پایپینگ صنعتی مجموعه ای از لوله های بهم پیوسته،بهمراه تجهیزات پایپینگ خطوط لوله،شامل انواع اتصالات،فلنج ها،پمپ ها،مبدل های حرارتی،شیرآلات صنعتی و مخازن ذخیره میعانات و گازها،شامل اجزاء پایپینگ می باشند.
لوله ها به منظور انتقال میعانات،گازها در خط لوله انتقال نفت و گاز و همچنین در پایپینگ پتروشیمی و یا پالایشگاه ها مورد استفاه قرار می گیرند.
در ادامه با ما باشید …
پایپینگ خطوط لوله شامل مجموعه ای از فرآیندهای صنعتی است و همکاری و هماهنگی در سیستم های پایپینگ به عنوان عامل اساسی و ضروری در پایپینگ صنعتی مورد بحث و بررسی قرار میگیرد.
محاسبه هزینه های پایپینگ صنعتی به عنوان بخش معنادار هزینه های یک پالایشگاه یا پتروشیمی به حساب می آید.در واقع هزینه پایپینگ پتروشیمی و یا پالایشگاه یک سوم کل هزینه سرمایه گذاری در آن پروژه است.
طراحی پایپینگ پتروشیمی یا پالایشگاه در یک فضای محدود می تواند به عنوان یک چالش در پایپینگ صنعتی یا پشتیبانی های مهندسی به حساب آید.پایپینگ خطوط لوله بر مبنای الزامات عملکردی انتقال سیال از یک نقطه به نقطه دیگر طراحی می شود.
جزئیات طراحی پایپینگ صنعتی با توجه به معیارهای ذیل مورد بررسی قرار می گیرد:
-نوع جریان منتقل شده
-حد مجاز فشار و یا اتلاف انرژی
-سرعت و شتاب سیال جاری
-محدودیت های فضایی و مکانی
-الزامات فرآیندی مانند آنالیز تنش و یا دمای سیال جاری
اینها مواردی هستند که هنگام طراحی پایپینگ صنعتی مورد مطالعه قرار می گیرند.
پشتیبانی پایپینگ خطوط لوله نیازمند یک مهندسی معنادار در طراحی،ساخت و نصب تجهیزات پایپینگ دارد.در بعضی از موارد،سازه های خاص مانند سازه های T شکل یا مبدل ها،پایه ها،ساپورت ها و پایه ستون ها بایستی بصورت اختصاصی در خطوط لوله طراحی و نصب شوند.
متریال مورد استفاده در پایپینگ خطوط لوله بایستی مناسب برای شرایط کاری آن مجموعه باشد.راهنمای انتخاب متریال مناسب لوله به منظور استفاده در خط لوله انتقال نفت و گاز از روی استاندارد لوله قابل تمایز است.به عنوان مثال استاندارد ASME به منظور تعیین استانداردهای مجاز فشار و محدوده کاری مورد نیاز جهت استفاده در خط لوله های انتقال نفت و گاز،پایپینگ پتروشیمی و سیستم های تهویه و تبرید مورد استفاده قرار می گیرد.
استفاده از استاندارد لوله به منظور حصول اطمینان از متریال مورد استفاده در پایپینگ صنعتی از نظر عملیاتی شدن در شرایط فشار،دما،سایش،فرسایش و خوردگی مورد توقع در پایپینگ خطوط لوله مورد استفاده قرار می گیرد.
یکی از متداول ترین متریال های مورد استفاده در پایپینگ پتروشیمی و پالایشگاه،استنلس استیل است.استیل فورجی به شکل گسترده ای به منظور تولید اتصالات در پایپینگ صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد،در جاییکه در کاربردهای خاص از استیل ریخته گیری استفاده می شود.لوله های مورد استفاده در پایپینگ خطوط لوله در دو نوع درزدار و بدون درز تولید می شوند.
چدن مقاومت بالایی در برابر خوردگی،سایش و فرسایش دارد و در پایپینگ پتروشیمی به منظور انتقال پسماند جامد حاصل از کوره های سوخت،همچنین در پایپینگ خطوط لوله فاضلاب و لوله های آب زیرزمینی مورد استفاده قرار می گیرد.
با این وجود لوله و اتصالات چدنی مورد استفاده در پایپینگ صنعتی بسیار شکننده بوده و به منظور استفاده در خطوط لوله تحت فشار مناسب نیستند.لوله و اتصالات چدنی مورد استفاده در پایپینگ پتروشیمی و پالایشگاه ها و خطوط لوله انتقال نفت و گاز،از گریدهای مختلفی شامل چدن خاکستری،چدن چکش خوار و چدن داکتیل تولید میشوند.
