در زندگی امروزه لوله کشی استیل بخش جدایی ناپذیر از زندگی بشر می باشد. چه در زندگی روزمره برای انتقال و استفاده از سیالاتی همچون آب و گاز و چه در صنعت و تولیدات صنعتی. در بخش صنعتی می توان گفت یکی از مهمترین بخشها می باشد بطوری که در ابتدای ساخت هر کارخانه دارویی کنار نقشه های عمرانی نقشه های لوله کشی استیل یا پایپینگ دارویی و مسیرهای عبور آنها باید مشخص گردند.
در کل با استفاده از یک شبکه لوله کشی می توان سیالات مختلف را بر حسب نیاز جابجا کرد و مورد استفاده قرار داد. شرکت مهیاز مفتخر است تا به عنوان یکی از اولین مجموعه هایی خدمات لوله کشی استیل را مطابق با آخرین استانداردهای جهانی با ارائه مستندات به مشتریان خود ارائه دهد.
کاربردهای لوله کشی را در صنایع
پیش از بررسی بیشتر پایپینگ دارویی نگاهی به کاربردهای لوله کشی در صنایع خواهیم پرداخت. می توان کاربردهای لوله کشی را در صنایع به چند دسته عمده تقسیم بندی کرد:
1. لوله کشی انتقالی:
در این لوله کشی معمولا از لوله های با قطر زیاد برای انتقال سیالات مختلف استفاده کرد. در کارخانه های فرایندی مانند پالایشگاهها برای انتقال سیالات بین واحد های ذخیره و فرایند استفاده می شود.
2.لوله کشی عمرانی:
در این لوله کشی که اکثر در زیر زمین قرار دارند برای توزیع امکانات شهری (آب و گاز) و نیز جمع اوری آب باران، فاضلاب و پس ماند ها استفاده می شود.
3.لوله کشی ساختمانی یا تجاری:
لوله کشی های انجام شده در ساختمان های تجاری، مدارس، بیمارستانه، خانه های مسکونی و غیره به منظور توزیع آب و گاز .جمع اوری فاضلاب و سایر مقاصد را شامل می شود.
4.لوله کشی دریایی:
بیشتر در بنادر و کشتی ها استفاده شده. بیشتر قسمت های آن از کربن استیل بصورت جوشی یا پیچی می باشد.
بخش های مختلف طراحی و مهندسی
بطور کلی طراحی و ساخت یک (Plant) صنعتی فرایند پیچیده ای است که بطور معمول در کشور ما پس از تعریف شدن یک پروژه از سوی یک کارفرما عملیات طراحی و مهندسی به یک شرکت مهندسی مشاور ارجاع می گردد. شرکت های مهندسی مشاور به تناسب نیاز های ذکر شده معمولا بخش های ذیل را دارا می باشند.
- بخش مهندسی و طراحی خطوط لوله Piping
- بخش مهندسی و طراحی پایپینگ دارویی
- تجهیزات ثابت Fixed Equipment
- بخش مهندسی و طراحی تجهیزات دوار Rotary Equipment
- بخش مهندسی و طراحی تاسیسات مکانیکی H.V.A.C
- بخش مهندسی و طراحی سازه Structure
- بخش مهندسی و طراحی تاسیسات برقی Electrical
- بخش مهندسی و طراحی فرایند Process
- بخش مهندسی و طراحی سیستم های ابزار دقیق I&C
- بخش مهندسی و طراحی سیویل و معماری Civil & Architecture
- بخش براورد کالا و خرید
- بخش مهندسی صنایع و کنترل پروژه
استانداردهای PIPING
استانداردها و کدها برای سرویس های مختلف توسط موسسات استاندارد بین المللی تهیه و توزیع می گردد. این استانداردها شامل نحوه ساخت لوله، نحوه استفاده، طراحی، انشعاب، اتصال و نحوه تست خطوط لوله می باشند. در تهیه این استانداردها مهمترین مطلبی که مورد نظر بوده ایمنی در هنگام استفاده و کار می باشد و این استانداردها بسته به شرایط از گذشته تا کنون تکمیل تر شده اند.
