اتصالات و انشعابات در لوله‌ها

جهت متصل نمودن لوله‌ها با طولهای مختلف به یکدیگر و انجام عملیات لوله کشی در یک سیستم می‌بایست با توجه به نوع لوله و شرایط کاری مربوطه، از روشهای مختلف برای اتصال لوله‌ها به یکدیگر استفاده نمود و در این راستا و برای تکمیل فرایند، قطعاتی را تحت عنوان اتصالات (Fitting) بکار گرفت.

در ادامه لوله کشی و با توجه به نیاز کار و گرفتن خطوط و مسیر‌های انشعابی از لوله‌ها از قطعاتی تحت عنوان اتصالات انشعابی (Branch Connection) بر روی خطوط لوله استفاده می‌گردد.

روش‌های اتصال لوله‌ها

عمده روش‌هایی که برای اتصال لوله‌ها به یکدیگر بکار می‌رود را می‌توان در سه دسته اصلی تقسیم بندی کرده که از آنها دو روش بصورت جوشی و روش دیگر بصورت پیچی است. این سه روش عبارتند از:

• اتصال لب به لب (Butt- Welded)
• اتصال سوکتی (Socket- Welded)
• اتصال پیچی (Screwed)

اتصال لب به لب (Butt- Welded)

به این روش اتصال در اصطلاح جوش لب به لب می‌گویند و برای لوله‌های با سایز ۲ اینچ و بزرگتر (محدودهBig  Bore) بکار گرفته می‌شود. انتهای لوله‌ها در این حالت بصورت پخ زده یا (Beveled End) می‌باشد.

در این روش قبل از انجام اتصال انتهای لوله‌ها یخ زده می‌شود و سپس دو لوله در راستای هم قرار داده می‌شوند و در ابتدا در فاصله مناسبی از یکدیگر خال جوش خورده و سپس توسط جوشی پیوسته به هم متصل می‌شوند.

اتصال لب به لب برای لوله‌های با قطر بالا، اقتصادی ترین روش می‌باشد و آب بندی را تضمین می‌کند اما بدلیل رسیدن فلز جوش به هسته لوله، ممکن است قسمتی از فلز جوش توسط سیال کنده شده و با جریان سیال حمل گردد.

به عملیات پخ زدن و آماده سازی انتهای لوله در اصطلاح، آماده سازی لبه (Edge Preparation) می‌گویند.

به عملیات قرار دادن لوله‌ها در یک امتداد و زدن جوشهای موقت به جهت ثابت کردن دو لوله در حالت هم محوری در اصطلاح، Fitup می‌گویند. پس از انجام جوشکاری اصلی، جوشهای موقت از لوله جدا می‌گردند.

روش‌های جوشکاری و تعداد لایه‌های جوش که اصطلاحا پاس جوش نامیده میشود، بسته به نوع فلز و شرایط کاری آن، در مدارک مخصوصی توضیح داده می‌شود.

در شکل زیر عملیات Edge Preparation و عملیات Fitub مشاهده می‌شود.

گاهی اوقات برای ایجاد فاصله مناسب مطابق شکل زیر از یک رینگ استفاده می‌شود که به آن، حلقه پشتیبان یا Backing Ring می‌گویند.

اتصال سوکتی (Socket- Welded)

به این روش در اصطلاح اتصال تو در تو می‌گویند و برای لوله‌های با سایز زیر ۲ اینچ (محدوده Small Bore) بکار گرفته می‌شود. انتهای لوله‌ها در این حالت بصورت مسطح یا (End Plain) می‌باشد.

در این روش یکی از لوله‌ها در داخل اتصال دیگر قرار گرفته و دور تا دور آن با فلز جوش پر می‌شود. شکل زیر این نوع اتصال را نشان می‌دهد.

این روش برای سایزهای کوچک آب بندی آنها را تضمین می‌کند و اگر به طور صحیح ساخته شود هرگز نشتی ندارد و این یک فاکتور با ارزش به هنگام انتقال سیالات مشتعل شونده، سمی یا رادیواکتیو می‌باشد، بنابراین این نوع اتصال ب

رای خطوط انتقال مواد اشتعال زا، سمی و خورنده هنگامی که عدم نشتی مهم باشد قابل استفاده می‌باشد.

