لوله ها مهمترین اجزای سیستم پایپینگ هستند که برای حمل سیالات تحت فشار در صنایع مختلفی مانند صنعت نفت و گاز، صنایع پتروشیمی، ماشین آلات، سیستم های انتقال حرارت، حمل و نقل آب و غیره از انها استفاده میشود. این لوله ها با مواد مختلف در قطرها، ضخامت ها و طول های مختلف و با اشکال مقطع متفاوت و با استفاده از متریال مختلف ساخته می شوند در مورد انتقال و توزیع آب آشامیدنی بیشتر از لوله های دایره ای استفاده می شود.
انواع مختلف لوله های پایپینگ با توجه به کاربردهای آنها به وجود آمده اند به عنوان مثال در آموزش پایپلان کاربرد یک متریال لوله کشی آب برای یک ساختمان مسکونی قطعا متفاوت با لوله انتقال فاضلاب شهری و یا لوله های حمل گاز در صنایع پتروشیمی است. این تنوع سیستم های انتقال و پایپینگ از زمان های قدیم وجود داشته است؛ یونانی ها از لوله های سفالی برای انتقال آب به خانه ها و ساختمان های عمومی استفاده می کردند اما با حرکت به اوایل قرن بیستم، موادی مانند چدن، مس، فولاد گالوانیزه و پی وی سی بیشتری پیدا کردند.
در این مطلب انواع مختلف لوله ها بر اساس متریال ساختاری آنها را معرفی کرده و به شرح مختصری از آنها میپردازیم؛ همچنین مزایا و معایب هر کدام را به صورت مجزا لیست میکنیم.
یک متریال خوب پایپینگ چه ویژگی هایی دارد
انتخاب مواد لوله به در دسترس بودن صندوق، نوع آب انتقالی و طول عمر و دوام آن، خواص خورندگی، مقاومت در برابر تنش های دما، توانایی مقاومت در برابر فشار، هزینه تعمیر و نگهداری و … بستگی دارد
- باید استحکام ساختاری مناسبی داشته باشد تا بتواند در برابر فشارهای داخلی و خارجی، تنش دمایی فشاری و کششی و همچنین بار ناشی از فشارهای ضربه ای مقاومت کند.
- باید غیر قابل نفوذ و مقاوم در برابر خوردگی باشد ، همچنین بادوام و ماندگاری خوبی داشته باشد.
- باید مقرون به صرفه باشد و با هزینه مناسب در بازار موجود باشد.
- تا جایی که ممکن است ضریب اصطکاک دارسی باید کم و ثابت هازن ویلیام زیاد باشد تا راندمان هیدرولیک به حداکثر برسد.
- سیال ممکن است حاوی ذرات غیر آلی به ویژه در شبکه های انتقال مانند ماسه، سیلت و غیره باشد که در سرعت جریان بالا در امتداد وارونگی لوله و فرسایش مواد ممکن است در اثر سایش صورت گیرد، بنابراین باید مقاومت کافی در برابر سایش داشته باشد.
- وزن آن سبک باشد تا حمل و نقل، جابجایی و نصب آن آسان باشد.
- انعطاف پذیر خوبی در طراحی داشته باشد تا نحوه اتصال و تعمیر و نگهداریآن به سهولت انجام گیرد
- سازگار با محیط زیست باشد.
انواع متریال های پایپینگ
امروزه انواع مختلفی از لوله ها وجود دارد که هر کدام برای هدف خاصی در آموزش پایپینگ استفاده می شوند. این لیست شامل لوله های لوله چدنی (CI)، لوله های آهنی گالوانیزه GI، لوله های فولادی، لوله های (PVC)، لوله های پلی پروپیلن (PPR) ، لوله های چدن داکتیل و (DI) لوله های بتنی سیمانی میشود که در ادامه به صورت مجزا به هر یک از این موارد میپردازیم
لوله چدنی (CI)
این لوله ها به طور گسترده برای انتقال و تامین آب استفاده می شود. این لوله ها بسیار مقاوم در برابر خوردگی هستند و دارای خواص مطلوب دیگری مانند دوام، اتصال آسان، عمر طولانی و استحکام هستند و می توانند در برابر حداکثر فشار احتمالی مقاومت کنند. لوله های چدنی گران و سنگین هستند، بنابراین حمل و نقل آنها دشوار است.
لوله های CI در طول های 5/2 تا 5/5 متر با قطرهای مختلف موجود هستند. لوله های CI با توجه به ضخامت در کلاس LA، A و B طبقه بندی می شوند و می توانند به ترتیب در برابر فشارهای 10، 5/12 و 16 کیلوگرم بر سانتی متر مقاومت کنند.
مزایای لوله های چدنی CI
- هزینه این لوله ها متوسط است.
- لوله ها به راحتی به هم متصل می شوند.
- در برابر خوردگی بسیار مقاوم هستند.
- لوله های قوی و بادوام هستند
- هزینه و دسترسی سرویس آنها خوب و به صرفه است
- عمر معمولی این لوله ها چیزی حدود 100 سال است
معایب لوله های CI
- لوله های CI سنگین تر هستند به طوری که در جابجایی و حمل و نقل مشکل دارند.
