پایپینگ در دمای بالا High temperature piping در سیستم لوله‌کشی صنعتی حاوی ویژگی‌های خاصی است که توجه به آن‌ها ایمنی و دوام را تضمین می‌کند. رعایت نکاتی در مورداستفاده از اتصال‌دهنده‌ها برای کاربردهای دمای بالا ضروری است و باعث کاهش هزینه تعمیر و نگهداری پایپینگ می‌شود.
در این فرصت با بخش دیگری از دانش پایپینگ در آهن نرخ همراه شما هستیم؛ تا با کاربرد اتصالات پایپینگ در دمای بالا آشنا شوید.
عناوین مطرح در این مقاله:
- محدوده دمای کاری لوله در پایپینگ
- پایپینگ تحت‌فشار چیست؟
- لوله‌کشی فشارقوی چیست؟
- ویژگی‌های اصلی پایپینگ در دمای بالا و فشار بالا
- آلیاژهای مناسب پایپینگ در دمای بالا
- نکات کلیدی در پایپینگ دمای بالا
محدوده دمای کاری لوله در پایپینگ
در سیستم لوله‌کشی صنعتی یا پایپینگ معمولاً دمای بالا در لوله با افزایش فشار همراه است؛ بنابراین پرداختن به فشار سیستم، همراه دمای کاری گریزناپذیر می‌شود. پایپینگ در دمای بالا با افزایش فشار نیز روبرو می‌شود و به‌این‌ترتیب سیستم‌های لوله‌کشی صنعتی به لحاظ مقاومت تنشی حائز اهمیت می‌شوند. مهندسین طراحی پایپینگ برای محاسبه تنش لوله‌کشی زمان مخصوصی صرف می‌کنند تا تمام سیستم‌های موجود و انواع متریال پایپینگ را با افزایش دما هماهنگ کنند. مهندسی پایپینگ تأثیراتی که این دو پارامتر فرایند در سیستم لوله‌کشی صنعتی ایجاد می‌کنند را فهرست می‌کند.
تغییر دما در پایپینگ باعث ایجاد انبساط یا انقباض در سیستم لوله‌کشی و ایجاد تنش‌های حرارتی می‌شود. در دمای بالا (T>Tmelting/3)، فرایند خزش شروع می‌شود و با افزایش دما، مقاومت تنش مجاز (Sh) کاهش می‌یابد و سیستم را مستعد خرابی می‌کند. همچنین با تغییر دما، مکانیسم خوردگی و نرخ خوردگی تغییر می‌کند؛ استفاده از جدول متریال پایپینگ برای هماهنگی با این تغییرات می‌تواند کمک‌کننده باشد.
پایپینگ تحت‌فشار چیست؟
لوله‌کشی تحت‌فشار به هر لوله‌ای اطلاق می‌شود که سیال را تحت‌فشار داخلی یا خارجی حمل می‌کند و با استاندارد ASME B31 شناسایی می‌شود. پایپینگ در کارخانه‌های فرایندی عموماً از نوع لوله‌کشی تحت‌فشار هستند، همچنین لوله‌کشی برق و خطوط لوله نمونه‌ای از این دسته محسوب می‌شوند.
لوله‌کشی فشارقوی چیست؟
لوله‌کشی فشارقوی چیست؟
پایپینگ فشارقوی شامل لوله‌هایی است که انتقال سیال با فشارقوی را انجام می‌دهند؛ قوانین پایپینگ IX ASME B 31.3 مربوط به آن‌ها می‌شود. قوانین پایپینگ برای لوله‌کشی فشارقوی به دلیل تأثیرات جانبی بر ایمنی و کارکرد سایر تجهیزات کمی با ضابطه‌های لوله‌کشی فشار معمولی متفاوت است. افزایش فشار سیال در پایپینگ لزوم افزایش ضخامت لوله را باعث می‌شود که آن نیز سبب افزایش وزن و سختی سیستم می‌گردد. به همین ترتیب فشار بر فلنج‌ها نیز بیشتر می‌شود که باعث افزایش ضخامت انواع فلنج و شیرآلات در سیستم لوله‌کشی صنعتی می‌شود.
