فنون جوشکاری لوله ها: اگر چه در بعضی از کاربردهای خاص برای جوشکاری خود کار استفاده میشود ، اما در حال حاضر بخش عمده عملیات جوشکاری لوله با استفاده از یکی از فرایند های جوشکاری دستی انجام میشود .
لوله هایی که در کاربرد های صنعتی در وضعیتهای افقی نصب میشوند معمولاً در وضعیت عمودی ، بالا تر از وضعیت ساعت 6 به طرف ساعت 12 جو شکاری میشوند .
لبه لو له ها معمولاً با زا ویه پخ 60 تا 70 درجه ودرز اتصال تا 3 میلی متر آماده میکنند تا نفوذ جوش تضمین شود .
روش مورد استفاده برای جوشکاری لوله در وضعیت عمودی بالا رو همان است که در مورد جوشکاری عمودی ورق دیدیم و در آن یک سوراخ کلید در ریشه جوش حفظ میشود .
در کاربرد هایی که به خط جوش بسیار دقیق مرغوب نیاز است میتوان پاس ریشه را با فرایند تیک (آرگون) جوش داد و برای پاسهای بعدی از فرایند جوشکاری قوس دستی استفاده کرد.
روش دیگری که غالباً برای جوشکاری خط لوله های سراسری به کار می رود روش جوشکاری سرازیر است .
در هنگام کار با فرایند جوشکاری قوس دستی برای جوشکاری سرازیر باید از الکترود روپوش سلولزی یا سلولزی با پودر آهن استفاده کرد و وجوشکاری را در وضعیت پایین رو از وضعیت ساعت 2 به طرف وضعیت ساعت 6 و در چند پاس انجام داد .
برای جوشکاری سرازیر از فرایند میگ (co2) نیز میتوان استفاده کرد .
از این فرایند در یک روش تلفیقی نیز استفاده میشود .
در این روش پاس ریشه را عمودی به طرف پایین و پاس های بعدی و پاس آخر را عمودی از پایین به بالا جوش میدهند .
در جوشکاری سرازیر نیازی نیست که پهنای پاس ریشه به همان اندازه ای باشد که در جوشکاری عمودی بالا رو هست .
معمولاً پیشانی پخ و درز اتصال معادل 5/1 میلیمتر کافی است .
پاس ریشه وقتی در وضعیت عمودی یا سرازیر جوش داده شود ، بدون چپ و راست بردن الکترود انجام میشود .
اما برای یکنواخت شدن نفوذ باید سوراخ کلیدی کوچکی را در لبه جلوی خط جوش حفظ کرد .
سپس پاسهای بعدی و آخر را در وضعیت عمودی سر بالا جوش می دهند .
در هنگام جوشکاری پاس ریشه در وضعیت عمودی سر بالا که در فرایند های جوشکاری قوسی دستی ، تیک و اکسی استیلن متداولتر است .
سوراخ کلیدی را باید حفظ کرد تا نفوذ لازم حاصل شود .
برای کسب مهارت در این کار باید خیلی تمرین کرد .
باید توجه داشت وقتی به خط جوشها یی با کیفت بسیار بالا نیاز باشد میتوان تلفیقی از فرایند های مختلف را بکار گرفت .
مثلاً پاس ریشه را می توان با استفاده از فرایند تیک جوش داد و برای پاسهای بعدی از فرایند جوشکاری قوس دستی استفاده کرد .
همچنین برای انتقال صفحه به لوله نیز میتوان از روش فوق استفاده کرد .
تذکر : استفاده از فرایند اکسی استیلن برای جوشکاری لوله هنوز بسیار متداول است در حالیکه دسترسی به برق وجود نداشته باشد میتوان از آن استفاده کرد .