- ظرفیت حمل این لوله ها با افزایش طول عمر لوله ها به دلیل سل شدن کاهش می یابد.
- این لوله ها به دلیل شسته شدن آهن در آب در اثر زنگ زدگی لوله، طعم فلزی در آب ایجاد می کنند.
- از آنجایی که لوله‌های CI سنگین‌تر هستند، شکننده هستند و استفاده از آن ها در سایز بزرگ تر غیراقتصادی است.
لوله های آهنی گالوانیزه GI
لوله های آهنی گالوانیزه، لوله های فولادی ملایم یا آهن فرفورژه هستند که با پوشش محافظ روی سطوح داخلی و خارجی ارائه می شوند.
این لوله ها معمولاً در لوله کشی منازل و اتصالات سرویس استفاده می شوند. برای اتصالات لوله آب از لوله های با قطر 12 تا 25 میلی متر که و در طول 7 ارائه میشوند استفاده می شود. لوله های گالوانیزه ارزان، سبک، نحوه ی اتصال آسان دارند و حمل و نقل و جابجایی آن ها آسان هستند.
طول عمر این لوله ها حدود 20 سال است. لوله‌های گالوانیزه GI به شدت تحت تاثیر محیط های اسیدی یا قلیایی یا آب‌های فعال شده دیگری هستند. و اگر کلر به عنوان یک ضد عفونی کننده به آب اضافه شود، شدت خوردگی این لوله ها افزایش پیدا میکند
مزایای لوله های گالوانیزه
- لوله های ارزانی هستند.
- سبک وزن اند و شرایط سرویس خوب دارند
- لوله ها به راحتی به هم متصل می شوند.
- این لوله ها را می توان به راحتی برش داد و رزوه کرد.
معایب لوله های گالوانیزه
- لوله ها تحت تأثیر آب های اسیدی یا قلیایی قرار می گیرند.
- لوله ها دوام کمتری دارند.
- راندمان هیدرولیک با کاهش صافی با زمان کاهش می یابد.
لوله های فولادی
این لوله ها مطابق با مباحث دوره مهندسی مکانیک با نوردکردن صفحات فولادی در قطر مورد نظر ساخته می شوند و می توان آنها را با پرچ کردن یا جوشکاری به هم متصل کرد. این لوله‌ها مستحکم، ارزان و موارد سبک آنها می‌توانند در برابر فشار های بالاتر مقاومت کنند اما لوله های فولادی جوش داده شده ای که تا قطر 4/2 متر و طول تا 12 متر ساخته می شوند لوله‌ها گران‌تر و حساس در برابر خوردگی هستند و نمی‌توانند در برابر فشار ناشی از بار خارجی در شرایط خلاء داخلی مقاومت کنند.
مزایای لوله های فولادی
- تعداد اتصالات این لوله ها کمتر است زیرا در طول های بلند موجود هستند.
- هزینه ی اولیه پایینی دارند
- لوله ها به اندازه کافی بادوام و مستحکم هستند و در برابر فشار های بالا مقاومت می کنند.
- لوله ها تا حدی بر روی مسیر های منحنی منعطف هستند.
- حمل و نقل آنها به دلیل وزن سبکشان آسان است.
معایب لوله های فولادی
- هزینه نگهداری شان بالا است.
- تحت شرایط اسیدی یا قلیایی بالا زنگ میزنند
- در هنگام خرابی به زمان بیشتری برای تعمیر نیاز دارند و از این رو برای لوله های توزیع مناسب نیستند.
- ممکن است تحت اثر ترکیبی نیروهای خارجی تغییر شکل دهند.
لوله های پلی وینیل کلراید (PVC)
لوله های پی وی سی از ترکیب پلاستیک و وینیل ساخته شده اند. این لوله‌های پلاستیکی بسیار سفت و سخت هستند، به آسانی به هم متصل میشوند، از نظر مقاومت در برابر فشار قوی هستند و وزن سبکی دارند، بنابراین می‌توانند در برابر شرایط اسیدی، قلیایی، نمک‌ها و مواد شیمیایی آلی مقاومت کنند و معمولاً دارای قیمت ارزانی هستند.
لوله های پی وی سی به دلیل انعطاف پذیری بالایشان به تکیه گاه و پشتیبانی نزدیکتر نیاز دارند و همچنین می توانند تا دمای 60 درجه سانتیگراد مقاومت کنند. برای نصب لوله های پی وی سی حداقل مهارت و ابزار لازم است. از آنجایی که با گذشت زمان زنگ نمی‌زنند، پوسیده نمی‌شوند، این لوله‌ها معمولاً در سیستم‌های آب استفاده میشوند.
مزایای لوله های پی وی سی
- لوله های ارزانی هستند.
- دوام بالایی دارند
- انعطاف پذیر هستند.
- عاری از خوردگی هستند.
- عایق های الکتریکی خوبی هستند.
- وزن سبکی دارند و به راحتی می توانند به هر شکلی قالب بزنند.
