لوله ها به منظور انتقال سیال از نقطه ای به نقطه دیگر استفاده می شود. در این بین لوله های بدون درز، نوعی از لوله است که در ساخت آن هیچگونه درز جوشی به کار نمیرود. لوله های بدون درز یا مانیسمان به دلیل ساختار یکپارچه و مقاومت ساختاری مناسبی که دارند می توانند سیالات با دما و فشار بالا را انتقال دهند. در کشور ما لوله های مانیسمان عموما در برندهای لوله مانیسمان اهواز، لوله مانیسمان کاوه دقیق و لوله مانیسمان چینی موجود است.
سایز لوله های مانیسمان چگونه مشخص می شود؟
ابعاد یک لوله را می توان با سه پارامتر قطر داخلی، ضخامت دیواره و قطر خارجی به صورت دقیق مشخص کرد.
استانداردهای نمایش سایز لوله های مانیسمان
- ابتدایی ترین سیستم برای شناسایی سایز لوله های فلزی بر اساس استاندارد (IPS (Iron pipe size طراحی شد. سایز بیان شده بر اساس این استاندارد قطر تقریبی داخلی لوله را بر حسب اینچ بیان می کرد. برای مثال یک لوله با IPS 6 قطر داخلیش تقریبا برابر با 6 اینچ است. به دنبال استفاده از این استاندارد کاربران لوله ها را تنها با یک سایز شناسایی می کردند. در ابتدا لوله های تولید شده در هر سایز دارای تنها یک ضخامت مشخص بود که به عنوان ضخامت استاندارد یا STD شناخته می شد. نیاز به لوله های با ضخامت بیشتر و با تحمل بیشتر فشار باعث تولید لوله های با ضخامت بیشتر و معرفی استانداردهای XS ,XH ,XXS ,XXH شد.
- با توسعه و پیدایش متریال مقاوم در برابر خوردگی و نیاز به لوله های با ضخامت کمتر روش جدیدی برای شناسایی سایز و ضخامت لوله معرفی و استاندارد (NPS(Nominal Pipe Size جایگزین استاندارد IPS شد و پارامتر جدیدی با عنوان (SCH (schedule برای مشخص کردن ضخامت لوله های فلزی نیز اضافه گردید.
استاندارد NPS یک عدد بی بعد برای شناسایی سایز لوله است. لوله های با NPS 3/8 تا NPS 12 قطر بیرونی بزرگتر از مشخصه ی NPS دارند. اما قطر خارجی لوله های با NPS 14 و بزرگتر با مشخصه ی NPS برابر است. برای مثال قطر خارجی یک لوله با NPS 14 برابر با 14 اینچ است و NPS 2 لوله ای را نشان می دهد که قطر بیرونی آن 2.375 اینچ است. مطابق این استاندارد قطر داخلی لوله به ضخامت لوله و مشخصه SCH بستگی دارد.
- استاندارد (DN (Diameter Nominal یک مشخصه ی بی بعد دیگر برای سایز لوله در سیستم متریک است که توسط استاندارد (ISO (International Standards Organization تعیین شده است. استاندارد DN و استاندارد NPS به هم مربوط هستند. به عنوان مثال DN 50 ابعادی مطابق با NPS 2 دارد.
استاندارد لوله های مانیسمان
استاندارد ابعادی
استانداردهای ASME B36.10 و ASME B36.19 استاندارد ابعادی و وزنی لوله های بدون درز برای صنعت پتروشیمی را پوشش می دهد.
استاندارد ASME B36.10 مشخصات ابعادی و وزنی لوله های بدون درز آلیاژی و کربن استیل را پوشش می دهد و از سایز 1/8 تا 24 اینچ را شامل می شود.
استاندارد B36.19 نیز مشخص کننده مشخصات ابعادی و وزن لوله های بدون درز استنلس استیل، دوبلکس و آلیاژهای نیکل است.
استاندارد آلیاژی
- استانداردهای آلیاژی لوله سیاه بدون درز یا مانیسمان غالبا مطابق بااستاندارد ASTM A53 Grade B, ASTM A106 Grade B, API 5L Grade B تعیین می شود.