با افزایش ضخامت و وزن تجهیزات لوله‌کشی بارگذاری روی پایه‌های لوله و نقاط اتصال در پایپینگ افزایش می‌یابد. به این صورت بر هزینه کلی سیستم لوله‌کشی صنعتی و طراحی پایپینگ که فرایندهایی در دما و فشار بالا را پوشش می‌دهند، افزوده می‌شود.
ویژگی‌های اصلی پایپینگ در دمای بالا و فشار بالا
سیستم‌های لوله‌کشی صنعتی که در دمای بالا و با فشار بالا کار می‌کنند به طور معمول از حجم و وزن بیشتری نسبت به سایر لوله‌کشی‌ها برخوردارند. مهندسی پایپینگ برای مدیریت عوارض جانبی لوله‌کشی صنعتی در دمای بالا راهکارهای عملیاتی مناسبی در نظر می‌گیرد، و بر تجهیزات لوله‌کشی مناسب تأکید می‌کند.
ضخامت لوله Pipe thickness :
ویژگی خاصی که پایپینگ در دمای بالا را تحت‌تأثیر قرار می‌دهد؛ ضخامت لوله‌ها است. هر چه لوله ضخیم‌تر باشد، قابلیت کمتری برای پیچ‌و‌خم‌های فرایندی خواهد داشت. به‌این‌ترتیب مسیر لوله‌کشی طولانی‌تر و بار بیشتری روی تکیه‌گاه‌ها اعمال می‌شود؛ لزوم نیاز به سازه‌های نگهدارنده لوله یا پایپ رک Pipe Rack کاملاً مشهود است.
فشار بار load pressure :
در پایپینگ با دمای بالا مؤلفه‌های اصطکاکی بیشتری وجود دارند که به‌صورت محوری و جانبی عمل می‌کنند، و بار روی نازل‌ها و انواع شیرآلات صنعتی را افزایش می‌دهند.
تنش پایپینگ Piping stress :
همچنین به دلیل احتمال افزایش تنش در پایپینگ استفاده از انواع لرزه‌گیر صنعتی در لوله‌کشی برای حفظ تعادل سیستم ضروری به نظر می‌رسد. هر چه دما بالاتر باشد، حرکات مولکول‌های سیال در لوله بیشتر می‌شود و تحرک عمودی، محوری و جانبی سیال افزایش می‌یابد. به این صورت نیروهای اصطکاک در سیستم بیشتر می‌شوند و فشار فزاینده ایجاد می‌کنند که در این مورد نیز تجهیزات لوله‌کشی به کمک می‌آیند. برای جلوگیری از اثرات جانبی فشار بالا در پایپینگ بهره‌مندی از ویژگی‌های انواع شیرهای فشارشکن و شیر اطمینان به شما در مدیریت پایپینگ کمک می‌کنند.
کنترل خوردگی پایپینگ Corrosion of piping :
پایپینگ در دمای بالا دامنه تنش‌های مجاز پایینی دارد؛ زیرا با افزایش دما، مقدار تنش مجاز کاهش می‌یابد؛ مانیتورینگ مستمر برای دامنه استرس ضروری است. یکی از چالش‌های لوله کشی در دمای بالا برای اتصال‌دهنده‌ها وجود دارد که دمای بالا باعث اکسیداسیون سریع آن‌ها می‌شود. مسئله دیگر امکان ذوب بست‌ها و اتصالات لوله است؛ اما اگر پایپینگ در معرض ۵۳۷ درجه سانتی‌گراد یا کمتر قرار بگیرند، بیشتر فلزات ذوب نمی‌شوند.
فرسودگی پایپینگ Piping wear and tear :
مسئله دیگری که لوله کشی در دمای بالا با آن مواجه است؛ فرسودگی و احتمال صدمه در اثر انبساط سریع است. انبساط سریع باعث افزایش قطر لوله و اتصالات لوله در پایپینگ می‌شود و سپس هنگام سردشدن اتصالات منقبض می‌شوند که می‌توانند بسیار فرساینده باشند.
