سیستم‌های لوله‌کشی صنعتی مجموعه‌ای از لوله‌ها هستند که از طریق اتصالات به یکدیگر متصل شده و سیالات را از یک مکان به مکانی دیگر انتقال می‌دهند. سیستم‌های پایپینگ برای انتقال تمام سیالات مایع یا گاز، مواد خمیری یا سیالات استفاده شده و طیف وسیعی از محدوده فشار و دمای مورد استفاده در صنایع مختلف را پوشش می‌دهد. در ادامه این مطلب با واژه پایپینگ، انواع و اجزا آن، کارشناس پایپینگ و در آخر نیز به معرفی دوره آموزش پایپینگ و بسیاری موارد دیگر آشنا می‌شویم.
پایپینگ چیست؟
پایپینگ یا لوله‌کشی صنعتی به گروه وسیعی از لوله‌ها، اتصالات نگهدارنده، شیرآلات و اجزایی گفته می‌شود که جهت حمل و نقل، توزیع، جداسازی، اندازه‌گیری، اختلاط، تخلیه و کنترل سیالات و جامدات؛ در بسیاری صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرند.
در واقع پایپینگ شاخه‌ای از رشته مکانیک سیالات بوده و با هدف اجرای درست و سریع موارد بالا؛ اغلب در کارخانه‌ها، نیروگاه‌ها، پالایشگاه‌ها، تصفیه خانه‌های آب و فاضلاب یا فضای بیرونی ساختمان‌ها و موارد این چنینی اجرا می‌شود.
جنس و ویژگی‌های پایپ‌های صنعتی
لوله‌های صنعتی بکار رفته در پایپینگ در جنس‌های مختلف و با استفاده از طیف وسیعی از مواد مختلف تولید می‌شوند. در ساخت این لوله‌ها معمولا از مواد اولیه‌ای مانند ABS، آلومینیوم، برنج، برنز، کربن یا گرافیت، سرامیک، رس، بتن، CPVC، EPDM، فایبرگلس، کامپوزیت، فلوروپلیمرها (PFA, FEP)، شیشه یا روکش شیشه‌ای، چدن، سرب، نئوپرن، الاستومر، Nylon یا پلی آمید، پلی اتیلن (PE)، پلی پروپیلن (PP)، PTFE یا روکش PTFE، PVC، کربن و فولاد، فولاد ضدزنگ، تیتانیوم و Zirconium استفاده می‌شود.
لوله‌های صنعتی معمولا ویژگی‌های متفاوتی دارند:
- حداکثر فشار: به حداکثر فشاری که لوله توان تحمل آن را دارد؛ اشاره می‌کند.
- محدوده دما: به محدوده کامل دمای مورد نیاز در محیط کار اشاره دارد.
- انعطاف‌پذیری: در ساخت پایپینگ‌های انعطاف‌پذیر از مواد و ساختاری استفاده شده که سبب ایجاد درجات مختلفی از انعطاف‌پذیری در لوله‌ها می‌شوند.
- پوشش لوله: یک لوله پوشش دار همراه با یک روکش یکپارچه تولید می‌شود. این پوشش ها اغلب از پلیمرهای مهندسی شده ساخته شده و از آنها در فرآیندهایی مانند فرآوری مواد غذایی؛ جایی که بهداشت و تمیزی اهمیت پیدا می‌کند، استفاده می‌شود. علاوه بر این در برخی از موارد برای ایجاد مقاومت در برابر خوردگی؛ بر روی لوله‌های صنعتی از آبکاری نیکل و کروم استفاده می‌شود.
- عایق: در ساخت لوله‌های از پیش عایق شده از انواع مواد عایق استفاده می‌شود.
- فلنج: در لوله فلنج‌دار برای ایجاد اتصالات، در یک یا هر دو انتهای لوله فلنج بکار رفته است.
Underground Piping: این نوع لوله‌ها برای کاربردهای زیرزمینی طراحی و ساخته شده‌اند.
تفاوت پایپ و تیوب چیست؟
علاوه بر پایپ یا همان لوله، تیوب نیز یکی دیگر از تجهیزات صنعتی است که برای انتقال سیالات از آن استفاده می‌شود؛ اما با وجود شباهت کاربردی، این دو با یکدیگر تفاوت دارند. توجه داشته باشید که در استانداردهای اروپا لوله و تیوب بر اساس قطر خارجی و ضخامت دیواره توصیف می‌شوند.
