بررسی مقاومت لوله ها در دماهای مختلف

دمای یکی از پارامترهای تأثیرگذار بر خواص انواع لوله‌ها مانند لوله استیل است؛ بنابراین توجه به جنس لوله ها و بررسی مقاومت لوله ها در دماهای مختلف، کمک می‌کند تا راهکارهای عملی برای خنثی سازی این عامل را پیدا کنیم.
پیش از اینکه درباره مقاومت لوله‌ها مانند لوله استیل، در دماهای مختلف صحبت کنیم بهتر است با لوله‌ها و انواع آن‌ها آشنا شویم.

لوله ها ابزارهایی هستند که برای انتقال گاز، مایعات و جریان آب مورداستفاده قرار می‌گیرند. شکل ظاهری لوله‌ها که به‌صورت استوانه توخالی است، به‌راحتی می‌تواند جریان منظم سیالات را حفظ کند.

از لوله کشی در صنایع بزرگی مانند پالایشگاه‌ها، نیروگاه‌ها، تأسیسات سرمایشی و گرمایشی، انتقال آب و فاضلاب و … استفاده می‌شود.

انواع لوله‌ها از جنس‌های گوناگونی مانند سرامیک، فلز، پلاستیک، آلیاژ، فایبرگلاس و بتن تولید می‌شوند، اما این انتخاب جنس لوله با توجه به کاربرد آن به عوامل مختلفی مانند فشار و دما بستگی دارد.

فشار و دمای مجاز برای لوله ها

فشار قابل تحمل در لوله های مختلف به مواد سازنده آن‌ها و دمای لوله بستگی دارد. معمولاً به بار قابل‌تحمل در لوله‌ها فشار نامی یا PN گفته می‌شود.

فشار PN در دماهای مختلف روی مواد یکسان فرق دارد؛ بنابراین برای لوله هایی که دارای فشار ثابت هستند، در دماهای مختلف میزان فشار مجاز متفاوت است.

به طور کلی منظور از فشار مجاز و قابل تحمل برای لوله، همان مقدار فشاری است که در نقاط مختلف لوله باعث تضعیف آن می شود. نقاط تضعیف که در یک لوله مشخص می شود بیشتر در بخش های اتصال لوله است که به خاطر عوامل گوناگون فشار قابل‌تحمل در آن قسمت ها نسبت به سایر بخش ها کمتر است.

دلیل اهمیت تعیین دمای قابل تحمل برای لوله ها

تعیین دمای قابل تحمل برای لوله هایی با جنس مختلف دلایل زیادی دارد، اما یکی از اصلی ترین دلایل فلنج ها هستند. معمولاً در سیستم های لوله کشی فلنج ها یک عضو ضعیف تلقی می‌شوند که در صورت شکستگی و خرابی کل سیستم را دچار مشکل می کنند.

به همین خاطر آگاهی از میزان فشار و دما کمک می‌کند تا از مقاطع مختلف فولادی با ضخامت های مناسب استفاده شود. به‌صورت کلی لوله کشی به دو گروه تقسیم می شود.

• دسته اول که شامل شیرالات، فلنج‌ها، اتصالات ساکت ولد، گسکت ها و اتصالات دنده ای می شود، بر اساس درجه فشار دسته بندی می شوند.
• دسته دیگر لوله‌ها و اتصالاتی هستند که بر اساس ضخامت و مطابق با برنامه طراحی می شوند.

یکی از موضوعات بسیار مهم در مطالعات مهندسی نیز تعیین کردن و بررسی میزان فشار و دمای مجاز برای انواع لوله‌ها از جمله لوله استیل است. برای محاسبه و تعیین فشار از استاندارد ASME B31.3 استفاده می شود.

دما و فشار قابل تحمل برای لوله های مختلف

در این قسمت با بررسی مقاومت لوله ها در دماهای مختلف به شما کمک می کنیم تا به این سؤال پاسخ دهید که هر لوله ای در چه دمایی دوام می‌آورد؟

• لوله‌هایی که از جنس فولاد کربن ساخته‌شده اند و بدون درز هستند، مانند لوله های مانیسمان برای دماهای متوسط ساخته‌شده‌اند و کاربرد ساختاری دارند.
• لوله‌های فولادی کربن بدون درز نیز برای سرویس هایی استفاده می شوند که درجه حرارت بالا دارند.
• لوله‌های آلیاژ فولادی بدون درز نیز برای استفاده در خدماتی که درجه حرارت بالا دارند، قابل استفاده هستند.
• لوله استیل دارای استحکام دمای بسیار بالایی است. به همین خاطر لوله های استیل می‌توانند تا دمای اوج یا بالاترین حد استحکام خود را حفظ کنند.
• لوله فولادی ضد زنگ دارای کروم، سیلیکون یا نیتروژن نیز دارای مقاومت بسیار بالایی در برابر دما است.
• لوله‌های فولادی ضد زنگ که مقادیر بالایی از کروم را دارند، در برابر دمای بالا و پوسته‌پوسته شدن مقاومت خوبی از خود نشان می دهند.

