پایپینگ چیست؟ آشنایی با لوله کشی صنعتی

next-01
next 00

پایپینگ چیست؟

پایپینگ یا لوله‌کشی صنعتی به سیستمی اطلاق می‌شود که از لوله‌ها، اتصالات، و سایر اجزای مرتبط تشکیل شده است و برای انتقال، یا سیالات (مانند آب، گاز، نفت، بخار، شیمیایی‌ها و موارد مشابه) استفاده می‌شود. این سیستم‌ها در پروژه‌های صنعتی و عمرانی، از جمله نیروگاه‌ها، صنایع شیمیایی، پتروشیمی، نفت و گاز، پالایشگاه‌ها، و سایر صنایع و همچنین تجهیزات آتش نشانی استفاده می‌شوند.

پایپینگ از نظر طراحی، مواد، و اجزا فنی به دقت نیاز دارد. این سیستم‌ها باید با توجه به نوع سیال، فشار، دما، و خصوصیات شیمیایی مواد مورد استفاده، طراحی و اجرا شوند. عدم رعایت اصول پایپینگ می‌تواند منجر به مشکلاتی مانند نشتی، شکستگی، یا مشکلات در عملکرد سیستم شود.

پایپینگ یا لوله‌کشی صنعتی، یک سیستم تشکیل شده از چندین لوله و اتصالات متنوع است که به منظور انتقال یا پالایش سیالات در پروژه‌های صنعتی و عمرانی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این بخش از پروژه‌ها به عنوان یکی از مهم‌ترین و حساس‌ترین اجزا شناخته می‌شود. اجزای مورد استفاده در سیستم‌های لوله‌کشی مانند لوله‌ها، فیتینگ‌ها، ولوها، ساپورت‌ها و پایپ رک‌ها، انواع آن‌ها، اصول طراحی، مدارک مورد نیاز، اصول تحلیل تنش، مبانی ساپورت‌گذاری و مقدمات متریال شناسی در این آموزش پوشش داده شده‌اند.

طراحی پایپینگ

عناوین اصلی

next 00

انواع سیستم های پایپینگ چه هستند؟

سیستم‌های لوله‌کشی در اکثر صنایع به کار می‌روند. این سیستم‌ها بر اساس کاربردهای مختلف به دسته‌های متفاوتی تقسیم می‌شوند، از جمله لوله‌کشی نیروگاهی، فرآیندی، انتقالی، تبرید، تاسیسات ساختمان، خدماتی، انتقال دوغاب و غیره. اصطلاح “پایپینگ” عمدتا برای اشاره به لوله‌کشی فرآیندی مورد استفاده قرار می‌گیرد، اما تمامی انواع سیستم‌های لوله‌کشی برای انتقال سیالات به منظور کاربردهای مختلف شامل پایپینگ هستند. 

افزون بر پایپینگ فرآیندی  یا نیروگاهی، سایر سیستم‌های لوله‌کشی شامل موارد زیر می‌شوند:

لوله‌کشی تاسیسات ساختمان (Plumping): این سیستم برای انتقال آب آشامیدنی، تهویه، گرمایش/سرمایش، تخلیه فاضلاب، زهکشی، انتقال گاز و غیره در داخل ساختمان استفاده می‌شود.
لوله‌کشی شهری (Civil Piping): خدمات شهرداری از جمله آب، گاز و فاضلاب به ساختمان‌های مسکونی، تجاری، صنعتی و عمومی از طریق این نوع لوله‌کشی ارائه می‌شود.
لوله‌کشی خدماتی (Service Piping): این نوع لوله‌کشی اتصال سیستم‌های ساختمانی به خدمات شهری را فراهم می‌کند.
لوله‌کشی انتقالی (Transportation Piping): لوله‌کشی بلندی است که برای انتقال سیالات در فواصل کوتاه و بلند مورد استفاده قرار می‌گیرد.
لوله‌کشی تبرید (Refrigeration Piping): این سیستم با استفاده از ترکیب مبرد و روغن، دمای محیط را کاهش می‌دهد.
لوله‌کشی دریایی (Marine Piping): این سیستم برای انتقال سیالات در سازه‌های آبی یا زیرآبی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