انتخاب روشی مناسب برای اتصال لوله ها پیشینه سامانه لوله کشی و اتصالات لوله به پیدایش تمدن برمی گردد.اولین سامانه لوله کشی شاید در نتیجه تلاش انسانهای نخستین برای تغییر مسیر نهر به منظور رساندن آب به اردوگاه خود ، یا هدایت آن از اردوگاه به بیرون به وجود آمده باشد.مصالحی که برای این کار مصرف می شد شامل صخره ها ، خاک رس و خود بستر رود بود.روشهای اتصال نیز شامل حفر گودالها و ایجاد سدها و خاکریزهایی بود که اتصال داخلی بین نهرها را ایجاد می نمودند.رومیهای باستان برای هدایت جریان آب به شهرهای خود به یک سامانه گسترده لوله کشی تکیه داشتند.در حقیقت برخی از مورخان استفاده از لوله های سربی را نقل کرده اند و یکی از عوامل سقوط امپراتوری روم را عقب ماندگی هوشی در اثر مسمومیت ناشی از سرب می دانند.اگرچه راهی برای اثباط قطعی این نظریه وجود ندارد،ولی به ما هشدار می دهد که انتخاب نادرست مصالح می تواند پیامدهای ژرف و پیش بینی نشده ای داشته باشد.این مقاله در مورد روشهای اتصال امروزی برای انواع مختلف سامانه های لوله کشی بحث خواهد کرد.در این بحث به روشهای اتصال خاص مانند روشهایی که در فرایندها و صنایع نفت استفاده می شود ، کاربردهای خاص و تبدیل بین سامانه های مختلف پرداخته نشده است.
روشهای اتصال لوله اتصالات رزوه ای اتصالات رزوه ای برای لوله های کوچک (قطر بین یک هشتم تا 2 اینچ)استفاده می شود.رزوه لوله و اتصالات طبق استانداردASMEB1.20.1-1983 با عنوان "رزوه لوله ، کاربرد عام ،اینچ"ساخته می شود.ماشینهای رزوه تراشی برای ایجاد رزوه روی لوله تا قطر اسمی 2 اینچ موجود است.ابزار رزوه تراشی بزرگتر نیز وجود دارد،ولی با استفاده از تبدیل دنده Gear reducer کار می کند و به نیروی انسانی زیادی نیاز دارد.از آنجایی که اتصالات رزوه ای با ماشین یا با دست ایجاد می شوند ، باید توصیه های تولید کننده با دقت دنبال شود.شکل رزوه های لوله باید به گونه ای باشد که با شکل اتصالات تطبیق داشته باشد.
اگر رزوه لوله بیش از اندازه بلند باشد،قبل از اینکه شیب رزوه ها اتصال را آب بندی کند ، از پیش روی درون اتصال باز می ماند.اگر رزوه ها بیش از اندازه کوتاه باشند ، به طور کامل اتصال را جفت نکرده و موجب نشت اتصال می شوند.لوله ای که به درستی متصل شده باشد،محکم بوده و یک رزوه بالای اتصال دیده خواهد شد .هر چیزی بیشتر یا کمتر ، نشان دهنده این است که رزوه ها به طور مناسبی تراشیده نشده اند.
یکی دیگر از اجزای مهم اتصال رزوه ای ، خمیر لوله کشی Pipedope است که رزوه ها را قبل از اتصال با آن می پوشانند.خمیر لوله کشی دو وظیفه را انجام می دهد.نخست آنکه در زمان پیوند خوردن اتصال ،سطوح جفت شونده را روانکاوی می کند.دوم اینکه موجب آب بندی اتصال می شود.
خمیر لوله کشی باید با ویژگیهای کاربرد سازگاری داشته باشد.ابزارهایی که به سامانه های لوله کشی رزوه ای متصل می شوند،باید برای تعمیر و سرویس در دسترس قرار داشته باشند .