- استاندارد ASTM A53 برای لوله های مانیسمان که در خطوط انتقال گاز، هوا، نفت، بخار و آب کاربرد معمول دارند و از سایز 1/8 NPS تا 26 NPS اینچ اعمال می شود.
- استاندارد ASTM A106 برای سایزهای NPS 1/8 تا NPS 48 که در خطوط آب، بخار و گاز که در دماهای بالا کار می کنند اعمال می شود.
- استاندارد API 5L نیز برای تمامی سایزها و لوله های بدون درز پالایشگاهی و سرویس قابل اعمال است.
ترکیب آلیاژی این سه استاندارد را در جدول زیر مشاهده می کنیم:
آرایش انتهایی لوله های مانیسمان
لوله های مانیسمان عموما دارای آرایش انتهایی v شکل و آرایش انتهایی مسطح هستند:
- آرایش V شکل (Butt Weld End) : آرایش انتهایی این نوع لوله های مانیسمان به صورت V شکل بوده و با زاویه ی تقریبی 30 درجه پخ زده می شود و بدین ترتیب قابلیت اتصال به فلنج ها و اتصالات جوشی را (با گپ 3تا4 میلی متری) دارد.
- آرایش مسطح(Plain End): این نوع از لوله های مانیسمان انتهایی کاملا مسطح و بدون ماشین کاری دارند.
ضخامت دیواره لوله مانیسمان
ضخامت لوله مانیسمان با SCHEDULE تعیین می شود (به عنوان مثال SCH 20, 40, 80, 160) .
SCHEDULE هر لوله به طور تقریبی مقداری برابر با 1000 P/S دارد که P برابر با فشار سرویس و S برابر فشار مجاز سیستم است که فشارهای مذکور بر حسب پوند بر اینچ مربع (Psi) بیان می شود.
نکته: به طور کلی در هر سایز مشخص، هر چه SCHEDULE یک لوله بیشتر باشد ضخامت آن نیز بیشتر است.
بنابراین هر لوله با یک NPS معین ، قطر خارجی یکسان و قطرهای داخلی متفاوتی دارد که به SCHEDULE آن بستگی دارد. در جدول زیر قطر بیرونی مربوط به هر سایز نامی را مشاهده می کنید.
SCHEDULE هایی که با یک حرف S همراه هستند مطابق استاندارد ASME B36.19 می باشند و برای لوله های فولادی استنلس استیل استفاده می شوند. استاندارد ASME B36.19 تمامی سایزهای لوله را پوشش نمی دهد بنابراین استاندارد ASME B36.10 برای سایز لوله های فولادی کربن استیل که در ASME B36.19 ذکر نشده، استفاده می شود.
مزایا و معایب لوله های بدون درز (seamless pipe)
- لوله های بدون درز از شمش فولادی ساخته شده و هیچ درز جوشی ندارند.( درز جوش نقطه ضعیف لوله محسوب شده که در معرض خوردگی ، ساییدگی و شکست قرار دارد)
- لوله های بدون درز شکل های قابل پیش بینی تر و دقیق تری نسبت به لوله های درزدار دارند.
- هزینه تولید لوله های بدون درز در مقایسه با لوله های درز دار با سایز مشابه بسیار بیشتر است.
- تحویل لوله های بدون درز ممکن است طولانی تر باشد چرا که تولید کننده های کمتری برای این لوله ها وجود دارد و همچنین زمان بیشتری برای تولید آن لازم است.
- لوله های بدون درز ممکن است ضخامت جداره غیریکنواختی را در طول لوله داشته باشند. تلرانس معمول ضخامت لوله های مانیسمان %12.5± است.
کاربردهای لوله بدون درز
لوله های مانیسمان کاربردهای متنوعی در صنعت نفت و گاز داشته که از جمله آنها می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- عملیات بالادستی( استخراج نفت و گاز و OCTG)
- عملیات میان دستی(انتقال و توزیع سیال نفت، گاز ، بخار و اسیدها)
- عملیات پایین دستی(لوله های فرآیندی برای پالایش نفت و گاز و محصولات فرعی)
- کاربردهای معمول لوله کشی سرویس های Utility
- ساخت تجهیزات هیدرولیکی و سازه های مکانیکی
- خطوط انتقال بخار و آب فوق گرم