next 00

لوله کشی نیروگاهی چیست؟

لوله‌کشی نیروگاهی یا “پاور پایپینگ” (Power Piping)، به عنوان یک سیستم، به طور عمده در نیروگاه‌های تولید برق، کارخانه‌های صنعتی، سیستم‌های زمین گرمایی و سیستم‌های گرمایش/سرمایش مرکزی به مقیاس بزرگ استفاده می‌شود. پاور پایپینگ اساساً از انرژی حاصل از گردش بخار و آب برای اجرای عملیات مختلف بهره‌مند می‌شود. طبق تعریف استاندارد ASME، سیستم‌های لوله‌کشی غیر خدماتی به عنوان لوله‌کشی نیروگاهی شناخته می‌شوند.

next 00

انواع شیرآلات در پایپینگ چه هستند؟

شیرآلات صنعتی مورد استفاده در سیستم‌های لوله‌کشی یا همان پایپینگ دارای انواع بسیار متنوعی هستند و بر اساس ساختار و عملکرد به انواع زیر تقسیم می‌شوند:

شیر  دروازه‌ای یا کشویی (Gate Valve):
شیر  دروازه‌ای از یک مانع برای قطع و وصل جریان استفاده می‌کند. با تغییر وضعیت مانع، جریان به طور کامل باز یا بسته می‌شود.

شیر کروی (Globe Valve):
مکانیزم کنترل جریان در این ولو کروی، از یک دیسک به شکل مخروط ناقص یا نیم کره تشکیل می‌شود. این نوع ولو به منظور کاهش یا افزایش تدریجی جریان مورد استفاده قرار می‌گیرد.

شیر زاویه‌ای (Angle Valve):
به منظور افزایش یا کاهش تدریجی جریان و تغییر جهت آن به کار برده می‌شود.

شیر یک طرفه (Check Valve):
 چک ولو ها از بازگشت سیال و حرکت آن در جهت مخالف جلوگیری می‌کند. انواع شیر یک طرفه نوسانی و شیر یک طرفه فشاری از این دسته هستند.

شیر توپی (Ball Valve):
از یک توپ فلزی توخالی به عنوان رگولاتور استفاده می‌کند و مسیر جریان را به طور کامل مسدود یا باز می‌کند.

شیر سماوری یا پلاگ ولو (Plug Valve):
نوعی ولو با رگولاتور استوانه‌ای یا مخروطی توخالی است که با چرخش در جهت محور خود تنظیم جریان یا مسدود کردن کامل آن امکانپذیر می‌شود.

شیر پروانه‌ای یا باترفلای ولو (Butterfly Valve):
شیر پروانه‌ای برای جدا کردن یا تنظیم جریان سیال مورد استفاده قرار می‌گیرد و از یک دیسک دایره‌ای دوار تشکیل می‌شود.

شیر تخلیه یا ریلیف ولو (Relief Valve):
برای حفظ فشار سیستم در سطح ایمن به کار می‌رود و در هنگام افزایش بیش از حد فشار، باز شده و با بازگشتن فشار به سطح ایمن، بسته می‌شود.

شیر کنترلی یا کنترل ولو (Control Valve):
معمولاً شیرهای خودکار کروی به عنوان ولو کنترلی برای نظارت و تنظیم تغییرات سیستم مورد استفاده قرار می‌گیرند.

شیر دیافراگمی (Diaphragm Valve):
در ولو دیافراگمی، مسیر جریان سیال توسط یک دیافراگم الاستومری کنترل می‌شود.

شیر گلویی (Pinch Valve):
از یک شلنگ یا لوله الاستیک به همراه یک قطعه متصل به بخش الاستیک تشکیل می‌شود و اعمال فشار به قطعه مجرابند، جمع شدن بخش الاستیک و بسته شدن مسیر حرکت سیال را در پی دارد.

