تعاریف واصول اولیه پایپینگ Piping

درحال مشاهده: تعاریف واصول اولیه پایپینگ Piping

ادعونی اهدای خون

تعاریف واصول اولیه پایپینگ Piping

۱۳۹۰/۰۱/۰۲

22:57

امیرحسین ستوده بیدختی

تعاریف واصول اولیه پایپینگPiping

دیاگرام فرایند جریان (P.F.D( Process Flow Diagram

پایه واساس هرگونه طراحی سیستم piping و در نتیجه تمام نقشه های طراحی ، دیاگرام جریان (P.F.D) Process Flow Diagram است که این مهم توسط مهندس شیمی –فرایند آماده می گردد و هدف پروژه ونحوه فعالیت کارخانه را از لحاظ جریان فرایند معین می کند . این دیاگرام در مرحله Basic Design ایجاد می شود وتجهیزات وارتباط مورد نیاز آنها را از طریق دیاگرام به همراه اطلاعات فرایندی از قبیل فشار و دما را نمایش می دهد در این سند موازنه جرم از لحاظ فرایند مورد بررسی قرار گرفته است .

دیاگرام لوله کشی به همراه ابزار دقیق Piping&Instrument Diagram (P&ID)

سندی است که بر اساس P.F.D وبا جزئیات کاربردی پایه ریزی می شود .

این دیاگرام مشخصات فرایندی تجهیزات ، اجزاء واقلام مورد نیاز در سیستم لوله کشی ، نیاز های ابزار دقیق ومحل های قرار گیری آنها ، نحوه اتصالات لوله ها را بین تجهیزات مختلف ، سیستم عایق بندی ،سایز لوله ها، کلاس های مختلف کاری بر اساس نوع سرویس وفشار کار(Rating) ، خطوط شیب دار ومقدار شیب ، جهت جریان و ... را براساس شماره خطها (Line Number) نشان می دهد.

P&ID همچنین سیستم های نگهداری لازمه که برخی نیازهای طراحی را بر سیستم تحمیل می نماید را نشان می دهد.

Line List

اعداد نشانگر شماره خط در P&ID به منظور مشخص شدن در لیست خط (Line List)   در نظر گرفته می شوند . لیست خط شامل تمام خطوط پروژه می شود که با توجه به سیستم مربوطه وسپس با توجه به اعداد نشانگر طبقه بندی می شوند . این لیست تمام پارامترهای طراحی خط مربوطه شامل قطر لوله ، ضخامت دیواره، نوع سیال ،دمای کاری وطراحی ، جنس ،ضخامت عایق و استاندارد بکار رفته را در بر می گیرد . علاوه بر لیست خط، اکثر پروژه ها لیستی از شیر آلات مورد استفاده در سیستم piping نیز دارند. شماره شیر که برای هر شیر به طور منحصر به فرد تعیین می شود ،سیستم مربوطه ف کلاس و احتمالا نوع شیر را مشخص می کند.

مشخصات طراحی سیستم piping معیار مناسبی جهت طراحی وساخت سیستم های لازم برای پروژه را تعیین می کند. این مشخصات تعیین می کند که چه استانداردی ، چه ماده ای وچه روش ساخت و چه اجزایی در سیستم بکار روند .

ماده یا جنس بکاررفته شده باید از دو منظر در مشخصات سیستم Piping معین شود. یکی از لحاظ تنش های مجاز برای هر ماده و دیگر از لحاظ مساله خوردگی که در طراحی سیستم بسیار حائز اهمیت است . خوردگی عبارتست از هرگونه تغییر نامطلوب در ماده ناشی از فرایند های شیمیایی ویا فرایند های الکترو شیمیایی با محیط ویا خرابی مواد در تعاملات خاص مکانیکی . خلاصه اینکه واماند ناشی از خوردگی زمانی اتفاق می افتد که سیستم piping نتواند وظیفه اصلی خود را انجام دهد.

پیچیدگی پدیده خوردگی از لحاظ عواملی چون عوامل محیطی،شیمیایی ، الکتروشیمیایی ومتالوژی قابل توجه است . بسته به ترکیب عوامل محیطی ،بارگذاری ومکانیکی ، تعداد متنوعی از مکانیزم های خرابی ناشی از خوردگی ممکن است درآن واحد به وجود آید .

عوامل تاثیر گذار در نرخ خوردگی :

1-دما :تقریبا در تمامی حالات افزایش دما موجب افزایش خوردگی می شود.

2-سرعت: عموماً افزایش سرعتی که سیال از سطح یک فلز عبور می کند نرخ خوردگی را افزایش می دهد .