انجمن های مختلف در زمینه (Piping) استانداردهایی ارائه کرده اند که عبارتند از:
- American Socity of Mechanical Engineers (ASME)
- American Socity for Testing and Material (ASTM)
- American National Standard Institue (ANSI)
- American Water Works Association (AWWA)
- American Petroleum Institue (API)
- Manufacturers Standardization Society of Valve and Fitting Institue (MMS)
کد استاندارد (ASME) عمومیت بیشتری دارد این استاندارد لوله کشی را در کاربردهای گوناگون تقسیم بندی کرده است.
- Power Piping( ASME B31.1)
- Fuel Gas Piping (B31.2)
- Chemical Plant and Petroleum Refinery (B31.3)
- Bioprocessing Equipment (BPE)
قالب فعالیت های مجموعه مهیاز در صنایع دارویی بر مبنای استاندارد ASME BPE می باشد.
تجهیزات و مصالح مورد نیاز لوله کشی و پایپینگ دارویی
اصطلاح Piping یا پایپینگ دارویی عموما در مسائل مربوط به انتقال سیال از طریق لوله، اتصالات و شیر آلات بکار برده می شود. پس جزء اصلی همواره لوله می باشد که لازم است برخی تعاریف اولیه در پایپینگ دارویی را بدانیم.
محصولاتی که بصورت تیوپ عرضه می شوند را عموما تیوپ یا لوله می نامند.
کاربرد تیوپ ها در مبدل ها، بویلرها، قطعات ابزار دقیق و ماشین الات است و توسط قطر خارجی و ضخامت جداره بر حسب یک هزارم اینچ یا (bwg) مشخص می گردند.
لوله ها توسط اندازه نامی لوله (Nominal Size) و ضخامت بر حسب (Schedule Number) شناسایی می شوند. البته در استانداردهای مختلف تقسیم بندی های متعددی دارند بطور مثال شاخص (API Designation).
اندازه و طول متداول لوله های فولادی
در این مبحث برای لوله های که بیشتر در فرایندها مورد استفاده قرار می گیرند بحث شده است. طبق استاندارد (ANSI B36.10M) ضخامت دیواره لوله برای قطرهای 8/1 تا 80 اینچ بیان شده است. طول لوله هایی که استفاده می شوند بین 6 یا 12 متر می باشد.
انتهای لوله های ساخته شده در پایپینگ دارویی و دیگر صنایع به چند صورت می باشد:
- انتهای صاف PE
- برای جوشکاری پخ شده می باشند BE
- دارای انتهای رزوه دار همراه با یک کوپلینگ T&C
- سایر که برای کارهای خاص سفارش داده شده اند.
قطر و ضخامت دیواره لوله
اندازه لوله با سایز نامی لوله (NPS) بیان می گردد. لوله های سایز های مختلف در چند ضخامت ساخته می شوند که توسط موسسات مختلف بطریق مختلف بیان می گردند.
- در (ANSI) عدد (Sch) بدین منظور بکار برده می شود.
- در (ASME) و (ASTM) شاخص های استاندارد (STD)
- تقویت شده (XS)
- تقویت شده دوبل (XXS)
- در استاندارد ( API 5L ) طول ها و قطرهای استاندارد بیان شده است.
- در کل برای سفارش لوله عدد (Sch) یک معیار مناسب است که طبق استاندارد ( ANSI B36.10M ) مشخص می گردد.
جنس لوله
اغلب لوله های مورد استفاده در صنایع و پایپینگ دارویی از جنس فولاد هستند. لوله های فولادی با توجه به روش ساخت به دو گروه تقسیم می شوند.
- لوله های درزدار: از اتصال پلیت های خم شده بوجود می آیند.
