تفاوت لوله و تیوب

یکی از مسایلی که مهندسین در تمامی صنایع با آن به نحوی سرو کار پیدا خواهند نمود و جزو مباحث پایه بوده، درک کامل تفاوت بین لوله و تیوب می باشد. در این مبحث سعی شده  تا تفاوت های بین لوله و تیوب با جزئیات کامل و ذکر مثال مورد بررسی قرار گیرد.

 لوله چیست ؟

لوله ظرفی با مقطع دایره ای توخالی ( دارای قطر، ضخامت و طول مشخص ) که برای جابجایی و انتقال  سیالات به کار می رود. و از جنس های متفاوتی می تواند ساخته شود. فولادی، بتنی، فایبر گلاس و... .

 لوله ها نیز از نظر ساخت به دو دوسته لوله های درزدار و لوله های بدون درز تقسیم بندی می شوند. نمونه لوله های رایج عبارتند از:

 1- لوله های بدون درز Seamless Pipe

این لوله ها با استفاده از شمش های با مقطع توپر و دایره ای و با نیروی حرارت و کشش توسط غلطک تولید می شوند. لوله های بدون درز معمولا تا قطر 16 اینج ساخته می شوند.

2- لوله های درز دار Welded Pipe

جهت ساخت اینگونه لوله ها از ورق فولادی و جوشکاری استفاده می شود. لوله های درزدار معمولا به دو روش جوشکاری زیر پودری (SAW ) و جوشکاری مقاومت الکتریکی ( ERW  ) تولید می شوند. لوله های درزدار از نظر درز به 2 نوع تقسیم می شوند:

—        لوله های درز مستقیم Straight Seam Pipe

—        لوله های درز مارپیچی Spiral Seam Pipe

مشخصات ابعادی لوله ها

• قطر اسمی لوله NPS   Nominal Pipe Size      
• قطر داخلی لوله  ID     Internal Diameter
• قطر خارجی لوله  OD   Outside  Diameter
• کلاسه ضخامت لوله SCHEDULE یا (SCH)
• ضخامت t   یا  wall Thickness
•  طول L یا   Length
• آرایش سر لوله  End Preparation

مفاهیم ID,OD, NPS  برای لوله ها

• قانون اول:لوله ها دارای OD  مشخصی می باشند هر چند که ضخامت آنها متفاوت باشد. یک لوله با قطر اسمی ثابت  برای ضخامت های متفاوت،  قطر خارجی آن یکسان است. به عنوان مثال قطر خارجی ( OD ) لوله ای 8 اینچ با Sch 40 , Sch 60 ,…. یکسان بوده و برابر 8.625 inch می باشد.

• قانون دوم : تا سایز 12 >=NPS ، قطر اسمی ( NPS ) و  قطر خارجی ( OD )  لوله ها یکسان نمی باشند و قطر خارجی بیشتر از قطر اسمی  ( OD>NPS ) است. به عنوان مثال لوله ای با قطر اسمی 10 اینچ ، OD آن برابر 10.750 اینچ می باشد.

• قانون سوم : از سایز 14 اینچ به بعد( NPS≥ 14 )  قطر خارجی لولهOD با قطر اسمی NPSیکسان است.

تقسیم بندی لوله ها از نظر استقامت فشاری

الف: روش وزنی: این روش قدیمی ترین روش می باشد.برای هر لوله با قطر اسمی مشخص، وزن مشخصی را بصورت استاندارد شده(STD) قرارداد نموده اند. لوله هایی را که یک برابر قوی شده باشد با نامXS و لوله ای را که دو برابر قوی شده باشد را XXS می نامند. این روش مورد تائید ASME و ASTM می باشد. در ادامه مفصلا در این زمینه بحث خواهد شد.

ب: روش برنامه ای :در این روش از حاصل تقسیم 1000 برابر فشار کاری لوله بر تنش مجاز آن استفاده می شود. عدد حاصل را گرد نموده و با نامSchedule  Number می شناسند.این روش مورد تائید ANSIمیباشد.

ج:روش کدینگ:  در این روش ابتدا استاندارد معرفی شده و سپس گرید لوله بر اساس حداکثر تنش نقطه تسلیم معرفی می شود.براین اساس لوله ها را با گریدهایA,B,X42,X46,X52,X56,X60,X65,X70,U89,U100 مشخص می نمایند.مثال: لوله ای با مشخصات API – 5LS – X60 لوله ای است که بصورت اسپیرال ساخته شده و مقاومت تنش تسلیم آن 60000PSI می باشد.

کلاسه ضخامت لوله (  Schedule No )

• کلاسه ضخامت لوله به منظور سهولت در تجارت لوله ها به کار میرود. مثلا  به جای اینکه بگوییم  لوله 10 اینج ضخامت 9.27mm بیان می شود لوله 10 اینچ Sch 40

 فرمول سرانگشتی محاسبه Sch No:

A=(3+ID)/WT

•  A   عدد مفروض
• IDقطر داخلی
• WT   ضخامت

حال کلاسه ضخامت (Sch ) را بر اساس عدد  A و جدول زیر  بدست می آوریم.