از دیگر معیارهای تقسیم‌بندی شیرآلات صنعتی، نحوه حرکت مکانیکی آن‌ها است. انواع ولوها بر این اساس عبارت هستند از:

شیر با حرکت خطی:
در ولوهای خطی، ساقه یا عضو مجرابند با حرکت در یک خط مستقیم عبور، توقف یا تنظیم جریان سیال را انجام می‌دهد. انواعی مانند شیرهای کشویی، کروی، دیافراگمی، گلویی و فشاری یک طرفه از این دسته هستند.

شیر با حرکت دورانی:
در ولوهای دورانی، ساقه یا عضو مجرابند با حرکت در یک مسیر دایره‌ای یا زاویه‌ای وظیفه خود را انجام می‌دهد. شیرهای پروانه‌ای، توپی، سماوری و یک طرفه نوسانی از انواع ولوهای دورانی هستند.

شیر با چرخش یک چهارم:
برخی از ولوهای دورانی با حرکت یک چهارم (زاویه ۰ تا ۹۰ درجه) امکان باز شدن کامل مجرا یا بستن کامل آن را فراهم می‌کنند.

شیر آتشنشانی--1
next 00

کلاس ولو چیست؟

کلاس شیرآلات صنعتی به عنوان معیاری جهت ارزیابی عملکرد این وسایل در شرایط فشار و دمای عملیاتی مشخص می‌شود. کلاس ولو نیز، همانند کلاس فلنج، با استفاده از کدگذاری عددی نمایش داده می‌شود. استاندارد ASME B16.34 یکی از پرکاربردترین استانداردها برای طراحی شیرآلات صنعتی است. بر اساس این استاندارد، ولوها به کلاس‌های مختلف از جمله 150، 300، 400، 600، 900، 1500، 2500 و 4500 تقسیم‌بندی می‌شوند. به عنوان نمونه، جدول زیر مشخصات ولوهای کلاس 150 و ۳۰۰ با جنس فولاد کربنی (مطابق با استاندارد ASTM A216) را نمایش می‌دهد. این مشخصات برای کلاس‌های بالاتر و مواد دیگر، به طور کامل در استاندارد ASME B16.34 آورده شده‌اند.

next 00

کارشناس پایپینگ یا مهندس پایپینگ کیست؟

مهندس پایپینگ، فردی است که مسئولیت طراحی و اجرای سیستم‌های پایپینگ برای انتقال آب، گاز، نفت، فاضلاب و سایر مواد مشابه را بر عهده دارد. این حرفه‌ای عمدتاً در تمام مراحل مرتبط با طراحی و اجرای لوله‌کشی مشغول به کار است، از جمله ایجاد نقشه‌های اولیه، انتخاب مواد مناسب برای تولید تجهیزات لازم، و نظارت بر کیفیت فرآیند اجرای سیستم. فارغ‌التحصیلان رشته‌های مهندسی مکانیک، شیمی، عمران و تاسیسات از جمله افرادی هستند که می‌توانند در زمینه پایپینگ به حرفه‌ی مهندسی خود ادامه دهند.

next 00

تجهیزات یا اجزای پایپینگ چه هستند؟

اقلام پایپینگ، مجموعه‌ای از قطعات مورد نیاز برای اجرای سیستم‌های لوله کشی هستند. از اقلام اصلی سیستم‌های پایپینگ می‌توان به لوله، ساپورت، پایپ رک، فیتینگ، فلنج و ولو اشاره کرد.

اجزای اصلی پایپینگ عبارتند از:

1. لوله (Pipe): مسیر حمل و انتقال سیالات. معمولاً از فولاد، آهن ، PVC یا مواد دیگر تولید می‌شوند.

2. اتصالات (Fitting): برای اتصال لوله‌ها به یکدیگر یا به سایر اجزا مانند ولوها یا ساپورت‌ها.

3. ولو (Valve): برای کنترل جریان سیالات و تنظیم فشار.

4. ساپورت (Support): برای حمایت و نگهداری لوله‌ها به عنوان بخشی از ساختار.