روش های مقابله با دما و فشار بالا در لوله کشی

همانطور که در ابتدای بحث اشاره کردیم عوامل مختلفی مانند فشار و دمای بالا می‌تواند سیستم لوله کشی را تهدید کند. به همین خاطر باید با راه های مقابله با این عوامل آسیب زا آشنا باشیم تا بتوانیم به میزان زیادی تأثیر این عوامل را کاهش دهیم.

در سیستم لوله کشی توکار که معمولاً انبساط حرارتی مورد توجه قرار نمی گیرد، در مسیر هایی مانند محل انشعاب از فوم یا اسفنج برای جلوگیری از انبساط حرارتی استفاده می شود.

نکته: در واقع لوله کشی های توکار به‌صورتی هستند که تنش های ایجاد شده توسط گچ، بتن یا سایر مواد جذب می شوند یعنی نیازی به محافظت آنچنانی ندارند.

در عوض سیستم لوله کشی روکار بسیار تحت تأثیر عواملی مانند انبساط حرارتی قرار دارد. به همین خاطر با استفاده از روش‌های زیر می توان عواملی مانند انبساط حرارتی را خنثی کرد.

استفاده از موادی که دارای ضریب انبساط حرارتی کمی هستند

یکی از روش های مؤثر برای کاهش تنش های حرارتی استفاده از موادی است که دارای ضریب انبساط حرارتی کمی هستند. لوله استیل و اتصالاتی که از کربن استیل ساخته شده‌اند به میزان زیادی می توانند در برابر تغییرات دمایی مقاومت داشته باشند. به طور کلی لوله استیل، اتصالات و لوله های چدنی نسبت به لوله های پی وی سی و لوله های پلی اتیلن ضریب انبساط حرارتی پایین‌تری دارند.

به‌کاربردن بست لوله کشی ثابت و متحرک

استفاده از بست ثابت در لوله کشی، آن‌ها را فیکس نگه می دارد و تنش های وارد شده را خنثی می‌کند. استفاده‌کردن از بست متحرک نیز هم لوله‌ها را نگه می دارد و هم فضای کافی برای حرکت آن‌ها فراهم می‌کند.

استفاده از خم L

به کار بردن خم L باعث می شود تا انبساط طولی که در اثر دما های زیاد ایجاد می شود، جبران شود.

لوپ انبساط

لوپ انبساط در لوله کشی هایی که بیشتر از ۳ متر طول دارند، استفاده می شود تا بتواند از انبساط حرارتی جلوگیری کند. برای نصب این لوپ های انبساطی معمولاً از 4 زانو استفاده می شود که به‌صورت u شکل هستند.

استفاده از قطعه انبساطی

استفاده از قطعه انبساطی باعث می شود تا انبساط و انقباض لوله‌ها که از تغییرات دمایی به وجود می‌آید، کنترل شود.

کلام پایانی

بررسی مقاومت لوله ها در دماهای مختلف و در برابر فشار کمک می‌کند تا درباره مشخصات آن‌ها اطلاعات کافی داشته باشیم. لوله استیل و لوله های کربن استیل که دارای آلیاژ های مختلفی هستند در برابر دما مقاومت های گوناگونی دارند. هر یک از انواع لوله استیل مانند لوله استیل مانیسمان یا لوله های دارای گرید C و مقاومت های مختلفی در برابر دما و حرارت دارند. به طور کلی انواع لوله استیل با گرید C تحمل بالایی در برابر دما و فشار دارند. لوله‌های گرید B مانند لوله مانیسمان تقریباً مقاومت متوسط در برابر حرارت دارند و لوله استیل با گرید A تحمل کمی نسبت به سایر گرید ها دارد. در صورت داشتن هرگونه سوال در خصوص راهنمای خرید لوله استیل و مشاوره با آریا استیل جعفری تماس بگیرید.