدهاي A,B,X42,X46,X52,X56,X60,X65,X70,U89,U100 مشخص مي نمايند.مثلا لوله اي با مشخصات API – 5LS – X60لوله اي است كه بصورت اسپيرال ساخته شده و مقاومت تنش تسليم آن 60000PSI مي باشد.

اسلاید 12: محاسبه تنش در خطوط لولهبراي محاسبه حداكثر فشار قابل تحمل در لوله هاي واقعي از رابطه بارلو استفاده مي شود. P=2*St/Dدر رابطه فوق P معرف فشار خط لوله، S معرف تنش تسليم ماكزيمم، t ضخامت جداره لوله و D معرف قطر خارجي لوله است.تحليل استاندارد ANSI از محاسبه فشار خط لوله:قسمتهايي از لوله كه تحت تاثير تنش مماسي يا تنش متجاوز از 20% حداقي جاري شدن مخصوص هستند مي بايستي با فشاري لااقل 1.25 برابر فشار طراحي تست شوند.درصوصرتي كه فشار قسمتي از خط لوله بيشتر از 70% تنش تسليم نهايي را سبب شود در اينصورت مي بايست تمهيدات مناسبي را در نظر داشت.

اسلاید 13: تحليل استاندارد ANSIبر اساس اين استاندارد موارد زير حاصل مي شود.الف: درصورتي كه فشار خط لوله كمتر از 20% تنش نهايي را شامل شود انجام تست ضرورتي نداردب: در صورتي كه فشار خط لوله از 20% تنش نهايي بيشتر اعمال نمايد مي بايست خط لوله را با فشاري برابر با1.25 فشار طراحي تست نمود.در اينصورتPi<(2*0.8*s*t)/D خواهد شد.درصورتيكه لوله نياز به جوشكاري داشته باشد فاكتور جوش E نيز در رابطه فوق وارد مي شود. Pi<(2*0.8*s*t*E)/D

اسلاید 14: تحليل استاندارد APIمقررات API در خصوص خطوط لوله سخت گيرانه تر مي باشد. بر اساس اين استاندارد عمر بهره برداري از خطوط لوله نيز به عنوان يكي از فاكتورهاي طراحي اهميت دارد. اگر لوله مورد نظر دچار فرسايش شود در اينصورت حداكثر مجاز فرسايش 12.5% مي باشد. اما بدليل اينكه ممكن است لوله با ضخامتي كمتر از ضخامت استاندارد شده ساخته شود در انصورت ضريب ايمني 90% را براي ضخامت خواهيم داشت؛Pi<(2*0.72*s*E*t)/Dفاكتور ايمني جوش را استاندارد ASTM مشخص مي نمايد.

اسلاید 15: استانداردهاي طراحي خطوط لولهمتداول ترين و مطمئن ترين استاندارد براي طراحي خطوط لوله استاندارد ANSI – B31 مي باشد.كدهاي رايج اين استاندارد عبارتند از:براي لوله هاي امداد رساني ANSI B31-1براي لوله هاي هوا و گاز داخل موسسات صنعتي و كارگاهها ANSI B31-2براي لوله هاي داخل پالايشگاهها ANSI B31-3براي لوله هاي خطوط لوله مايع ANSI B31-4براي لوله هاي تبريد و سرد كننده ANSI B31-5براي لوله هاي صنايع شيميايي ANSI B31-6براي لوله هاي گاز ANSI B31-8

اسلاید 16: كاربرد لوله هاي مختلف در صنعتلوله هاي فولادي را معمولا در خطوط فرآيند بكار برده و در خطوطي كه نياز به جوشكاري و خمش دارند و تبادلات حرارتي و محدوده هاي حرارتي بالا دارند متناسب با استاندارد ASTAM A-106 و ASTM A-53 ساخته مي شوند.چنانچه اين دسته از لوله ها در مصارف عادي مانند خطوط بخار ،آب و گاز بكار روند از استاندارد ASTM A-120 تبعيت مي كنند. اين استاندارد براي خمش ،سرمايش و دماهاي بالا مناسب نيست.