نکات  کلیدی در مورد Sch No

• قانون اول : برای یک لوله با قطر ثابت، هر چه Sch No افزایش پیدا کند ضخامت هم زیاد می شود. مثال:

• 8 inch Sch 30  t=7.04 mm
• 8 inch Sch 40  t= 8.18 mm
• 8 inch Sch 60  t=10. 53

• قانون دوم: به منظور سهولت در کاربری تجارت کلاسه های رایج ضخامت به نامهای زیر عنوان می شوند:

• Standard :     STD
• Extra Standard:  XS
• Double Extra standard  : XXS    Sch>160

نکته: به لوله های ضخامت بالا نظیر Sch 120,140,160,XXS لوله های Heavy Wall نیز گفته می شود.

• قانون سوم : 

• تا سایز 10 ≥NPSاینچ کلاسه های ضخامت STD و Sch 40یکسان هستند.

برای سایزهای بالاتر از 10 اینچ تمامی لوله ها با کلاسه ضخامت STD دارای ضخامت 9.53mm (3/8 inch) خواهند بود. مثال:

• 6 inch Sch 40 = STD  , t=7.11
• 10 inch Sch40 =  STD , t=9.27

فلنج چیست؟

فلنج یکی از اتصال دهنده‌های لوله‌ها، شیر آلات، پمپها ودستگاهها به یکدیگر می‌باشد.

آب بندی بین دو فلنج توسط واشر یا لایی (Gasket) که در بین آنها قرار داده می‌شود انجام می‌گیرد. جنس فلنجها از پلی اتیلن، استیل، فولاد وآلیاژهای ان ویا از چدن وسایر مواد ساخته می‌شود.

مشخصات فلنج:

مشخصات فلنج شامل موارد ذیل می‌باشد که باید بر روی فلنج حک گردد:

۱-نام تجاری تولید کننده فلنج

۲-سایز اسمی لوله (قطر خارجی لوله که فلنج به آن جوش داده خواهد شد)

۳-مقدار فشار قابل تحمل توسط فلنج (به آن کلاس فلنج هم گفته می‌شود)

۴-شکل سطح فلنج (شکل سطح فلنج مهمترین قسمت تشکیل دهنده یک فلنج می‌باشد)

۵-سوراخها (گاهی بعنوان ضخامت دیواره نیز بیان می‌گردد)

۶-مواد تشکیل دهنده فلنج (مطابق استاندارد ASTM این عدد بیان کننده مشخصات مواد خام مورد استفاده برای تهیه فلنج می‌باشد)

۷-شماره یا کد مربوط به عملیات حرارتی صورت گرفته بر روی فلنج

به طور کلی پنج نوع فلنج پلی اتیلن در خطوط لوله با جوش لب به لب بکار می‌روند که در زیر آورده شده‌اند: ۱- Weld Neck Flanges نوع معمولی و بلند ۲-Slip-on Flanges ۳- Reducing Flanges ۴- Increaser Flanges ۵- Lap-Joint Flanges،Van Stone

کلاس فلنجها

فلنجها بسته به نوع جنس متناسب با فشاری که تحمل می‌کنند به کلاسهای مختلف به شرح ذیل تقسیم می‌گردند:

۱-رده‌بندی فشار مطابق استاندارد ANSI B۱۶٫۳۴

مطابق این استاندارد فلنجهای فولادی وآلیاژهای آن به کلاسهای ۱۵۰-۳۰۰-۴۰۰-۶۰۰-۹۰۰-۱۵۰۰-۲۵۰۰-تقسیم بندی می‌شوندکه این اعداد ماکزیمم فشار بر حسب PSI بوده که فلنجها در حداکثر دمای مجاز می‌توانند تحمل کنند ومعمولا فشار کارکرد حدود ۲٫۴ برابر اعداد فوق می‌باشد.(رابطه فشار با دما برای جنسهای مختلف در استاندارد فوق مشخص گردیده‌است)

۲-رده‌بندی فشار مطابق استاندارد ISO

در این استاندارد فشار تحمل فلنجهای فولادی وآلیاژهای آن با PN نشان داده شده که این نشان دهنده فشار اسمی بر حسب BAR می‌باشد.

بعنوان مثال PN۳۰ یعنی فشار کارکرد فلنج ۳۰ BAR می‌باشد.

۳-رده‌بندی فشار براساس استاندارد API (۶A-۶B-۶BX)

این نوع فلنجها دارای تحمل فشار بیشتری نسبت به فلنجهای گروهANSI بوده وبه کلاسهای ۵۰۰۰-۳۰۰۰-۲۰۰۰-۱۵۰۰۰-۱۰۰۰۰ رده‌بندی می‌گردند.

انواع فلنج:

فلنج با سطح ساده (FLAT FACE)

در این نوع از فلنجها سطح یک فلنج که باید در مقابل سطح فلنج دیگر قرار گیرد صاف می‌باشد. معمولاً فلنجهای چدنی و یا فولادی که در فشارهای کم کاربرد دارند از این نوع ساخته می‌شوند.