لوله / Pipe: با مقطع گرد طراحی شده و برای انتقال سیالات و گازها استفاده می‌شود. ظرفیت انتقال لوله بر اساس اندازه اسمی (یعنی DN یا NPS) تعیین می‌شود.
تیوب / Tube: یک بخش توخالی گرد، مستطیلی، مربعی یا بیضی شکل بوده و بر اساس قطر خارجی OD و ضخامت دیوار WT اندازه‌گیری شده و بر حسب اینچ یا میلی‌متر بیان می‌شود.
کاربردهای پایپینگ چیست؟
لوله‌های صنعتی اغلب، اما نه لزوما، به صورت استوانه‌ای شکل طراحی و ساخته شده و توسط اتصالات مخصوص با فرم‌دهی خاص به یکدیگر متصل شده و پیکربندی می‌شوند. معمولا از لوله‌های استوانه‌ای در انتقال انرژی، دوغاب و دیگر سیالات از محلی به محل دیگر استفاده می‌شود.
به طور کلی لوله کشی صنعتی در ساخت و ساز و بسیاری از زیرساخت‌های عمرانی مانند موارد زیر بکار می‌رود:
- پتروشیمی
- صنایع غذایی
- شهرسازی
- نفت و گاز
- نیروگاه
- سازه‌های دریایی
- کشاورزی
- ساختمان‌سازی
- راه‌سازی
- تهویه
- تصفیه فاضلاب
- ساخت مواد نیمه رسانا
- لایروبی
پایپینگ از چه اجزایی تشکیل شده است؟
سیستم پایپینگ شامل لوله‌ها، تیوب، اتصالات (انبساطی و انعطاف‌پذیر)، شیرآلات، فلنج، گسکت، پیچ، مهره، شلنگ فشار قوی، گیره، صافی، ابزار دقیق و جداکننده، پمپ‌ها، کمپرسورها یا دمنده‌ها (در خطوط لوله گاز)، ایستگاه‌های بوستر (تقویت کننده)، تاسیسات ذخیره‌سازی متصل به لوله، سازه‌های ورودی و خروجی، جریان سنج‌ها (Flowmeter) و سایر سنسورها بوده و در آن از تجهیزات کنترل خودکار مانند کامپیوترها و سیستم‌های ارتباطی مانند مایکروویو، کابل و ماهواره نیز استفاده می‌شود.همچنین جهت مطالعه کامل‌تر و دقیق‌تر در این موضوع میتوانید مقاله معرفی و آشنایی با تجهیزات پایپینگ را مطالعه کنید.
ایستگاه‌های تقویت‌کننده فقط برای خطوط لوله طولانی که به بیش از یک ایستگاه پمپاژ نیاز دارند مورد استفاده قرار گرفته و فاصله بین ایستگاه‌های تقویت‌کننده برای خطوط لوله طولانی حدود 50 مایل است. همچنین به منظور نگه داشتن دمای سیال در زیر دمای بحرانی در پایپینگ‌هایی که برای انتقال سیالات برودتی مانند گاز طبیعی مایع و دی اکسید کربن مایع استفاده می‌شوند سیستم‌های تبرید نیز بکار گرفته می‌شوند.
معرفی لوله و انواع آن
به استوانه توخالی که برای انتقال سیالات از یک مکان به مکان دیگر استفاده می‌شود، لوله می‌گویند. در پایپینگ از سه نوع لوله با انتهای استاندارد استفاده می‌شود:
لوله با انتهای تخت (Plain Ends)
لوله با انتهای رزوه (Threaded Ends)
لوله با انتهای پخ خورده (Beveled Ends)
تقسیم بندی لوله ها بر اساس جنس
- لوله گالوانیزه: به منظور انتقال آب
- لوله کربن استیل: به منظور انتقال مایعات و گازها (بدون خطر خوردگی)
- لوله کربن استیل Nace: به منظور انتقال مایعاتی که خطر خوردگی دارند.
- لوله کربن استیل LTCS: به منظور انتقال مایعات با دمای بسیار پایین.
- لوله GRP و GRE: به منظور انتقال مایعات با فشار پایین و خورندگی بالا.
- لوله استنلس استیل: به منظور انتقال مایعاتی که خاصیت خورندگی بالایی دارند.
- لوله کاپرنیکل: به منظور انتقال سیالاتی که خطر سایش دارند.