- لوله های بدون درز: بصورت اکسترودینگ توسط قالب بوجود می آیند. انتخاب لوله بر اساس شرایط فشار، دما و مقدار خوردگی و با استفاده از دو استاندارد (API) و (ASTM) انجام می شود. مشخصات لوله های مختلف مناسب برای خطوط فرایند، جوشکاری، خمش و سرمایش برای استفادهای معمولی و صنعتی را با استفاده از (ASTM A-53) و (ASTM A-106) می توان مشخص کرد.
لوله های معمول حدید شده مورد استفاده در سرویس های بخار، اب، گاز و هوا در استاندارد (ASTM A-120) معرفی شده اند. لوله های مورد استفاده در صنایع نفت و گاز باید مطابق استاندارد (API 5-L) ساخته شوند.
کاربرد لوله ها با توجه به جنس آنها
- لوله های آهنی که از چدن یا چدن داکتیل ساخته می شوند برای کاربرد های آب، گاز و خطوط فاضلاب می باشند .
- لوله های فولادی ضد زنگ ( SS ) در جاهایی که مقاومت خوردگی و شیمیایی بالا مورد نیاز است استفاده می گردند.
- لوله های مسی و آلیاژ های آن در خطوط ابزار دقیق، فرایند های غذایی و تجهیزات انتقال حرارت بسیار مرسوم هستند.
- لوله های پلاستیکی برای انتقال سیالات خورنده مثل اسید های معدنی و گازهای خورنده و ترکیبات شیمیایی کاربرد دارند.
- لوله های شیشه ای برای برخی کاربردهای خاص مثل انتقال مواد شیمیایی خاص. کاربردهای آزمایشگاهی و در کل مکان های کم فشار استفاده می شوند.
محدوده دما و فشار
در دما های بالا از لوله های فولاد زنگ نزن یا آلیاژهای دیگر استفاده می شود. لوله های کربن استیل مقاومت کمتری دارند. لوله های درزدار با جوش الکتریکی برای دماهای بالای 750 فارنهایت و لوله های درزدار با جوش کوره ای برای دمای کارکرد 650 فارنهایت پیشنهاد نمی گردند.
محدوده فشار برای انواع لوله های فولادی در دماهای مختلف در استاندارد ( ANSI B31 ) بیان شده اند.
روش های اتصال لوله های فولادی و فولاد زنگ نزن در پایپینگ دارویی
- جوش لب به لب
- جوش سوکتی
- پیچی
- فلنج پیچ دار
- کوپلینگ پیچ دار
- خطوط لوله با ( NPS2 ) و بزرگتر توسط جوش لب به لب به یکدیگر در پایپینگ دارویی متصل می گردند.
- خطوط لوله با (NPS 1 1/2) و کوچکتر معمولا توسط اتصالات حدیده ای یا جوش سوکت متصل می شوند.
- اتصالات فلنج دار در جاهایی که نیاز به باز شدن مجدد داشته باشند استفاده می گردند.
اتصالات FITTING
برای تغییر مسیر لوله، تغییر قطر لوله، چند شاخه شدن لوله و…. از فیتینگ ها استفاده می شود. در سیستم های لوله کشی بر اساس نوع اتصال آنها به یکدیگر دارای تجهیزات و فیتینگ های خاص خود است. بطور مثال سیستم های لوله کشی بر اساس نوع اتصال به سه گروه جوش لب به لب، جوش سوکتی و اتصالات پیچی تقسیم می شوند. هر کدام از این روشها برای خود دارای یک کاربرد، روش ایجاد اتصال، مزایا و معایبی از بابت نوع اتصال می باشند. بطور کلی می توان فیتینگ ها را در هر روش اتصال به دو گروه خاص تقسیم بندی کرد.