همچنین برای خطوط بخار با فشار psi ۶۰۰ – ۳۰۰ و گاهی psi ۱۵۰ به کار می‌رود. در این اتصال فلز جوش وارد هسته لوله و جریان سیال نمی‌گردد. طبق استاندارد ۱/۳۱ASME B اگر ارتعاشات خط قابل توجه باشد و یا خوردگی درز مورد انتظار باشد، استفاده از این اتصال مجاز نیست.

 اتصال پیچی (Screwed)

به این روش در اصطلاح اتصال نر و مادگی می‌گویند و برای لوله‌های با سایز زیر ۲ اینچ (محدوده Small Bore) بکار گرفته می‌شود. انتهای لوله‌ها در این حالت بصورت رزوه شده (Threaded) می‌باشد. این اتصال به سه روش زیر صورت می‌گیرد:

• پیچی (Screwed)
• فلنج پیچ دار (Bolted Flange)
• کوپلینگ پیچ دار (Bolted Quick Couplings)

اتصالات پیچی (Screwed) در لوله کشی‌های ساختمانی بیشترین استفاده را دارند و معمولا از جنس آهن نرم و چدن ساخته میشوند. در کاربردهای صنعتی نیز، اتصالات گالوانیزه حدیده شده در کلاس ۱۵۰ و ۳۰۰ برای خطوط هوا و آب آشامیدنی بکار می‌روند. ولی بطور کلی در سایت اتصالات جوشی بر اتصالات پیچی ترجیح داده می‌شود. رزوه‌های روی اتصالات پیچی بر اساس ۱/۲۰/۱ ASME B و API 5B استانداردسازی شده اند. عموماً دو نوع رزوه برای لوله و اتصالات تعریف می‌شود که عبارتند از، همگرا و مستقیم. تعداد رزوه در اینچ هر دو نوع یکسان است. اکثر اتصالات پیچی دارای رزوه‌های همگرا می‌باشند.

رزوه همگرا با علامت اختصاری NPT که مخفف Taper Pipe Thread است، مشخص میشود. نوعی از رزوه اصلاح شده وجود دارد که موجب تداخل کامل رزوه‌ها (تماس فلز با فلز) میشود و مانع نشتی از میان درزهای مارپیچ می‌گردد که در این صورت علامت مشخصه آن NPTR است. علامت مشخصه رزوه‌های مستقیم نیز NPS است که مخفف Straight Pipe Thread می‌باشد.

بطور کلی اتصال پیچی برای خطوط سرویس و پروسه‌های کوچک لوله کشی بکار می‌رود و به سادگی توسط لوله و اتصالات مربوطه (Fitting) ساخته می‌شوند.

طبق استاندارد ۱/۳۱ ASME B اگر برای خط فرسودگی زیاد و خوردگی درزی مورد انتظار باشد و شوک و ارتعاشات وجود داشته باشد، استفاده از این اتصال مجاز نیست، همچنین برای دمای بالاتر از ۳۳۰ درجه سانتیگراد مجاز نیست. مقاومت لوله به دلیل ایجاد رزوه بر روی آن کاهش می‌یابد و امکان نشتی اتصال وجود دارد. از تفلون جهت آب بندی بین نر و مادگی در این اتصال استفاده می‌شود اما ممکن است در جاهایی که مواد اشتعال زا وجود دارد بدلیل کاهش خطر آتش سوزی از جوشکاری جهت آب بندی استفاده گردد.

اتصال فلنج پیچدار (Bolted Flange) برای اتصال لوله حدیده شده به آیتم فلنجی کاربرد دارد. این اتصال توسط فلنجهای پیچ دار در مخازن، شیرها و تجهیزات خطوط لوله که احتیاج به تمیز کاری دوره‌ای دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرند و از دو فلنج که با پیچ و مهره به هم متصل شده و یک واشر که برای جلوگیری از نشتی تعبیه شده تشکیل شده است. این فلنج‌ها بسته به کاربرد و کلاس کاری می‌توانند دارای قیمت تمام شده زیادی باشند. در ادامه مباحث انواع فلنج‌ها معرفی و توضیح داده می‌شوند. در شکل زیر اتصال پیچی نشان داده شده است.