معایب لوله های پی وی سی
- ضریب انبساط برای پلاستیک بالا است.
- بدست آوردن لوله های پلاستیکی با ترکیب یکنواخت دشوار است.
- لوله ها در برابر حرارت مقاومت کمتری دارند.
- برخی از لوله های پلاستیکی به آب طعم می دهند.
لوله های پلی پروپیلن (PPR)
لوله های پلی پروپیلن که در ایران با نام لوله سبز یا لوله سفید شناخته میشوند رزین های ترموپلاستیک هستند که از طریق پلیمریزاسیون پروپیلن تولید می شوند و پیوندهای اتیلن در زنجیره پلیمری وارد می شوند. همو پلیمر، کوپلیمر رندوم و کوپلیمر بلوکی انواع پلی پروپیلن هستند. این لوله ها تا دمای 70 درجه سانتیگراد مقاومت می کنند بنابراین می توان از آن برای انتقال آب گرم استفاده کرد.
امروزه لوله ها و اتصالات PPR به دلیل سهولت در اتصال، سیستم آب بندی کامل، عدم مشکل کلسیفیکاسیون، طول عمر بادوام و طولانی، قابل بازیافت، مقاومت شیمیایی خوب و غیره در تاسیسات لوله کشی و آبرسانی مورد توجه ویژه ای قرار گرفته اند.
مزایای لوله های PPR
- این لوله ها راندمان هیدرولیکی خوبی دارند.
- سبک وزن و شرایط سرویس مناسب.
- لوله ها دارای مقاومت بالایی در برابر گرما هستند.
- مقاومت خوبی در برابر مواد شیمیایی دارد.
- این لوله ها سازگار با محیط زیست و بادوام هستند.
- مشکل کلسیفیکاسیون در این لوله ها به وجود نمی آید.
- طول عمر این لوله ها بیش از 50 سال است
معایب لوله های PPR
- اتصال و تعمیر لوله های PPR با استفاده از ابزار جوشکاری ذوبی امکان پذیر است.
- از آنجایی که لوله های PPR محصولات پلاستیکی هستند که در معرض نور مستقیم خورشید قرار دارند، ممکن است محتوای روغن موجود در همه پلاستیک ها را خشک کنند.
لوله های چدن داکتیل (DI)
این لوله ها از آهن داکتیل ساخته شده اند که معمولاً برای انتقال و توزیع آب آشامیدنی استفاده می شود. به طور معمول، لوله با استفاده از ریخته گری گریز از مرکز در قالب های فلزی یا رزین ساخته می شود. پوشش های داخلی محافظ و پوشش های خارجی برای غلبه بر مشکلات خوردگی برای لوله های چدن داکتیل انجام می شود. از این رو این لوله ها بسیار مقاوم در برابر خوردگی و عمر طولانی (100 سال) هستند.
مزایای لوله های DI
- لوله های DI نسبتاً انعطاف پذیری و مقاومت ضربه ای بیشتری نسبت به لوله های CI دارند.
- سبک تر از لوله های CI هستند بنابراین حمل و نقل آن ها آسان است
- لوله ها به آسانی به هم متصل می شوند و همچنین می توانند برخی از انحراف های زاویه ای را متحمل شوند
- این لوله ها از استحکام بیشتری نسبت به لوله های CI برخوردار هستند.
معایب لوله های DI
- لوله ها نیاز به پوشش داخلی و خارجی یا محافظ دارند.
- خوردگی ممکن است در لوله های CI به همان اندازه رخ دهد.
- بسته بندی پلی اتیلن ممکن است باعث آسیب شود.
لوله های بتنی سیمانی
لوله های بتنی سیمانی ممکن است سیمانی ساده یا بتن سیمانی باشند. از انواع آن ، لوله‌های PCC را می‌توان تا ارتفاع 15 متر استفاده کرد، در حالی که لوله‌های RCC را می‌توان تا هد 60 اینچ استفاده کرد و برای بتن‌های پیش تنیده با شیب بالاتر می‌توان استفاده کرد.
لوله های لوله تقویت شده با نام لوله های هیوم نیز شناخته می شوند، این لوله ها خورنده و عمر طولانی تری دارند. هزینه نگهداری لوله بتنی سیمانی کمتر است و اتصالات آن بسیار ساده است. با این حال، لوله های بتنی سنگین هستند و در برابر ضربه مقاومت کمتری دارند.
مزایای لوله های بتنی
- لوله هایی هستند که با عمر معمول حدود 75 سال دوام بیشتری دارند.
- لوله ها را می توان در محل کار ریخته گری کرد و بنابراین هزینه حمل و نقل کاهش می یابد.
- هزینه نگهداری کمتر است.
- سطح داخلی لوله را می توان صاف کرد.
- مشکلات زنگ زدگی ندارند
معایب لوله های بتنی
- حمل و نقل آنها دشوار است.
- کار تعمیر مشکل است.
- هزینه اولیه بالا است.
- این لوله ها تحت تأثیر اسیدها، قلیایی ها و آب های شور قرار می گیرند.