1. اتصالاتی جهت تغییر جهت حرکت سیال و تغییر اندازه در قطر لوله. مانند زانویی ها، مایترها، فلنج ها، برگشت ها، کاهندها و افزایندها و…
2. اتصالاتی جهت انشعاب گیری از مسیر اصلی یا مسدود کردن یک مسیر. مانند سه راهی ها، چهار راهی ها، فلنج ها، کپ ها و…
سیستم لوله کشی بر اساس اتصال جوش لب به لب
محل استفاده: برای اکثر کاربردها، لوله کشی فرایندی و خطوط سرویس. به طور مثال در پایپینگ دارویی
مزایای اتصال: کاراترین روش اتصال برای لوله های با قطر بزرگ برای ایجاد یک اتصال مطمئن و آب بند.
معایب اتصال: ممکن است برخی از قسمت های جوش وارد مسیر سیال شده و بر الگوی حرکت جریان تاثیر بگذارد.
روش ایجاد اتصال: دو سر لوله یا اتصال باید پخ زده شوند و سپس در یک راستای مناسب بوسیله تک خال آماده جوشکاری شوند.
سیستم لوله کشی بر اساس اتصال جوش سوکتی
محل استفاده: برای خطوط انتقال مواد سمی و گران قیمت و خاص که عدم نشتی مهم باشد و برای خطوط بخار با فشار 300 تا (psi) 600
مزایای اتصال: هم مرکز کردن و تنظیم در خطوط لوله کوچک اسان تر از جوش لب به لب است. قسمت های جوش وارد مسیر اصلی حرکت سیال نمی شوند. اگر بطور صحیح اجرا شود هرگز نشتی ندارد.
معایب اتصال: یک فاصله بین اتصال وجود دارد که باعث به تله افتادن مایع می شود. طبق استاندارد ( ANSI B31.1 1989 ) در صورت وجود ارتعاشات بالا یا خوردگی درز نباید از این سیستم استفاده شود.
روش ایجاد اتصال: انتهای لوله باید تخت باشد و سپس در درون اتصالات قرار گرفته و دور ان جوشکاری فیلت انجام می شود.
سیستم لوله کشی بر اساس اتصال پیچ
محل استفاده: برای خطوط سرویس و پروسه های کوچک لوله کشی در پایپینگ دارویی
مزایای اتصال: به سادگی توسط لوله و فیتینگ ها در سایت ساخته می شوند. خطر آتش سوزی به دلیل عدم استفاده از جوشکاری در مکانهای پر خطر کاهش می یابد.
معایب اتصال: طبق استاندارد (ANSI B31.1 1989) اگر فرسودگی زیاد و خوردگی درزی وجود داشته باشد به همراه شوک و ارتعاشات از اینسیستم نباید استفاده کرد. امکان نشتی از اتصالات. ممکن است جوشکاری آب بند نیاز داشته باشد.
انواع رزوه لوله ها
با توجه به استاندارد ( NSI/ASME B1.20.1) دندانه های لوله بصورت مستقیم و مایل می باشند. اکثر اتصالات لوله ای با دندانه مایل ساخته می شوند و برای آب بندی از روغن آب بندی (DOPE) یا نوار های تفلون استفاده می شود. دندانه های راست را با استفاده از واشر و مهره بستی آب بندی می کنند.
در استاندارد ( ANSI B1.20 .3 ) دندانه ها با آب بندی خشک تعریف شده که بدون استفاده از هر وسیله دیگر و فقط با خاصیت سایش فلز روی فلز آب بندی تامین می گردد. برای مشخص کردن خصوصیات دندانه ها از قبیل دندانه مایل یا صاف از حروف استفاده می شود. بطور مثال (T) مشخص کننده دندانه مایل می باشد.
استاندارد ( ANSI B1.20.1 ) خصوصیات رزوه های لوله را مشخص می کند.
استاندارد ( ANSI B1.20.3 ) دندانه ها با آب بند خشک را مشخص می کند.
نمایش رزوه های لوله ها بصورت زیر می باشد.