برای دسترسی به اتصالات رزوه ای که در نقاط میانی سامانه لوله کشی نصب می شوند و امکان باز کردن آنها جهت تعویض یا تعمیر، باید به صورت راهبردی از مهره ماسوره ها و یا فلنج ها استفاده نمود.مهندس،محل قرار گرفتن ابزار (به طور معمول یک کنترل کننده یا شیر قطع یا یک صافی)را انتخاب کرده و برای صهولت باز کردن یا تعمیر این ابزار یک مهره ماسوره یا فلنج به آن اضافه می کند.اتصالات رزوه ای اغلب در سامانه های لوله کشی آهنی یا فولادی به کار می روند.ولی لوله های برنجی،برنزی،ABS،CPVC و PVC نیز با اتصالات رزوه ای عرضه می شوند.جنس بر اساس استحکام اتصال نهایی،سیال درون لوله و ملاحظات نگهداری انتخاب می شود.
جنس اتصالات رزوه ای فولادی به سه دسته تقسیم می شود:چدنی،آهن چکش خوار و فولاد ریخته گری.اتصالات چدنی در دو کلاس عرضه می شوند:کلاس125 و کلاس 250 اتصالات کلاس 125 به طور عمده در لوله کشی بخار ، گاز ، مایع و نفت با دمای کمتر از 450 درجه فارنهایت استفاده می شوند.اتصالات کلاس 250 با دماها و فشارهای بالاتری سازگاری دارند.
استانداردASMEB16.4._1998 با عنوان "اتصالات رزوه ای چدن خاکستری"،حاوی رده های فشار و دما می باشد که بر حسب اندازه اتصال برای اتصالات چدنی متفاوت می باشد.اتصالات آهنی چکش خوار نیز به صورت ریخته گری ساخته می شوند ولی برای ایجاد رده فشاری بالاتر تحت عملیات حرارتی تابکاری Annealed قرار می گیرند.این نوع اتصالات در دو کلاس 150 و 300 عرضه می شوند.کلاس 150 این اتصالات برای لوله کشیهای مایع ، هوا و گاز در دمای کمتر از 500 درجه فانهایت به کار می رود.اتصالات کلاس 300 با دماها و فشارهای بالاتری سازگاری دارند.
استانداردASMEB16.3-1998 با عنوان "اتصالات رزوه ای آهن چکش خوار "حاوی رده بندی فشار و دما برای این اتصالات می باشد.اتصالات چدن چکش خوار همچنین در سامانه های لوله کشی که در معرض بارهای تکانه ای شدید باشند،ترجیح داده می شوند.از نظر ابعادی ، اتصالات چدنی و آهن چکش خوار مشابه هستند.(کلاس 125 چدنی در برابر کلاس 150 آهن چکش خوار و کلاس 250 چدنی در برابر کلاس 300 آهن چکش خوار).اتصالات چدنی را می توان با علامت کلاسی که روی بدنه آنها حک شده است از اتصالات آهن چکش خوار تشخیص داد.اتصالات رزوه ای فولادهای کربنی ریخته گری شده را بسته به رده بندی تنظیم شده در استانداردASMEB16.3-1998،می توان در خطوط لوله بخار،آب،قدرت،پالایشگاه و گاز با دمای 750 درجه فارنهایت و بیشتر به کار گرقت.
اتصالات جوشی فولادی اتصالات جوشی،با لوله های فولادی قطر اسمی (NPT) 2 اینچ یا در نقاطی که فشارهای کاری بیش از psi450 مورد نیاز باشد،استفاده می شوند.جوشکاری از در هم آمیزی دو یا چند قطعه فلزی در حالت مذاب یا مذاب و بخار ، بدون اعمال فشار مکانیکی تشکیل شده است.جوشکاری ذوبی fusion welding می تواند به صورت جوشکاری با گاز و یا با برق باشد.هنگامی که جوشکاری کامل شده،اتصال به وجود آمده اغلب قوی تر از اجزای فلزی متصل شده به هم می باشد.بعضی از آیین نامه ها ملزم می کنند که نصاب دارای گواهینامه تایید شده باشد و کار نهایی نیز آزمایش شده و تایید شود.
مشخصات فنی برای لوله های جوش شده باید طبق سری آیین نامه های B31 "انجمن مهندسان مکانیک آمریکا"(ASME) باشد.آیین نامه های محلی ممکن است قوانین ایمنی بیشتری برای سامان دهی نصب لوله های جوش خورده داشته باشند.