اسلاید 17: اتصالاتاتصالات امکان تغییر جهت لوله ،تغییر قطر آن و یا گرفتن انشعاب از خط اصلی را ایجاد می کند.اتصالات پیچی دارای مشخصه های کلاس فشاری 2000 ،3000،6000 می باشند اتصالات socket – welding دارای مشخصه های فشاری 3000،6000،9000می باشند

اسلاید 18: تجهیزات سیستم لوله کشی به روش جوشکاری لب به لببهترین روش اتصال برای لوله های با قطر بالا همراه با آب بندی بسیار زیاد است. اما ممکن است بدلیل وجود گرده جوش در داخل بر جریان سیال تاثیر گذار باشد.در این روش دو تجهیز با فاصله مناسب از یکدیگر بصورت خال جوش اتصال یافته و سپس جوشکاری کامل می شوند.انواع این اتصالات عبارتند از :زانوئی90 درجه با شعاع بلندزانوئی 90 درجه با شعاع کوتاهزانوئی 45 درجهبازگشت دهنده 90درجه بلندبازگشت دهنده 90درجه کوتاهزانوئی همراه با کاهنده قطر بلندSwage جهت اتصال لوله های کوچکتر از نوع پیچی با ساکت بکار می روند.Miter بر حسب نیاز لوله ساخته می شوند و جزو اتصالات می باشند.انواع فلانچها که جهت اتصال دو تجهیز بصورت اتصال پیچ و مهره بکار می رود.

اسلاید 19: فلانچ کاهنده: جهت تغییر سایز خط لوله مناسب است. این فلانچ بصورت زیر معرفی می شوند.RED FLG NPS 6*4 class 150 SO ً انواع رزوه لوله:استاندارد ANSI/ASME 1.20.1 برای معرفی انواع رزوه مناسب است.NPT رزوه لوله مخروطیNPTR رزوه جهت اتصال عناصر مکانیکی صلب(رزوه مستقیم) NPSC رزوه جهت اتصالات کوپلینگهای داخلیNPSM رزوه جهت اتصالات ازادبرای فیکسچرهاNPSLرزوه اتصالات مکانیکی همراه با قفل کنNPSH رزوه برای اتصالات نرم برای کوپلینگ شلنگهاو...

اسلاید 20: استانداردهای رایج در اتصالات و شیرهاAPI-6A خصوصیات رزوه های اتصالات ،شیرهاو فلانچهاAPI-6C خصوصیات دروازه های استیل فلانچ شده، شیرهای توپی و...API-6D خصوصیات دروازه های استیل برای شیرهای یک طرفهANSI B16-10 ابعاد پشت به پشت شیرهای آهنیAPI 602 شیرهای دروازه ای بافولاد کربنی فشرده شدهMSS SP-6 خصوصیت پرداخت سطوح شیرها و اتصالات آهنیMSS-25 سیستم استاندارد علامت گذاری شده MSS برای شیرها و اتصالات و فیتینگها

اسلاید 21: اتصالات در سيستم پايپينگاتصالات پيچي در آهن اسفنجي: اين اتصال در كلاسهاي 150 و 250 توصيه مي شود.اتصالات پيچي چدن ماليبل:اين اتصال در كلاسهاي 150 و 300توصيه مي شود.اتصالات پيچي برنج و برنز ريختگي: اين اتصال در كلاسهاي 150 و 250 توصيه مي شود.اتصالا رزوه اي لحيمي: براي تيوبهاي مسي و سيستمهاي آبي كاربرد دارد.اتصالات فلانچي چدن خالكستري: اين اتصال در كلاسهاي25،125،250،800 توصيه مي شود.اتصالات فلانچي آلياژهاي نيكل و فولادهاي فورج شده:اين اتصال در كلاسهاي 150،300،400،600،900،1500،2500 توصيه مي شود.اتصالات رزوه اي وجوش داخلي فولاد فورج شده:در اين دسته از مواد اتصالات رزوه اي براي كلاسهاي 2000،3000،6000 و براي جوش داخلي كلاسهاي 3000،6000و9000 مناسب هستند.

اسلاید 22: نقشه ها در پايپينگنقشه ها شامل:جانمايي سيستم پايپينگنقشه هاي ساخت (نقشه هاي همراه با جزئيات دقيق)جداول تجهيزاتنقشه تكيه گاههانقشه هاي ايزومتريك

اسلاید 23: آناليز طراحيشامل طراحي سيستمهاي پايپينگ فرآينداست. شامل:الف: محاسبات مهندسيب: تعاريف سيستم.شامل اصول طراحي،دستورالعمل فرآيند،مفاهيم كنترل و درجه هاي عملكردياجزا و سيستم.اطلاعات كافي براي تهيه نمودار جريانPFD و نمودارهاي لوله كشي وابزار دقيق(P&ID) را دراختيار قرار مي دهد.PFDچيست؟ نوعي نمودار جهت نمايش وابستگي بين اجزا اصلي سيستم P&IDچيست؟ نوعي نمودار جهت نمايش ارتباط ميان سيستم پايپينگ و ابزار دقيق و تجهيزات