بازدید کننده عزیز سایت دیجی صنعتی هنوز به طور کامل آماده نشده به این معنی که محصولات در جریان قیمت گذاری است.لذا شما فقط می توانید از اطلاعات فنی موجود استفاده نمایید.برای خرید حتما تماس بگیرید.

ضخامت دیواره لوله

ضخامت دیواره لوله

ضخامت دیواره لوله ( W.T. or THK )

Wall Thickness

 

Description:

"ضخامت دیواره لوله" یا "گوشت لوله" اصطلاحی است که برای تعیین ضخامت فلز مورد استفاده برای ساخت لوله به کار می رود. به عبارت دیگر اختلاف قطر خارجی و قطر داخلی لوله مشخص کننده ضخامت یا گوشت لوله است. روش های اعلام ضخامت دیواره لوله ها در استانداردهای مختلف و طی زمانهای مختلف متفاوت بوده است. در ابتدای انقلاب صنعتی زمانی که اولین لوله های صنعتی تولید شدند ضخامت لوله ها بسیار محدود بود. با گذشت زمان و تولید مواد و متریال مناسب­تر و مقاوم­تر و همچنین نیاز بیشتر صنعت به انواع سیستم های لوله کشی و لوله های با کاربردهای متفاوت برای سرویس های مختلف، تولیدکنندگان لوله تصمیم به تولید دامنه ی وسیع­تری از ضخامت­های لوله گرفتند. با توجه به این موضوع، نحوه ی اعلام ضخامت دیواره لوله ها نیز به مرور تغییر کرده است. هم اکنون پنج روش بسیار متداول در اعلام ضخامت لوله ها و تیوب ها وجود دارد.

  1. تعیین شاخص استاندارد ضخامت ( شاخص وزنی سازنده Manufacture Weights ) به صورت STD، XS و XXS؛
  2. عدد اسکجول لوله ( Sch. No ) یا رده لوله؛
  3. روش میلیمتری یا اینچی مطابق مقادیر مشخص در استانداردهای API 5L، ASME B36.10 و ASME B36.19؛
  4. به صورت رده های وزنی ( سبک وزنL ، وزن متوسطM  و سنگین وزنH  )؛
  5. بر حسب BWG ( Birmingham Wire Gage ) یا هزارم اینچ مشخصاً در مورد تیوب ها.

Keywords:

ضخامت دیواره لوله، ضخامت جداره لوله، گوشت لوله، قطر خارجی لوله، قطر داخلی لوله، شاخص استاندارد ضخامت، شاخص وزنی لوله، اسکجول لوله، رده لوله، لوله، تیوب.

Wall Thickness, Outside Diameter, Inside Diameter, Pipe Schedule Designation, Pipe Schedule Number,BWG, Pipe, Tube.

 

 

"ضخامت دیواره لوله" یا "گوشت لوله" اصطلاحی است که برای تعیین ضخامت فلز مورد استفاده برای ساخت لوله به کار می رود. به عبارت دیگر اختلاف قطر خارجی و قطر داخلی لوله مشخص کننده ضخامت یا گوشت لوله است. امروزه استفاده از لوله هایی با ضخامت بیشتر با پیشرفت صنایع مختلف تبدیل به یک الزام شده است. به همین دلیل نیز روش های اندازه گذاری لوله ها برای قطر و ضخامت دیواره در طول زمان بنا به نیازهای صنعتی تغییر کرده است. در گذشته، درصنعت نفت و گاز آمریکا طبق سیستم اندازه گذاری که برای لوله های صنعتی تعریف شده بود، شاخص اندازه گذاری برای سایز لوله ها با عنوان "اندازه لوله آهنی" ( IPS ) معمول بود. برای این اندازه های IPS ضخامت دیواره لوله ها نیز به شکل زیر تعریف می شد:

  • وزن استاندارد ( Standard _ STD ) برای لوله کشی تحت فشارهای معمولی – کلاس 150 و 300 از ASME؛
  • استحکام بالا ( Extra Strong _ XS ) یا سنگینی بالا ( Extra Heavy _ XH )  برای فشار متوسط – کلاس 600 از ASME؛
  • استحکام فوق العاده بالا ( Extra Extra Strong _ XXS ) یا سنگینی فوق العاده بالا (Extra Extra Heavy _  XXH) برای فشار بالا – کلاس 900 و بالاتر ASME.