.ترکیبات غیر آهنی مانند مس و آلیاژهای مس در پایپینگ خطوط لوله به منظور انتقال آب،در جاییکه دما در اولویت اول نباشد مورد استفاده قرار می گیرد.
لوله های متداول و متعارف در خط لوله انتقال نفت و گاز در سایزهای استاندارد تولید میشوند و هر کدام دارای وزن و ضخامت مختلف هستند.لوله های مورد استفاده در پایپینگ خطوط لوله در تمامی رده های تولید شده دارای قطر خارجی یکسان ولی وزن و ضخامتهای متفاوتی می باشند.دو سیستم در طراحی لوله با ضخامت های متفاوت در پایپینگ صنعتی با قطرهای متفاوت مورد استفاده قرار می گیرد.
در سیستم قدیمی تر طراحی ضخامت لوله،لوله با ضخامت دیواره S است.لوله های قوی تر XS و لوله های خیلی قوی تر XXS می باشد.در روش جدیدتر که جایگزین روش قدیمی شده است،از شماره اسکجوئل برای طراحی ضخامت لوله استفاده شده است.
لوله ها در رده های SCH10-20-30-40-60-80-100-120-140-160 تولید می شوند.در واقع طراحی SCH 40 معادل طراحی S و SCH80 برابر رده XS میباشد.
اتصالات در پایپینگ صنعتی به منظور برقراری ارتباط در خطوط لوله،منطبق با سایز و شکل های مختلف و سایر اهداف مانند تنظیم و تعدیل جریان سیال به کار می رود.
اتصالات مورد استفاده در پایپینگ خطوط لوله به ویژه اتصالات نامتداول به منظور نصب نیاز به پول،زمان،متریال و ابزارآلات خاص دارند و بخش مهمی از پایپینگ صنعتی و سیستم لوله کشی را شامل می شود.
از نظر فنی شیرآلات صنعتی نیز نوعی از اتصالات هستند ولی معمولا بصورت جداگانه مورد مطالعه قرار می گیرند.عملکرد و نقش هر یک از اتصالات در پایپینگ خطوط لوله در ذیل به تفصیل تشریح شده است
به منظور تغییر مسیر حرکت تحت زوایای مختلف در پایپینگ خطوط لوله از زانویی استفاده می شود.
به منظور اتصال تجهیزات در پایپینگ صنعتی از نیپل استفاده می شود.نیپل در پایپینگ خطوط لوله اغلب بصورت دو سردنده می باشد و در مواردی نیز به شکل نیپل تمام دنده و نیپل آچارخور نیز تولید می شوند.
بوشن در دو نوع بوشن ساده و بوشن تبدیلی تولید می شود.به منظور اتصال بین دو لوله با سایز یکسان و یا متغیر در پایپینگ پتروشیمی و پالایشگاه از بوشن استفاده میشود.
به منظور سهولت در مونتاژ و دمونتاژ در پایپینگ خطوط لوله از مهره ماسوره استفاده می شود.
به منظور انشعاب گیری تحت زاویه 90 درجه در پایپینگ خطوط لوله از سه راهی و چهارراهی استفاده می شود.
در پایپینگ صنعتی به منظور انشعاب تحت زاویه 45 درجه و در موارد خاص از سه راهی Y استفاده می شود.
در پایپینگ خطوط لوله به منظور تغییر مسیر جریان در جهت عکس جریان از زانویی یو استفاده می شود.
به منظور کاهش سایز درخطوط لوله از تبدیل استفاده می شود و در دو نوع تبدیل هم مرکز و تبدیل غیر هم مرکز تولید می شود.
به منظور بستن و کور کردن در پایان لوله کشی از کپ و درپوش استفاده می شود.
سه روش کلی به منظور اتصال لوله و اتصالات در پایپینگ خطوط لوله به کار می رود که شامل:
1-اتصال دنده ای
2-اتصال فلنجی
3-اتصال جوشی
هر کدام از این روش ها دارای مزایا و معایبی است که در ذیل به تفصیل به تشریح آن می پردازیم.
در این روش،دو سر لوله رزوه زده می شود و اتصالات دنده ای مانند بوشن،مهره ماسوره،زانویی و سایر اتصالات به لوله متصل می شوند.در پایپینگ خطوط لوله این روش بیشتر به منظور اتصال لوله و اتصالات با قطر کمتر از 105.6mm یا 4 اینچ برای خطوط لوله با فشار کم و متوسط می باشد.
مزیت استفاده از لوله و اتصالات دنده ای در پایپینگ صنعتی،مونتاژ و دمونتاژ راحت است.با این وجود در اتصال دنده ای بروز نشتی محتمل است و استحکام لوله در محل رزوه خورده نسبت به سایر نقاط لوله کمتر است.