3-ترکیب سیال: این عامل در نرخ خوردگی هر ماده ای بسیار موثر است . خصوصیات شیمیایی سیال نظیر PH سیال ، مواد غیر محلول ووجود موادی همچون اکسید کننده ها باید مد نظر قرار گرفته شوند.

Equipment List

این مدرک تجهیزاتی را که باید در محدوده واحد فرایند و یا واحدهای جانبی قرار گیرند همراه با شماره بندی وتوضیحات فرایندی لیست می کند.

Piping Specification

در انجام پروژه های طراحی کارخانه ها ویا پالایشگاه های فرایندی در قسمت های مختلف نیاز به تهیه مدارکی با عنوان های مختلف که این مدارک محدودیت های کاری را در طراحی ویا خرید و.. بر اساس مسائل اقنصادی منطقه ویا بصورت منظم وهماهنگ شدم نفرات تیم ها و یا مسائل فنی ایجاد می کند که این مدارک زیاد می باشند و هرجایی که این مدارک باشند کار را برای نفرات بعدی به نوعی ساده تر می کنند .ازجمله این مدارک

Piping Material Specification

Insulation Specification

Welding Procedure Specification

Painting   Specification

Supporting Specification

هر کدارم از این مدارک براساس استاندارد های مختلف طراحی نوشته خواهد شد.

درواقع جهت :

1-جلوگیری از اتلاف وقت نفرات فعال در پروژه در رجوع تک تک آنها به استاندارد ها

2-سلیقه ای نشدن پروژه ویکدست وتیپ بودن کار

3- مسائل و محدودیت های اقتصادی منطقه در موجود بودن ویا نبودن امکانات ساخت و یا خرید

4- جلوگیری از اشتباه فنی در مسائل حائز اهمیت Spec های مختلف در قسمت مهندسی پروژه نوشته می شود.

Plot Plan

عبارتست از یک نقشه آرایش یافته که مشخص کننده محدوده کار یک کارخانه ، جاده ، ساختمان های صنعتی وغیر صنعتی ، تجهیزات ومحل های قرار گیری آنها ، سازه های مورد نیاز کارخانه ماندد piperack و... که این موارد برای یک فرایند مشخص طراحی می گردد .plot plan نهایی تمام اجزاء را با شماره های مخصوص مشخص می کند وبا مقیاس اشل تجهیزات وامکانات نگهداری را در نماهای عمودی وافقی ، دوبعدی نشان میدهد . عموماً ، آرایش ونقشه های سه بعدی برای شفافیت وتجسم بهتر بکار برده می شود وplot plan های ایجاد شده توسط مدل های سه بعدی که توسط کامپیوتر (cad) ایجاد می شود مزایایی ازجمله ایجاد پلان های چند گانه از نواحی های مختلف وارتفاعات ، نماهای آیزو متریک بون صرف زحمت اضافی را دارا است .

نقشه های طراحی piping

بر اساس P&ID ، P.F.D، Plot Plan طراحی شده و Spec های موجود و... ، نقشه های piping تهیه می شود. این نقشه ها مسیر دقیق سیستم پایپینگ را نشان می دهد واصلی ترین مدرک مورد استفاده توسط مهندس پایپینگ است. این نقشه ها معمولا شامل نماهای plan و elevation می باشد .زمانی که مسیر پایپینگ مشخص شد باید نسبت به نقاط مبنا روی نقشه تعیین گردد. معمولا پایپینگ نسبت به دیوار ویا ستون ساختمان که محل آن ثابت میباشد اندازه گیری می شود.مبنای دیگر در سیستم های پایپینگ موقعیت شمال (plant North Arrow) است . موقعیت شمال در نقشه های پایپینگ نمایش داده شده و به عنوان یک جهت مبنا برای طرح بکار می رود . البته جهت شمالی نشان داده شده در نقشه ،لزوما نباید منطبق بر شمال واقعی باشد بلکه یک فرض قراردادی است .موقعیت شمال معمولا موازی با یک سری خطوط ستون های ساختمانی انتخاب می شود و مرسوم است که مسیر پایپینگ تا حد امکان موازی یا عمود بر موقعیت شمال باشد تا بتوان بیشترین استفاده را از سازه های ساختمان به عنوان تکیه گاه کرد .