این شاخص های استاندارد ( STD, XS, XXS )، را که معمولاً توسط سازندگان لوله مشخص می شدند، به عنوان شاخص وزنی سازنده ( Manufacture Weights )  نیز شناخته می شدند. در واقع در آن زمان، ضخامت جداره لوله یکی از معیارهایی بود که با استفاده از آن وزن لوله ها را نیز تقسیم بندی می کردند. در این سیستم اندازه گذاری به طور کلی لوله ها از نظر وزن در سه گروه استاندارد، سنگین و فوق سنگین طبقه بندی می شدند که این تقسیم بندی به نوعی به ضخامت جداره لوله نیز اشاره دارد.

پس از گذشت مدتی، از طرفی با تغییرات مداوم در میزان مقاومت مورد نیاز لوله ها در برابر خوردگی (Corrosion Resistance _ CR )، همچنین دماها و فشارهای بالاتر در فرایندهای صنعتی، و از طرف دیگر پیشرفت علم و صنعت و توسعه و گسترش مواد جدید همانند فولاد کربنی در شکل های مختلف، آلیاژهای متوسط و پایین و آلیاژهای با مقاومت خوردگی بالا مثل فولاد ضدزنگ ( استنلس استیل )، طیف وسیع تری از ضخامت های لوله قابل تولید بودند.  بنا بر این در طول زمان این موضوع موجب شد تا روش های متعددی برای دسته بندی لوله ها از نظر ضخامت در استانداردهای مختلف به وجود آید.

معیاری که امروزه برای تعیین ضخامت جداره لوله ها بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد عدد اسکجول ( Schedule Number _ Sch.No ) است. این معیار در واقع در سال 1939 توسط موسسه استاندارد آمریکا ( ANSI ) ، برای لوله های فولادی از سایزهای اصلاح شده لوله های آهنی به وسیله کاهش اندک ضخامت جداره آن ها ( با ثابت نگهداشتن قطر خارجی لوله ) استفاده شد، به طوری که وزن واحد طول لوله ها با وزن لوله های آهنی ( که دیگر تولید نمی شوند ) یکسان در نظر گرفته شد. امروزه با ایجاد این روش جدید در اندازه گذاری لوله های صنعتی، امکان انتخاب دقیق­تر هر یک از لوله ها بر مبنای الزامات عملکردی مورد نیاز به منظور دستیابی به عملکرد ایمن­تر سیستم های پایپینگ فراهم شده است.

در واقع عدد اسکجول ( Sch.No ) که معمولاً به شکل اعداد 5، 10، 20، 30، 40، 60، 80، 100، 120، 140 و 160 تعریف می شوند شاخص های جدیدی هستند که برای شناسایی ضخامت لوله ها مورد استفاده قرار میگیرند. این اعداد در صنعت ایران با نام "رده لوله" شناخته شده اند. در شکل زیر اختلاف بین ضخامت جداره لوله هایی که همگی قطر خارجی یکسانی دارند، سایز اسمی آنها برابر است، برای چهار رده ( عدد اسکجول ) مختلف به شکل شماتیک نشان داده شده است.

schedule.jpg

در حال حاضر مؤسسات مختلف استاندارد در آمریکا عموماً روش های مختلفی را برای بیان ضخامت لوله ها استفاده می کنند. با این حال در صنعت لوله و لوله کشی معمولاً هر دو این روش ها متداول است. در واقع در ابتدای روند تغییرات ایجاد شده در صنعت لوله، با اینکه لوله های فولادی به طور کامل جایگزین لوله های از جنس آهن نرم شدند، اما این موضوع در مورد عدد اسکجول ( Sch.No ) که قصد داشت جایگزین معیارهای ضخامت لوله های آهنی ( STD, XS, XXS ) شود، به طور کامل عملی نشده بود و مصرف کنندگان کماکان لوله ها را بر اساس معیارهای لوله های آهنی می شناختند. بنا بر این در استاندارد ANSI B36.10 M برای لوله های فولادی هر دو معیار به کار برده شده اند. امروزه طبق استاندارد ANSI B36.10 M عدد اسکجول ( Sch.No ) به عنوان تنها معیار مناسب برای سفارشات کاربرد دارد.