آلیاژهای مناسب پایپینگ در دمای بالا
معمولاً برای لوله و اتصالات لوله در پایپینگ فرایندی با دمای بالا، این آلیاژها معرفی می‌شوند تا با ترکیب مزایای فلزات مقاومت حرارتی افزایش یابد.
فولاد آلیاژی A286
این فولاد آلیاژی از آهن، نیکل و کروم تشکیل شده و خواص مکانیکی بسیار خوبی دارد، در برابر اکسیداسیون و دمای بالای پایپینگ مقاوم است. نکته قابل‌توجه در مورد این آلیاژ حفظ خواص تا دمای ۱۳۰۰ درجه فارنهایت است و بالاتر از این دما، آغاز اکسیداسیون و یا ذوب خواهد بود.
فولاد نیکل
انواع فولاد ضدزنگ با درصدهای مختلف نیکل ساخته می‌شود. این آلیاژ معمولاً تا دمای ۱۸۰۰ درجه فارنهایت به‌خوبی باعث مقاومت پایپینگ در برابر اکسیداسیون می‌شود. برای اطلاع از قابلیت‌های متنوع آن‌ها می‌توانید به بخش بهره‌وری در لوله فولادی ضدزنگ مراجعه کنید. اتصالات پایپینگ زیادی از فولاد ضدزنگ و آلیاژ نیکل موجود هستند که دماهای بالای ۲۰۰۰ تا ۳۰۰۰ درجه فارنهایت را پوشش می‌دهند. لوله و اتصالات لوله ساخته شده از فولاد مولیبدن یا اتصالات ساکت تیتانیومی در دماهای بالاتر پایپینگ بسیار کارآمد هستند.
نکات کلیدی در پایپینگ دمای بالا
پدیده دوفازی در لوله‌ها :
سیستم لوله‌کشی صنعتی با دمای بالا مانند پایپینگ سیستم بخار ممکن است در طول راه‌اندازی کارخانه، دچار جریان دوفازی در لوله‌های بلند شود. این پدیده برای بخشی از پایپینگ که دماهای بالا را تجربه می‌کنند؛ منجر به خم‌شدن حرارتی می‌شود. به‌احتمال پدیده دوفازی توجه کنید.
پدیده لرزش حرارتی یا خزش در لوله‌ها :
در دماهای بسیار بالا، لوله‌ها در سیستم پایپینگ ممکن است در محدوده خزشی کار کنند که منجر به تسلیم دائمی متریال لوله‌کشی می‌شود. به‌این‌ترتیب چنین لوله‌هایی هنگامی که در طول تعطیلی کارخانه خنک می‌شوند، به موقعیت اصلی پایپینگ باز نمی‌گردند. این فرایند؛ پدیده لرزش حرارتی نامیده می‌شود.
پدیده خوردگی در لوله‌ها :
متریال لوله‌کشی که برای پایپینگ در دمای بالا و فشار بالا انتخاب می‌شود باید در برابر خوردگی در دماهای بالاتر مقاوم باشد. برای کاهش اثرات خوردگی و بالا‌بردن مقاومت لوله‌ها می‌توانید با افزایش دما ضخامت عایق لوله را نیز افزایش دهید. در دماهای ۶۵۰ تا ۷۰۰ درجه سانتی‌گراد، می‌توانید از پشم سرامیک استفاده کنید. لازم به ذکر است که برای عایق پایپینگ در دمای معمولی ۳۰۰ تا ۴۰۰ درجه سانتی‌گراد؛ پشم سنگ کارایی مناسبی دارد.
برای دستیابی به کیفیت مطلوب در تجهیزات لوله‌کشی مناسب لوله کشی در دمای بالا مشاورین ما در مجموعه آهن نرخ همراه شما هستند. برای خرید تجهیزات پایپینگ جهت انواع لوله‌کشی صنعتی و تاسیسات ساختمانی به صفحه فروشگاه آهن نرخ مراجعه نمایید.
با ما تماس بگیرید.