در اتصال فلنجی،فلنج به دو انتهای لوله جوش شده و در حالتی که دو وجه تخت فلنج رو به روی یکدیگر قرار میگیرند،یک واشر بین دو وجه فلنج قرار گرفته و به یکدیگر پیچ و مهره می شوند.اتصال فلنجی نسبت به اتصال جوشی دارای مزیتهایی از جمله سهولت در نصب است.همچنین مزیت اتصال فلنجی به نسبت اتصال دنده ای سهولت در مونتاژ و دمونتاژ اتصال است.
به منظور جلوگیری از نشتی در اتصال فلنجی،وجوه فلنج ها بایستی دارای سطح بسیار صاف و نرمی باشند.اگر چه از نظر تئوری ایجاد سطح صاف و نرم در وجوه فلنج تعریف شده است ولی بسیار هزینه بر و زمان بر است و صرفه اقتصادی ندارد.
بنابراین به منظور آب بندی اتصال فلنجی،مابین وجوه دو فلنج یک گسکت استفاده می شود.گسکت نسبتا از مواد انعطاف پذیری ساخته شده است و زمانیکه دو فلنج تحت تاثیر فشار پیچ و مهره به یکدیگر نیرو وارد میکنند،این گسکت محل فرورفتگی و برآمدگی روی وجوه تخت فلنج را پر می کند و مانع نشتی می شود.
در این روش لوله بصورت مستقیم به یکدیگر و به سایر اتصالات و شیرآلات جوش داده می شوند.استفاده از روش جوشکاری در پایپینگ خطوط لوله به نسبت اتصال دنده ای و فلنجی دارای مزایایی می باشد که در ذیل به آن اشاره می کنیم.
*با حذف اتصال فلنجی و دنده ای امکان نشتی در خطوط لوله از بین می رود.
*وزن سیستم پایپینگ با حذف اتصال فلنجی و دنده ای و جایگزینی اتصال جوشی،کاهش می یابد.
*هزینه مواد اولیه و نیاز به نگهداری و تعمیرات با حذف اتصالات دنده ای و فلنجی و جایگزینی اتصال جوشی،کاهش می یابد.
*با حذف فلنج های حجیم و سنگین،خطوط لوله شکیل تر به نظر می رسد.
* در روش اتصال جوشی به نسبت اتصال دنده ای و فلنجی،انعطاف در طراحی پایپینگ خطوط لوله با در اختیار داشتن گزینه های مختلف اشعاب گیری و تغییر مسیر جریان تحت زوایای مختلف بیشتر است.
*تنها محدودیت استفاده از روش جوشی در پایپینگ خطوط لوله،لزوم مهارت و تبهر جوشکار به منظور جوشکاری لوله و اتصالات جوشی در خطوط لوله می باشد.
پایپینگ خطوط لوله بایستی به گونه ای مهار شوند که از اعمال وزن سیستم بر روی تجهیزات و ادوات متصل به آن جلوگیری شود.ساپورتها در پایپینگ صنعتی بایستی از خمیدگی لوله ها جلوگیری نماید،از طرفی بایستی اجازه حرکت آزادانه در مواجهه با حرکتهای انقباضی و انبساطی به سیستم بدهند.
ترکیب چیدمان ساپورتها در پایپینگ خطوط لوله بایستی به گونه ای باشدکه وزن لوله،شیرآلات و اتصالات و عایق ها،بعلاوه وزن سیال جاری در لوله را متحمل شوند.
در ارتباط با سیستم های پایپینگ انتقال بخار،ضروریست که بصورت پیوسته خطوط لوله از رسوبات تشکیل شده در داخل لوله رسوب زدایی شوند.
در صورتیکه این رسوب زدایی در پایپینگ خطوط لوله به درستی اجرا نشود،این رسوبات به همراه بخارات در خطوط لوله جریان می یابد و منجر به عارضه ضربه قوچی شده و باعث به وجود آمدن خساراتی به لوله و اتصالات و تجهیزات خطوط لوله خواهد شد.
به علاوه اضافه شدن رطوبت به بخار و انتقال به توربین یا پمپ موضوعی بسیار نامطلوب است.ابزارآلات و تجهیزات مختلفی به منظور حذف این رسوبات و رطوبت در پایپینگ صنعتی طراحی و ساخته شده که در ادامه در ارتباط با آنها مطالبی عنوان خواهد شد.
خشک کن ها،و در مواردی بنام جدا کننده یا از بین برنده رطوبت در پایپینگ صنعتی نامیده می شوند و شامل تجهیزاتی می شوند که در خطوط بخار نصب می شوند و باعث حذف قطرات رطوبت و سایر ذرات معلق از بخارات می شوند.