مقدار پارامتر ضخامت دیواره لوله، در میزان مقاومت لوله در برابر شرایط عملیاتی یک فرآیند و سرویسی که لوله برای آن انتخاب شده بسیار موثر است. ضخامت دیواره لوله باید به حدی باشد که خوردگی در اثر عوامل مکانیکی و شیمیایی در کوتاه مدت و در زمان عمر مفیدی که برای سیستم در نظر گرفته شده است باعث آسیب جدی به آن و به کل سیستم نشود.  بنا بر این در انتخاب ضخامت مناسب برای لوله ها در یک سیستم لوله کشی توجه به این نکته بسیار حائز اهمیت است. نکته بعدی در مورد قطر داخلی لوله است که به ضخامت دیواره لوله بستگی دارد. بیایید دو لوله هم سایز با ضخامت دیواره متفاوت را در نظر بگیریم. در سیستم اندازه گذاری جدید برای لوله ها طبق سایز اسمی لوله ( NPS ) و عدد اسکجول لوله ( Sch.No )، لوله ای که دارای ضخامت دیواره بیشتری است، دارای قطر داخلی کوچکتری می باشد. به عبارت دیگر این اختلاف در ضخامت دیواره لوله ها، از داخل به گوشت لوله افزوده می­شود. این مسأله در طراحی همواره باید بین گروه مهندسین Piping و گروه مهندسین فرآیند بررسی گردد تا از لحاظ حرکت سیال مشکلی ایجاد نشود.

برای تعیین ضخامت دیواره لوله همچنین باید شرایط عملیاتی مانند دما و فشار در فرایند، مد نظر قرار گیرد.  محاسبه این پارامتر طبق کد ANSI / ASME B31.3 از طریق فرمول های مربوطه که در زیر بیان شده امکانپذیر است. رابطه اول به شکل زیر است:

که در این رابطه:

tm : حداقل ضخامت مورد نیاز برای الزامات مکانیکی، ( Mechanical )، خوردگی شیمیایی ( Corrosion ) و فرسایش تدریجی ( erosion ).

t : ضخامت طراحی طبق فشار ( Pressure design thickness )، در واقع این پارامتر ضخامت مورد نیاز لوله را بر اساس دما و فشار طراحی تعیین می کند. این پارامتر برای فشار داخلی لوله، نباید کمتر از مقادیر محاسبه شده به وسیله فرمول های (2) یا (3) باشد.

البته اگر  یا  باشند، برای محاسبه مقدار  پارامتر t نیازمند ملاحظات ویژه­ی برای فاکتورهایی مثل تئوری شکست ( Theory of Failure )، اثر خستگی ( effect of fatigue ) و تنش های حرارتی ( Thermal Stresses ) هستیم.

 c: حاصل جمع مقادیر "مقدار مجاز ضخامت مکانیکی ( رزوه یا عمق شکاف )"، "میزان مجاز خوردگی" و " میزان مجاز فرسایش" بدنه لوله. برای اجزای رزوه شده، عمق نامی رزوه ( مقدار h در استاندارد ANSI / ASME B3.20.1 یا مقدار معادل آن در استاداردهای معادل ) باید در محاسبات اعمال شود.

که در این رابطه:

C.A.: میزان مجاز خوردگی؛

E.A.: میزان مجاز فرسایش؛

E.A.: مقدار مجاز ضخامت مکانیکی؛

معمولاً مقدار پارامتر c بین 7/0 تا 2/3 میلیمتر ( mm ) در نظر گرفته می شود و اما مقدار 75/1 میلیمتر ( mm ) می­تواند برای بیشتر کاربردها به کار گرفته شود. برای سطوح ماشینکاری شده یا شکاف هایی که تلرانس ابعادی آن ها مشخص نیست، باید مقداری برابر با 5/0 میلیمتر ( mm ) یا 02/0 اینچ ( inch ) به عمق تعیین شده برای برش اضافه شود.