اتصالات جوشی پلی اتیلن جوشکاری ذوبی در لوله های گاز با چگالی بالا و لوله کشی مدار زمینی سامانه های زمین گرمایی به کار می رود.در جوشکاری ذوبی،انتهای لوله های پلی اتیلن بعد از تمیز شدن،تا تشکیل حالت پلاستیکی گرم شده و به هم فشرده میشوند و تا زمانی که پیوند شکل بگیرد،در همان وضعیت نگاه داشته می شوند.
پیشینه سامانه لوله کشی و اتصالات لوله به پیدایش تمدن برمی گردد.اولین سامانه لوله کشی شاید در نتیجه تلاش انسانهای نخستین برای تغییر مسیر نهر به منظور رساندن آب به اردوگاه خود ، یا هدایت آن از اردوگاه به بیرون به وجود آمده باشد.مصالحی که برای این کار مصرف می شد شامل صخره ها ، خاک رس و خود بستر رود بود.روشهای اتصال نیز شامل حفر گودالها و ایجاد سدها و خاکریزهایی بود که اتصال داخلی بین نهرها را ایجاد می نمودند.رومیهای باستان برای هدایت جریان آب به شهرهای خود به یک سامانه گسترده لوله کشی تکیه داشتند.در حقیقت برخی از مورخان استفاده از لوله های سربی را نقل کرده اند و یکی از عوامل سقوط امپراتوری روم را عقب ماندگی هوشی در اثر مسمومیت ناشی از سرب می دانند.اگرچه راهی برای اثباط قطعی این نظریه وجود ندارد،ولی به ما هشدار می دهد که انتخاب نادرست مصالح می تواند پیامدهای ژرف و پیش بینی نشده ای داشته باشد.این مقاله در مورد روشهای اتصال امروزی برای انواع مختلف سامانه های لوله کشی بحث خواهد کرد.در این بحث به روشهای اتصال خاص مانند روشهایی که در فرایندها و صنایع نفت استفاده می شود ، کاربردهای خاص و تبدیل بین سامانه های مختلف پرداخته نشده است.
اتصالات فلنجی اتصالات فلنجی را تقریبا در تمام سامانه های اتصال می توان به کار گرفت.این اتصالات اغلب به جای مهره ماسوره ها به کار می روند.وقتی از این نوع اتصالات برای به هم بستن سامانه های لوله کشی متفاوت استفاده می شود،سامانه های رده بندی فلنج ها ، قطر پیچ ها ،دایره پیچ ها ،و واشرها باید با هم تطبیق داشته باشند.سامانه های پیچ و مهره ای و انبساطی می توانند در مواقعی که روشهای مختلف با هم ترکیب می شوند،مشکلات احتمالی مربوط به تنش بیش از حد مفاصل را کاهش دهند.
اتصالات مکانیکی بعضی از سامانه های لوله کشی-معمولا آنهایی که برای کاربرد های خاص مانند تخلیه فاضلاب بهداشتی و مسیرهای هواکش (ونت ها)به کار می روند-را میتوان با اتصالات مکانیکی به هم پیوند داد.این اتصالات معمولا دارای بست و واشر یا مواد آب بندی می باشند که برای آب بندی از سمت بیرون لوله تحت فشار قرار گرفته اند.معمولا این اتصالات تنها برای یک سامانه مشخص مناسب می باشند،زیرا واشرها و مواد آب بندی آنها برای یک سیال عامل خاص طراحی می شوند.
اتصالات پرسی مسی اتصالات پرسی مسی ،یک نوع اتصال مکانیکی هستند که در یک بخش از لوله و یک اورینگ آب بندی تشکیل می شوند.این پیوند با قرار گرفتن اتصال،اورینگ و لوله در جای خود به صورت خشک ساخته می شود.سپس یک ابزار کنگره زن (crimping)در اطراف مفصل قرار گرفته و آن را تحت فشار قرار میدهد و اتصال را در جای خود چین دار می