تقسیم بندی لوله ها بر اساس ساخت
- لوله‌های درزدار: لوله‌های درز دار به صورت ساده و یا مارپیچی ساخته شده و در ساخت آنها ابتدا ورق لوله شکل گرفته و سپس قسمت درز به وسیله جوش به هم متصل می‌شود.
- لوله‌های بدون درز: در هنگام ساخت لوله‌های بدون درز، پس از گرم کردن یک قطعه شمش، آن را از طریق سمبه ماتریس از یک قالب مخصوص عبور می‌دهند.
معرفی اتصالات بکار رفته در پایپینگ
در فرایند پایپینگ برای ایجاد انعطاف‌پذیری در تغییر جهت، توزیع و تغییر ظرفیت جریان؛ از قطعاتی به نام اتصالات یا فیتینگ استفاده می‌شود. اتصالات پایپینگ انواع متنوعی داشته و از هر کدام آنها متناسب با شرایط و اهداف اجرایی مختلف، استفاده می‌شود. مهم‌ترین این اتصالات عبارتند از:
- زانویی / Elbow : به منظور تغییر مسیر خط لوله به صورت 45 و 90 درجه استفاده استفاده می‌شود.
- کاهنده / Reducer: به منظور ایجاد ارتباط بین لوله‌هایی با سایزهای مختلف استفاده می‌شود.
- چهار راهی / Cross: به منظور ایجاد انشعاب جدید و گسترش شبکه استفاده می‌شود.
- سه راهی / Tee: به منظور ایجاد انشعاب از خط لوله اصلی از آن استفاده می‌شود.
- خم / Bend: به منظور تغییر مسیر خطوط لوله استفاده می‌شود.
- برگردان / Return: به منظور برگشت 180 درجه ای خط از آن استفاده می‌شود.
- کپ / Cap: به منظور مسدود کردن انتهای لوله استفاده می‌شود.
همچنین سایر اتصالات یا فیتینگ‌های مورد استفاده در پایپینگ عبارتند از:
- اولت / Olet
- کوپلینگ / Coupling
- پلاگ / Plug
- یونیون / Union
معرفی فلنج در پایپینگ
به برجستگی (به صورت دیسک یا حلقه) که به انتهای لوله متصل شده است، فلنج گفته می‌شود. با پیچ کردن دو فلنج یه یکدیگر و قرار دادن یک واشر آب‌بندی در میان آنها، اتصالات فلنجی ایجاد می‌شود. از اتصالات فلنجی به صورت جفت استفاده می‌شود؛ به این معنا که یک سمت فلنج به لوله متصل شده و از سمت مقابل روبه‌روی فلنج‌های دیگر قرار گرفته و اتصال آنها با پیچ و مهره محکم می‌شود. فلنج‌ها در انواع مختلف موجود بوده و استفاده می‌شوند:
- فلنج رزوه‌ای (Threaded Pipe Flange)
- فلنج کور (Blinds)
- فلنج لپ جوینت (Lap joint Pipe Flange)
- فلنج ساکتی جوشی (Socket-weld Pipe Flange)
- فلنج جوشی (Weld neck Pipe Flange)
- فلنج لغزشی (Slip-on Pipe Flange)
معرفی شیرآلات و انواع آن در پایپینگ
شیرآلات یک وسیله مکانیکی و از اجزای اصلی سیستم پایپینگ هستند که از آنها در جهت کنترل جریان و فشار در یک سیستم لوله‌کشی استفاده می‌شود. انواع شیرآلات بکار رفته در سیستم‌های پایپینگ عبارتند از:
- شیر اطمینان / Pressure Relief Valve
- شیر چک / Check Valve
- دیافراگم ولو / Diaphragm Valve
- پلاگ ولو / Plug Valve
- شیر پروانه‌ای / Butterfly Valve
- پینچ ولو / Pinch Valve
- بال ولو / Ball Valve
- شیر کنترل / Control Valve
معرفی تکیه‌گاه لوله در سیستم پایپینگ
در صنعت پایپینگ برای انتقال بار (Load) از لوله به سازه‌های نگهدارنده؛ از تکیه‌گاه لوله (Pipe Support) یا آویز لوله (Pipe Hanger) استفاده می‌شود. انواع ساپورت‌ها و نحوه ساپورت‌گذاری سیستم‌های Piping با یکدیگر متفاوت بوده و به طور کلی ساپورت‌ها چهار وظیفه اصلی جلوگیری از لنگر انداختن، هدایت، جذب ضربه و تحمل میزان مشخصی از بار را برعهده دارند. موارد زیر مثال‌هایی از تکیه‌گاه‌های لوله هستند :
- Pipe Guides
- Pipe Slides
- Shoes Supports
- Spring Supports
- Axial Stops
معرفی اتصالات پیچی در پایپینگ
اتصالات پیچی یا Screw به اتصالاتی گفته می‌شود که لوله‌ها را بدون نیاز به جوش و از طریق رزوه به هم متصل می‌کنند. معمولا از اتصالات پیچی برای سیستم‌های آبیاری زمین‌های کشاورزی و باغات استفاده می‌شود.