در روابط (2) و (3) پارامترها به صورت زیر تعریف می­شوند:

D: قطر خارجی لوله، طبق اسانداردهای ابعادی لوله یا مشخصات فنی لوله. از روابط (2) و (3) کاملاً مشخص است که هرچه قطر لوله بیشتر باشد، ضخامت آن نیز برای یک فشار طراحی و شرایط مشابه، بیشتر خواهد بود.

d: قطر داخلی لوله؛

Ej: ضریب کارایی جوش ( Weld Efficiency Factor ) که مقدار آن برای لوله های بدون درز برابر با یک است. اگر لوله درزدار از نوع جوش طولی ( درز مستقیم ) باشد معمولاً مقدار آن برابر با 85/0 و اگر از نوع جوش مارپیچ ( اسپیرال ) باشد برابر با 7/0 در نظر گرفته می­شود. با این حال مقادیر دقیق این پارامتر برای جنس های مختلف نیز در جدول A-1B کد ANSI / ASME B31.3 قابل استخراج است.

P: فشار طراحی داخلی خط لوله ( gage

S: تنش مجاز مربوط به استحکام کششی متریال لوله که می توان مقدار آن را برای جنس های مختلف لوله از جداول مربوطه ( جداول A-1 و A-2 از کد ANSI / ASME B31.3 ) استخراج کرد.

W: ضریب کاهش استحکام جوش ( Weld Joint Strength Reduction Factor ) قابل استخراج از جدول 302.3.5 کد ANSI / ASME B31.3 . مقدار این پارامتر در دماهای کمتر از 500 درجه سانتیگراد برابر با یک است.

Y: ضریب جنس که به جنس لوله بستگی دارد. این پارامتر برای مقادیر  و مواد نشان داده شده در جدول زیر ارائه شده است.

جدول 304.1.1 از کد طراحی ( ANSI / ASME B31.3 )

ماده

دما، C° ( F° )

≤ 482

510

538

566

593

621 ≤

( ≤ 900 )

( 950 )

( 1000 )

( 1050 )

( 1100 )

( 1150 ≤ )

فولادهای فریتی ( Ferritic Steels )

0.4

0.5

0.7

0.7

0.7

0.7

فولادهای آستینی ( Austenitic Steel )

0.4

0.4

0.4

0.4

0.5

0.7

فلزات شکل پذیر

( Other Ductile Metals )

0.4

0.4

0.4

0.4

0.4

0.4

چدن ( Cast Iron )

0.0

...

...

...

...

...

 

 

مقادیر Y می تواند برای دماهای میانی در جدول بالا میانیابی شود. این پارامتر برای مقادیر  طبق رابطه ی 5 قابل محاسبه است:

همواره باید توجه داشت که در ساخت لوله ها معمولا درصدی خطای ساخت وجود دارد. به همین دلیل باید عدد tm محاسبه شده از رابطه (1) را بر عدد 875/0 تقسیم کرد تا مقدار این خطا لحاظ گردد. نکته بسیار مهمی که باید در نظر داشت یک جنس بودن واحد کمیت های موجود در روابط بالا می باشد. باید توجه داشت که اگر یک کمیت از یکاهای SI است، کمیت های دیگر نیز از یکاهای هم جنس باشند تا در نهایت واحدی که برای ضخامت لوله به دست می آید واحد مورد نظر در همان سیستم آحاد باشد.

پس از محاسبه ضخامت دیواره لوله با روش ذکر شده در بالا می توان به جداول استاندارد ابعادی لوله ها (مثل استانداردهای ASME B36.10M ، ASME B36.19M و API 5L) مراجعه و اسکجول ( Schedule ) مربوطه یا نزدیکترین مقدار به آن را به دست آورد. بنا بر این می توان با داشتن ضخامت محاسبه شده، اسکجول ( Schedule ) یا رده لوله را بدست آورد و آن را سفارش داد. در تمامی این جداول وزن لوله بر حسب کیلوگرم بر متر ( kg/m ) و پوند بر فوت ( lb/ft ) درج شده است.

 ضخامت دیواره لوله، ضخامت جداره لوله، گوشت لوله، قطر خارجی لوله، قطر داخلی لوله، شاخص استاندارد ضخامت، شاخص وزنی لوله، اسکجول لوله، رده لوله، لوله، تیوب.
 2/16/2016 9:55:00 AM
نوشته شده در: 2 سال قبل

آدرس دیجی صنعتی

آدرس دفتر مرکزی : تهران - میدان قزوین - خیابان قزوین پلاک 330

آدرس دیجی صنعتی 2

02155429098  02155418351