5. پایپ رک (Pipe Rack): ساختاری که لوله‌ها و تجهیزات پایپینگ را در ارتفاعات مختلف حمایت می‌کند.

next 00

لوله یا پایپ (Pipe) چیست؟

لوله به عنوان یکی از اصلی‌ترین تجهیزات مورد استفاده در سیستم‌های انتقال سیالات شناخته می‌شود. سیالات مختلف معمولاً از درون لوله‌هایی با مقطع دایره‌ای به محل مورد نظر انتقال داده می‌شوند. ابعاد و مشخصات مکانیکی لوله از جمله پارامترهای اساسی برای انتخاب این تجهیزات در سیستم‌های لوله‌کشی یا همان پایپینگ محسوب می‌شوند. در کارخانه‌های فرآیندی، عموماً از لوله‌های ساخته شده از جنس‌های فولاد، چدن، برنج و مس استفاده می‌شود. برای نمایش ابعاد لوله، از حروف اختصاری زیر استفاده می‌شود:

NPS: اندازه اسمی لوله
DN: قطر اسمی لوله
ID: قطر داخلی لوله
OD: قطر خارجی لوله
SCH: عدد اسکجول یا ضخامت دیواره لوله
STD: ضخامت دیواره استاندارد یا لوله با وزن استاندارد
XS: لوله سنگین
XXS: لوله فوق سنگین

نمایش ابعاد لوله‌ها معمولاً با دو معیار قطر و ضخامت انجام می‌پذیرد. سیستم‌های لوله‌کشی (پایپینگ) بر اساس این ابعاد به دو دسته “مقطع کوچک” (Small Bore) و “مقطع بزرگ” (Large Bore) تقسیم می‌شوند. به طور کلی، لوله‌هایی با قطر اسمی کمتر یا برابر با 50 میلی‌متر در سیستم مقطع کوچک و لوله‌هایی با قطر اسمی بیشتر از 50 میلی‌متر در سیستم مقطع بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرند. یکی از دیگر معیارهای تقسیم‌بندی لوله‌ها در سیستم‌های پایپینگ، شکل انتهای آن‌ها است. بر این اساس، لوله‌ها به صورت صاف، پخ‌خورده و رزوه شده دسته‌بندی می‌شوند. برخی از لوله‌های پرکاربرد و نمادهای اختصاری مورد استفاده برای نمایش آن‌ها در سیستم پایپینگ شامل:

BBE: دو انتهای پخ‌خورده
TBE: دو انتهای رزوه شده
PBE: دو انتهای صاف
BLE/TSE: انتهای بزرگ پخ‌خورده و انتهای کوچک رزوه شده

next 00

تفاوت pipe با tube چیست؟

تیوب یکی از تجهیزات پرکاربرد برای انتقال سیالات است. به دلیل شباهت‌های زیاد، عبارت‌های لوله و تیوب در اکثر موارد به جای یکدیگر استفاده می‌شوند. با این حال، تعریف دقیق این دو می‌تواند تفاوت‌های اساسی آن‌ها را مشخص کند:

لوله pipe: مجسمه توخالی دایره‌ای که برای انتقال مایعات، گازها و مواد دیگر استفاده می‌شود و ابعاد آن به صورت اسمی نمایش داده می‌شود.
تیوب tube: مجسمه توخالی با شکل‌های دایره‌ای، مستطیلی، مربعی یا بیضوی که قطر خارجی و ضخامت دیواره آن مشخص می‌شود.

پایپینگ
next 00

ساپورت Pipe Support چیست؟

تکیه‌گاه لوله یا “ساپورت”، عنصری است که بارهای اعمال شده از طرف لوله را به سازه‌های نگهدارنده منتقل می‌کند. وزن لوله، فیتینگ، سیال عبوری و پوشش‌ها از بارهای اعمال شده به تکیه‌گاه لوله تحت پوشش قرار می‌گیرند. مهار، هدایت، جذب ضربه و نگهداری از بارهای خاص از جمله عملکردهای اصلی ساپورت لوله می‌باشند. در شرایط دمایی بسیار بالا یا پایین، از مواد عایق در ساخت این عنصر استفاده می‌شود. پیکربندی تکیه‌گاه لوله بستگی به شرایط بارگذاری و عملیاتی سیستم پایپینگ دارد. بر اساس این نیازها، ساپورت لوله به انواع مختلفی از جمله صلب، فنری و جاذب ضربه تقسیم‌بندی می‌شود.