همچنین در لوله‌کشی صنعتی برای ایجاد اتصالات فلنجی از پیچ (Bolt) استفاده شده و نوع متریال پیچ به موارد مختلفی مانند متریال فلنج، شرایط، خواص مکانیکی و دما بستگی دارد.
انواع سیستم‌های پایپینگ چیست؟
همانطور که پیش از این نیز اشاره شد، پایپینگ یا همان لوله‌کشی صنعتی کاربردهای متنوعی داشته و از آن در صنایع مختلف استفاده می‌شود. به همین دلیل سیستم‌های پایپینگ بر اساس کاربرد به انوع مختلفی تقسیم‌بندی می‌شوند. انواع سیستم‌های پایپینگ عبارتند از:
- لوله‌کشی فرایندی / Process Piping : اصطلاح لوله‌کشی فرآیندی به طور کلی به سیستم‌های لوله‌کشی اطلاق می‌شود که مواد شیمیایی را تحت فشار یا خلاء انتقال می‌دهند. همچنین لوله‌کشی فرآیندی مواد اولیه خام را طی فرآیندهایی به محصولات قابل استفاده و با ارزش تبدیل می‌کند.
- لوله‌کشی نیروگاهی / Power Piping: به سیستم پایپینگ و اجزای تشکیل‌دهنده آن گفته می‌شود که از آنها برخلاف سیستم‌های لوله‌کشی ساختمانی در ایستگاه‌های تولید برق، نیروگاه‌های صنعتی و سازمانی، سیستم‌های گرمایشی شهری و سیستم‌های گرمایش و سرمایش مرکزی و منطقه‌ای استفاده می‌شود. به طور کلی می‌توان پایپینگ‌های غیرخدماتی را در دسته پایپینگ‌های نیروگاهی قرار داد.
- لوله‌کشی تاسیسات ساختمان / Plumbing : از سیستم پایپینگ ساختمانی برای تاسیسات مکانیکی و الکتریکی؛ و به منظور انتقال سیالات درون ساختمان یعنی آب، فاضلاب، تهویه، سرمایشی، گرمایشی و.. استفاده می‌شود.
- لوله‌کشی شهری / Civil Piping: خدمات ارائه شده توسط شهرداری‌های به مکان‌های مختلف شهری توسط لوله‌کشی شهری انجام می‌شود.
- لوله‌کشی خدماتی / Service Piping: پایپینگ خدماتی لوله‌کشی ساختمان‌ها را به لوله‌کشی‌های مرتبط با خدمات شهری، متصل می‌کند.
- لوله‌کشی انتقالی / Transportation Piping: از این نوع لوله‌کشی صنعتی برای انتقال سیالات در مسیرهای مختلف استفاده می‌شود.
- لوله‌کشی تبرید / Refrigeration Piping: این نوع لوله‌کشی به سیستمی مجهز است که در هنگام انتقال سیال، سبب کاهش دمای محیط می‌شود.
- لوله‌کشی دریایی / Marine Piping: از این نوع پایپینگ برای انتقال سیالات در سازه‌های آبی استفاده می‌شود.
مراحل اجرای پایپینگ
پس از در نظر گرفتن کاربرد و نوع پاپینگ نوبت به اجرای پروژه پایپینگ می‌رسد؛ اصولا انجام پایپینگ شامل سه مرحله زیر می‌شود:
- مهندسی یا طراحی (Engineering): در اولین مرحله با استفاده از اصول اجرایی سیستم های Piping مانند ISO، Spec و نقشه Plot Plan طرح کلی پایپینگ آماده شده و نقطه آغاز و پایان خطوط لوله مشخص می‌شود. در مدارک اجرایی پایپینگ، تمام مشخصات اجرایی لوله‌کشی از جمله سایز، طول، جنس لوله، محل اتصال لوله با تجهیزات و… قابل مشاهده هستند.