(نوع دندانه) – (تعداد رزوه در اینچ) – (NPS یا سایز نامی لوله)
NPT– 8– 3 که نشان دهنده یک لوله با سایز نامی 3 و تعداد 8 رزوه در اینچ با نوع روزه های مایل.
واشر ها (GASKETS)
برای آب بندی بین دو سطح و جلوگیری از نشت جریان از آنها استفاده می شود و از جنس ازبست فشرده یا فلزات پر شده از ازبست ساخته شده اند. برای انتخاب واشر ها در پایپینگ دارویی به چند نکته باید توجه کرد :
دما، فشار و خوردگی سیال مورد استفاده
نیاز به باز کردن مداوم فلنج ها برای تعمیر و نگهداری
شرایط محیطی کارکرد
قیمت تمام شده
سرپوشهای موقتی برای خطوط لوله
1. سرپوشهای ( IN – LINE): این دریچه ها برای متوقف کردن جریان بصورت آب بند در مواقع زیر استفاده می شوند.
- تمیز کاری لوله ها و تغییر در استفاده لوله ها.
- تعمیرات دوره ای در جاهایی که بدلیل مواد خاص مشکل دارد.
2. سرپوش های انتهای لوله و خروجی مخازن:
که عبارتند از
- فلنج های کور (BLIND FLANG)
- سرپوش های (T-BOLT)
- سرپوش های (WELDED-ON)
اتصالات و کوپلینگ های سریع
دو نوع اتصال جهت کاربرد موقت عبارتند از:
- نوع اهرمی با بست های اهرمی دوتایی
- نوع پیچی با گیره مهره ای که برای اتصال موقت به تانک های ماشین، کامیون ها یا مخازن می باشند.
کوپلینگ های سریع پیچی
از این اتصالات بر حسب نوع شرایط سرویس و نوع اتصالات و واشر می توان بصورت موقت یا دائمی در تعمیر خطوط، ساخت، نصب خطوط فرایندی و پایپینگ دارویی و … استفاده کرد.
کوپلینگ های بوشی فشاری
در زمینه های هوا، آب، روغن یا گاز مورد استفاده دارند و دارای مزایای: نصب و جداسازی سریع، امکان داشتن مقداری انبساط و تغییر جهت در اتصالات، عدم نیاز به پرداخت سر لوله ها
کوپلینگ های لوله و اتصالات شیار دارپ
دارای مزایای: نصب و جداسازی سریع، امکان داشتن مقداری انبساط و تغییر جهت در اتصالات
بیشتر در کاربردهای (PLANT) های هوایی، خطوط آب اشامیدنی، سرویس … و خطوط روغن می باشد. برای استفاده در لوله های چدنی یا پلاستیکی دارای سرهای شیار دار یا بست های (Victaulic) جهت اتصال به سرهای لوله توسط جوش یا سیمان مناسب می باشد.
اتصالات انبساطی و لوله کشی قابل انعطاف
در شبکه های لوله کشی (پایپینگ دارویی) جهت خنثی کردن ارتعاشات و همچنین برای کنترل تغییر طول لوله ناشی از تغییرات دما از اتصالات انبساطی یا روش های زیر می توان استفاده کرد که اولویت با روش های زیر می باشد.
- تغییر مسیر خط
- حلقه های انبساطی
- کاهش جابجایی توسط تکیه گاه ها
- فنرها
لوله کشی انعطاف پذیر
در بعضی مواقع مثل پر کردن و خالی کردن تانکرها از لوله کشی انعطاف پذیر بصورت های فصل گردان یا اتصالات توپی استفاده می شود. جداکنندها، صافی ها، توری ها (Driplegs) : وسایلی برای جداسازی مواد ناخواسته از جریان اصلی که می توانند ذرات فلزی – تکه های جوش – روغن و یا حتی آب باشد که هر کدام از این وسایل در حالت مواد و نوع سیال خاصی کاربرد دارند.