next 00

پایپ رک Pipe Rack چیست؟

“پایپ رک” یا “شبکه لوله‌ها”، به عنوان شریان اصلی یک واحد فرآیندی عمل می‌کند و برای نگهداری از ساپورت، کابل‌های برق، تجهیزات ابزار دقیق و سایر اجزای مرتبط به کار می‌رود. در برخی موارد، پایپ رک به عنوان مکانی برای نگهداری تجهیزات مکانیکی از قبیل مخازن و پلتفرم دسترسی به شیرآلات نیز استفاده می‌شود. لوله‌های متصل به پایپ رک اصلی، معمولاً مواد را بین تجهیزات یا انبارها منتقل می‌کنند. لازم به ذکر است که لوله‌های جا لوله‌ای حتی با ذخیره‌سازی قطعات لوله نیز به عنوان پایپ رک در نظر گرفته نمی‌شوند. انواع مختلفی از لوله‌ها در پایپ رک به کار می‌روند، از جمله لوله‌های خدماتی که برای انتقال بخار، آب خنک کننده، آب اطفا، سوخت و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرند. این لوله‌ها عمدتاً در وسط پایپ رک‌های یک طبقه یا طبقه بالایی از پایپ رک‌های دو طبقه نصب می‌شوند. جانمایی لوله‌های فرآیندی نیز خارج از محل قرارگیری لوله‌های خدماتی یا طبقه پایینی انجام می‌شود. همچنین، لوله‌های ایمنی همواره خارج از پایپ رک نصب می‌شوند.

next 00

فیتینگ Fitting یا اتصالات پایپینگ چیست؟

اتصالات یا به عبارت دقیق “فیتینگ” اجزایی هستند که جهت اتصال لوله‌ها به یکدیگر و ایجاد پوشش بر روی دهانه‌های لوله‌ها به کار می‌روند. استفاده از فیتینگ این امکان را به وجود می‌آورد که مسیر لوله‌ها تغییر یابد، انشعاب‌ها ایجاد شوند و ابعاد لوله‌ها تغییر کنند. نحوه اجرای اتصالات فیتینگ برای لوله‌های با قطر اندازه نامی (NPS) بیشتر از 75 میلی‌متر معمولاً توسط جوش لب به لب انجام می‌شود، در حالی که برای لوله‌های با NPS کمتر از 75 میلی‌متر از ساکت ولد (اتصال فشار قوی) یا پیچ و مهره استفاده می‌شود. برخی از انواع معمولی اتصالات پایپینگ شامل زانویی، سه راهی یا اتصال T شکل، انشعاب گیری لوله به لوله، کاهنده، کپ یا کلاهک، پلاگ یا درپوش، سوئیچ نیپل و پیچ و ساکت ولد می‌شوند.

فیتینگ Fitting
next 00

زانویی چیست و چه کاربردی دارد؟

زانویی، یکی از پرکاربردترین و اساسی‌ترین اتصالات فیتینگ است که جهت تغییر جهت لوله‌ها به کار می‌رود. این اتصالات به صورت متداول در دو نوع ۴۵ و ۹۰ درجه  در سیستم پایپینگ وجود دارند. بر اساس شعاع گردش، زانویی‌ها به دو دسته‌ی LR (شعاع بلند) و SR (شعاع کوتاه) تقسیم می‌شوند. در فیتینگ‌های جوشی، فاصله از مرکز تا انتهای زانویی LR برابر با 1.5 اندازه نامی لوله (NPS) و برای زانویی SR برابر با اندازه نامی لوله است.

در صورت عدم مشخص بودن کلاس زانویی، نوع LR به عنوان پیش‌فرض در نظر گرفته می‌شود. زانویی‌ها انواع متعددی دارند و یکی از پرکاربردترین آن‌ها، زانویی مایتر است. این نوع زانویی با پخ کردن انتهای چندین لوله و اتصال آن‌ها به یکدیگر شکل می‌گیرد. زانویی مایتر عمدتاً در سیستم‌های پایپینگ داکت‌های تهویه و تهویه مطبوع مورد استفاده قرار می‌گیرد.

اجزای پایپینگ