به منظور انجام این عمل،جداکننده های رطوبت باعث می شوند که جهت جریان بخار ناگهان تغییر کند و یا در بخار ایجاد حرکت چرخشی می کنند.هر دو این حرکات باعث می شود که رطوبت و یا سایر ناخالصی های موجود در خطوط لوله از بخار جدا شوند.
هدف از نصب استیم تراپ در پایپینگ خطوط لوله جداسازی میعانات از بخار در لوله ها،جداسازها و سایر تجهیزات،به منظور ممانعت از اتلاف بخار در خطوط لوله است.بعلاوه معمولا استیم تراپ ها به منظور تخلیه هوای موجود در پایپینگ خطوط لوله طراحی شده اند.
همچنین استیم تراپ به منظور تخلیه آب چگالش شده زودتر از اینکه این آب در محل انباشته شود و یا در جاییکه آب چگالش شده به منظور استفاده در گرماسازها،بویلرها و یا به منظور استفاده از آب گرم بایستی در پایپینگ خطوط لوله نصب شوند.نصب استیم تراپ در مسیر لوله ها،جداسازها و سایر تجهیزات درگیر با میعانات و بخارات در پایپینگ خطوط لوله الزامی است.
اکثر سیستم های پایپینگ به منظور انتقال میعانات و سیالات،دارای دمایی بالاتر از دمای محیط مجاور خود می باشند.در پایپینگ خطوط لوله به منظور کاهش میزان هدر رفت گرمای میعانات و سیالات جاری در خطوط لوله به محیط مجاور خود،لوله ها با عایق پوشانده می شوند.
عایق کاری نه تنها گرما را در پایپینگ خطوط لوله حفظ می کند،بلکه از افزایش دمای بیش از حد تجهیزات و تاسیسات نیز جلوگیری بعمل می آورد.بعلاوه عایق کاری خطوط لوله گرم از وارد آمدن جراحات به پرسنل درگیر با خطوط انتقال میعانات و گازهای با دمای بالا جلوگیری به عمل می آورد.
در ارتباط با خطوط لوله حامل میعانات و گازهای سردتر از دمای محیط مجاور استفاده از عایق،مانع عرق کردن لوله ها شده و در نتیجه از تقطیر شدن و خوردگی خطوط لوله ممانعت خواهد شد.
متریال مناسب عایق به منظور استفاده در خطوط لوله بایستی خصوصیات ذیل را داشته باشد:
*خاصیت عایق کاری بالا
*طول عمر بالا
*عدم تجزیه پذیری
*دارای خاصیت ضد خوردگی
*قابلیت نگهداشتن شکل و حالت و خاصیت عایق کاری پس از خیس خوردن
*سهولت نصب و کاربرد
بعضی از متریالهای مورد استفاده در عایق کاری پایپینگ خطوط لوله در ذیل مورد بحث و بررسی قرار گرفته است:
پایه اصلی متریال این عایق،خاک رس و نوعی پنبه نسوز است و در پایپینگ پتروشیمی در محدوده دمایی بالای 1030 درجه سانتیگراد مورد استفاده قرار می گیرد.
سطح خطوط لوله توسط نوعی رشته های پنبه نسوز به شکلی قالب گیری و پوشانده می شود و در پایپینگ خطوط لوله،در محدوده دمایی بالای 650 درجه سانتیگراد مورد استفاده قرار می گیرند.
متریال اصلی این عایق لوله،از سیلیس و آهک تشکیل شده است و مناسب استفاده در پایپینگ پتروشیمی با دمای بالای 650 درجه سانتیگراد است.
متریال اصلی این عایق،شیشه ذوب شده است و به شکل فوم درآمده و قالب لوله را به خود گرفته است.این عایق مناسب پایپینگ خطوط لوله با دمای بالای 430 درجه سانتیگراد است.
این متریال ترکیبی از کربنات منیزیم با الیاف پنبه نسوز است.این نوع عایق لوله به منظور پوشش خطوط لوله ساخته می شود و همچنین در حالت پودری با ترکیب آب به شکل عایق سیمانی شکل درآمده و به منظور عایق کاری اتصالات در پایپینگ پتروشیمی مورد استفاده قرار می گیرد.عایق منیزیم مناسب برای پایپینگ خطوط لوله با دمای بالای 350 درجه سانتیگراد است.
این نوع عایق همان شیشه است که به شکل الیاف درآمده و در پایپینگ پالایشگاه و پتروشیمی مناسب عایق کاری خطوط لوله با دمای بالای 190 درجه سانتیگراد می باشد.
این نوع عایق لوله در واقع پلاستیک هایی هستند که در خلال فرآیند تولید به شکل فوم درآمده اند و سپس به شکل مقاطع لوله درآمده اند.این نوع عایق لوله در پایپینگ پتروشیمی در محدوده دمایی بین 120 تا 170 درجه سانتیگراد مورد استفاده قرار می گیرند.