- تدارکات (Procurement): در مرحله دوم پس از برگزاری مناقصه، پیمانکار پروژه انتخاب شده و تهیه و انتقال مواد، قطعات و تجهیزات مورد نیاز انجام می‌شود.
- اجرا (Construction): در آخرین مرحله طی پروسه‌ای نقشه و تجهیزات تهیه شده در دو مرحله قبلی، به صورت دقیق آماده اجرا می‌شوند.
به چه کسی کارشناس پایپینگ می‌گویند؟
مهندسی پایپینگ یا مهندسی لوله‌کشی شاخه‌ای تخصصی از رشته مهندسی مکانیک و یکی از گروه‌های مهندسی معروف در بخش‌های نفت و گاز، پتروشیمی، پالایشگاه، شیمی، نیروگاه، فولاد، آب و داروسازی است. این تخصص موارد مختلف دوره های پایپینگ همچون طراحی لوله‌کشی، نحوه چیدمان تجهیزات و واحدهای فرآیندی در تاسیسات شیمیایی، پتروشیمی یا هیدروکربنی را پوشش می‌دهد.
مهندس یا کارشناس پایپینگ مسئول طراحی و اجرای سیستم‌های لوله‌کشی هستند که آب، بخار، گاز، نفت، مخلوط دو فاز، فاضلاب یا سایر سیالات را حمل می‌کنند.
مهندسان پایپینگ چه وظایفی دارد؟
شرکت‌ها اغلب به دنبال استخدام مهندسان پایپینگی هستند که یکی از مدارک مهندسی شیمی یا مکانیک را داشته باشند. مهندسان پایپینگ باید مهارت‌های تحلیل و آنالیزی قوی داشته باشند تا سیستم‌های لوله‌کشی مناسبی را برای دستیابی به عملکرد مورد نظر طراحی و اجرا کنند.
یک مهندس پایپینگ نقشه‌های مربوط به نحوه عملکرد سیستم‌های لوله‌کشی را طراحی کرده و مواد تشکیل دهنده لوله‌ها را مشخص می‌کند. به طور کلی وظایف مهندس پایپینگ به شرح زیر است:
- تعیین اهداف پروژه
- نقشه‌برداری از محل اجرای پایپینگ
- رسم طرح اولیه و آنالیز پایپینگ
- انتخاب مواد مناسب برای اجزای سیستم پایپینگ
- برنامه‌ریزی فعالیت کاری تیم لوله‌کشی
- مدیریت کارکنان تیم لوله‌کشی
- اجرای پایپینگ
- بازرسی و تست لوله‌کشی
- راه‌اندازی پایپینگ
- تعمیر و نگهداری پایپینگ
- آگاهی از منابع اختصاص یافته به پروژه و تصمیم‌گیری‌های مدیریتی
- بحث و تحلیل مشکلاتی که در حین طراحی و اجرا بوجود می‌آید
کارشناس پایپینگ چه مهارت‌هایی دارد؟
- از آنجایی که 95% فعالیت مهندسی پایپینگ فنی است؛ برای تبدیل شدن به یک مهندس لوله‌کش موفق باید قدرت تخیل، دانش و تمایل به یادگیری داشته باشید. به طور کلی علاوه بر آشنایی با اصول و تئوری پایپینگ ، نرم افزار PDMS و نرم افزار Caesar یک کارشناس پایپینگ باید مهارت‌های زیر را دارا باشد:
- مهارت‌های مشاهده‌ای
- مهارت‌های تحلیل و آنالیز
- مهارت‌های مدیریت پروژه
- مهارت‌های ارتباطی نوشتاری و کلامی
- مهارت‌های پیش نویس (Drafting)
نتیجه‌گیری
پایپینگ یا لوله‌کشی صنعتی به لوله‌ها، اتصالات و تجهیزات فنی و تخصصی گفته می‌شود که از آنها برای طراحی و اجرای خطوط لوله انتقال سیالاتی مانند آب، گاز، نفت و… استفاده می‌شود. با توجه به کاربرد سیستم لوله‌کشی صنعتی، در اجرای پروژه از لوله‌ها و اتصالات مناسبی استفاده شده و از صفر تا صد این فرایند توسط کارشناس پایپینگ طراحی و اجرا می‌شود.کارشناس پایپینگ باید به خوبی بداند جهت طراحی پایپینگ چه مدارکی مورد نیاز است؟ و از این اطلاعات در پروژه ها به شکل دقیق و اصولی استفاده کند.
مقاله بسیار خوبی بود ممنون
خواهش میکنم، موفق باشید