تقشه های ایزومتریک piping

با اینکه گروههای طراحی پایپینگ در مراحل اولیه از نقشه های piping   به عنوان منبع استفاده می کنند ، به نظر می رسد که وجود نقشه های ایزومتریک   ، دقت و راحتی کار را بیشتر میکند . نقشه های ایزو متریک همانطور که از نامشان پیداست نمایش سه بعدی از سیستم پایپینگ است که در نقشه های پایپینگ دو بعدی نشان داده شده بودند . برای سه بعدی به نظر رسیدن نقشه دو محور x وz   را هرکدام با زاویه 30 درجه   یکی موافق جهت عقربه ساعت ویکی مخالف ان نسبت به محور افقی کاغذ در نظر می گیریم و محور عمودی y را محور عمودی کاغذ است . تمامی لوله های افقی یا عمودی نقشه می بایست با یکی از این سه محور موازی باشند و برای لوله های غیر عمودی یا افقی محور جدیدی ترسیم می شود   . نقشه های ایزو متریک لازم نیست اشل باشند . نقشه ایزومتریک ابعاد را نسبت به مرکز لوله می دهد. ایزومتریک خطوط لوله ای را بطشر کامل بین تجهیزات نشان می دهد و برای اسمبلی و ساخت لوله ها بکار می رود در شکل کامل شده ان ایزومتریک ممکن است اطلاعاتی مناسب در مورد ساخت لوله و احداث سیستم پایپینگ در برداشته باشد . به همین دلیل وقتی توسط گروههای طراحی ، تحلیل ، ساخت واحداث استفاده می شوند، نمایش بسیار بهتری از شکل سیستم پایپینگ نسبت به نقشه های elevation فراهم می کنند.
عموماً در مسائل مربوط به انتقال سیال از طریق لوله , اتصالات مربوطه و «Piping» اصطلاح شیرآلات بکاربرده می شود . باتوجه به اینکه لوله جزء اصلی لوله کشی را تشکیل می دهد ابتدا به شرح آن می پردازیم :

لوله ها :

محصولاتیکه بصورت تیوپ عرضه می شوند , عموماً لوله یا تیوپ نامیده شوند.تیوپ ها که کاربرد آن درمبدل ها ،بویلرها ،قطعات ابزار دقیق و ماشین آلات است،توسط قطر خارجی و ضخامت جداره بر حسب یک هزارم اینچ یا bwg مشخص می گردند در حالیکه لوله ها توسط قطر نامی لوله وضخامت بر حسب schedule number شناسائی می شوند.البته در استانداردهای مختلف تقسیم بندیهای متعددی در این زمینه صورت گرفته است, بدین دلیل در ابتدا به تشریح استانداردها می پردازیم :

استانداردهای پایپینگ :

استانداردها وکدها برای سرویس های مختلف توسط موسسات استاندارد بین المللی تهیه وتوزیع میگردد.این استانداردها شامل نحوه ساخت لوله،نحوه استفاده،طراحی،انشعاب،اتصال،نحوه نصب و نحوه تست خطوط لوله می باشند.در تهیه این استانداردها مهمترین مطلبی که مورد نظر بوده ایمنی در هنگام استفاده و کارکرد است .

این استانداردها بسته به شرایط از گذشته تا کنون تکمیل تر شده و در حال تغییر بوده اند. انجمن های مختلف در زمینه پایپینگ استانداردهائی ارائه کرده اند که از جمله می توان به موارد زیر اشاره نمود :

ASME

ASTM

ANSI

AWWA

API

American Society Of Mechanical Engineers

American Society for Testing and Materials

American National Standards Institute

American Water Works Association

American Petroleum Institute

استانداردهای دیگری نیز در لوله کشی مورد استفاده قرار می گیرند تا استانداردهای فوق راتکمیل نمایند ، از جمله این استانداردها می توان به موارد زیر اشاره نمود :

PPI

AWS

PFI

MMS

Plastic Pipe Institute

American Welding Society

Pipe Fabrication Institute

Manufacturers Standardization Society of Valve

and fitting Industry

استاندارد asme استانداردی است که عمومیت بیشتری دارد. این استاندارد ، لوله کشی در کاربردهای گوناگون را تقسیم بندی و توضیح داده است :

B31.1

B31.2

B31.3

B31.5

B31.9

Power Piping

Fuel Gas Piping

Chemical Plant And Petroleum Refinery Piping

Refrigeration Piping

Building Service Piping

لوله ها در کلاسهای متفاوت و بسته به کاربرد تولید و عرضه می شود.بطورکلی محصولات لوله به چند نوع اصلی تقسیم شده اند.هریک از این گروهها نیز به بخشهائی ریز می گردند.نمونه ای از این دسته بندی به شرح زیر است :

دسته بندی اصلی لوله ها
نوع لوله	کاربرد
استاندارد standard	لوله های ساختمانی،سرویس های آم فشار ، سرویس های مبرد و...
تحت فشار Pressure	سرویس های مایع ، گاز یا بخار با دما و فشار نسبتاً بالا
خطوط Line	لوله با سر مسطح یا رزوه شده برای خطوط لوله نفت ، گاز یا بخار
آب تمیز Water Well	لوله های مورد مصرف در پمپ ها، توربین ها و...
متفرقه	جهت مصارف گوناگون مانند : سرویس های فلاشینگ

در ادامه این جدول نیز مشخصاتی چون مساحت سطح مقطع ، وزن طولی ،ممان اینرسی و دیگر مشخصات لوله نیز آمده است. موسسه استاندارد نفت امریکا نیز استانداردی برای لوله ها ارائه دادهاست api5lکه نسبت به دیگر استانداردها ، لوله هائی با سایزها و ضخامت جداره متنوعی معرفی نموده است.