- جداکننده ها (SEPERATORS) : این وسایل دائمی برای جدا کردن قطرات و ذرات در جریان های گازی مورد استفاده قرار می گیرند.
- صافی ها ( STRAINER ): ذرات جامد با سایز تقریبی 02/0 تا 5/0 اینچ را جمع آوری می کنند که با عبور جریان از درون صافی ها انجام می شود.
- توری ها (SCREENS) : صافی های ساده ای موقتی از جنس فلز و شبکه بندی سیمی که معمولا در هنگام راه اندازی مکش پمپ و کمپرسور استفاده می شود.
- DRIPLEGS : اغلب از لوله و اتصالات ساخته شده و برای جمع آوری مایع کندانس شده مناسب می باشد.
شیر ها (VALVES)
معمولا شیرها بر حسب نوع عملکرد تقسیم بندی می کنند. مثلا شیرهای قطع و وصل جریان یا شیرهای قابل تنظیم جریان و ….
قسمت های مختلف یک شیر عبارتند از :
- دیسک و نشیمن گاه (SEAT) & (DISC & PORT)
- دسته (STEM)
- بدنه (BONNET)
- اپراتور (OPERATOR OR HANDWEEL)
انواع شیر ها در پایپینگ
می توان شیرها را با توجه به نوع عملکرد انها می توان به چند دسته تقسیم نمود.
- شیرهای قطع / وصل جریان
- شیرهای برای برگشت جریان
- شیرهای کنترل و تنظیم جریان
شیر الات مناسب برای سرویس های قطع / وصل یا تنظیم جریان
در لوله کشی صنعتی و پایپینگ دارویی معمولا برای قطع و وصل جریان از شیرهای دروازه ای استفاده می شود ( این شیرها برای تنظیم جریان مناسب نیستند زیرا ارتعاش دیسک در حالتی که شیر بسته باعث خوردگی سطح دیسک و نشیمنگاه می شود).
برای بعضی دیگر از سیالات از شیرهای کروی برای قطع و وصل جریان استفاده می شود ( در کل شیر های کروی برای تنظیم جریان استفاده می شوند ).
شیر ها را بر اساس نوع عملکرد و ساختار دیسک انها به گروهای مختلف تقسیم شده و از هر یک بسته به نوع سیال . بزرگی وکوچکی لوله ها. تنش های موجود در دسته و بدنه می توان استفاده نمود. بطور مثال از ( Solid wedge Gate valve ) برای قطع/وصل جریان و یا از ( Rotary ball valve ) برای تنظیم جریان استفاده می شود.
شیرهای کنترل و تنظیم جریان
این شیرها بصورت اتوماتیک فشار یا دبی را تنظیم می کنند و برای هر کلاس فشاری نیز موجود می باشند. معمولا کوچکتر از سایز انتخاب می شوند تا از ایجاد خفگی و تله شدن و آسیب دیدن سریع نشیمنگاه جلوگیری شود و تنظیم کننده های فشار معمولا از نوع کروی است.
کلیه اقلام استفاده شده در فرایند لوله کشی استیل توسط پرسنل شرکت مهیاز از معتبرترین برندهای اروپایی و آسیایی تولید کننده لوله و فیتینگ ها و شیرهای استیل می باشد.
شیرهای برای برگشت جریان
اما شیر هایی هم هستند که فقط برای عبور سیال در یک جهت خاص و جلوگیری از برعکس شدن جریان طراحی شده اند. بطور مثال شیرهای ( Piston check valve) در جاهایی که تغییر مداوم جریان وجود دارد مناسب می باشد و این شیرها بر اساس مکانیسم جلوگیری از برگشت جریان و یا نوع کاربرد آنها برای سیالات مختلف ( گاز، سیالات سنگین . مخلوط ها… ) به انواع گوناگون تقسیم می شوند.