جنس لوله ها:

جنس لوله ها با توجه به نوع سرویس و شرایط کارکرد تعیین می شود. و به همین دلیل لوله در جنس های مختلف تولید و عرضه می شود.پس ابتدا به بررسی انواع فولادها می پردازیم:

انواع فولادها

* کربن استیل : فولادی که عناصر آلیاژی آن کمتر از ١% و ماکزیمم مقدار کربن آن ٠٫٢ % باشد را فولاد کربن استیل می نامند.در این میان نیز عددی بنام کربن معادل تعریف می شود که روشی جهت تمییز فولادهاست و به صورت زیر تعریف می شود:

CE=%C+%Mn/6+ (%Ni+%Cu)/15+ (%Cr+%Mo+%V)/5

و بر طبق این مشخصه، کربن معادل فولاد کربن استیل نباید بیشتر از ٠٫۴٣ باشد.فولاد کربن استیل بر اساس عملیات حرارتی که روی آن انجام می گیرد ( ریخته گری ، شکل دهی و... به انواع مختلف تقسیم می گردد.

این جنس لوله بطور متداول مورد استفاده قرار می گیرد و بر طبق استاندارد astm با دو کد a106,a56مشخص می شود. ترکیب شیمیائی این دو ، همسان بوده ولی نوع عملیات حرارتی که روی آنها انجام می گیرد متفاوت است و هریک ، در دو گرید aوbb دارای استحکام بیشتری است، ولی نرمی آن کمتر است.به همین دلیل گرید a نوع برای خمش سرد و کویلهای بسته توصیه می شود.ترکیب شیمیائی کربن استیل بر اساس کد آن در استاندارد ASTM و جداول مربوطه مشخص می شود.بطور مثال : تولید می شوند که

5

A106 Gr.B SMLS

نمایانگر فولاد است ، عدد ١٠۶ نوع آن را نمایش می دهد که مقدار عناصر آلیاژی در جداولی توسط ASTM تهیه شده است. گرید b همانطور که توضیح داده شد نوع عملیات حرارتی انجام یافته روی آن است .در جدول استاندارد می توان برای این فولاد مشخصات زیر را پیدا نمود:

MPa	psi	Property
415	60,000	Min. Tensile Strength
240	35,000	Min. Yield Strength

فولاد Killed Carbon :

نوعی کربن استیل است که روی آن عملیات اکسیژن زدائی صورت گرفته و اصطلاحاً آرام شده است.این عمل باعث افزایش مقاومت در دماهای پایین می شود.

فولاد Low Alloy :

نوعی فولاد آلیاژی است که درصد عناصر آلیاژی آن پائین است.اصولاً این عناصر باعث تقویت خواص فولاد ، از قبیل : کاهش ضریب انبساط ،مقاومت در فشارهای بالا ،افزابش مقاومت در برابر خوردگی و... می گردند.دو نمونه از این نوع فولادها در زیر آمده است :

A335 Gr. P11 : %1.25 Cr & %0.5 Mo

A335 Gr. P22 : %2.25 Cr & %1 Mo

برای دو گرید فوق، مقادیر مقاومت تنش به صورت زیر معین شده است:

TENSILE REQUIREMENTS
Minimum tensile strength		Minimum yield strength
ksi	MPa	ksi	MPa
60	415	30	205

فولاد آلیاژی : اگر درصد عناصر آلیاژی در فولاد از یک حد خاصی بالا باشد، آنرا فولادآلیاژی می نامند.افزودن نیکل باعث تغییر ساختمان کریستالی شده و شکل پذیری ، چقرمگی و قابلیت جوشکاری فولاد را افزایش می دهد. همچنین باعث افزایش مقاومت در برابر خوردگی محیطی می گردد. مولیبدن Mo باعث افزایش مقاومت در برابر خوردگی های حفره ای و شکافی Crevice & Pitting می گردد.

.کربن و نیتروژن نیز مقاومت های فولاد را افزایش می دهند.

نمونه ای از این فولاد در زیر آمده است :

A312 Gr. TP304

استنلس استیل Stainless Steel

نوعی فولاد آلیاژی است که درصد عناصر نیکل و کروم آن نسبت به بقیه عناصر آلیاژی بالاست .بطور کلی اگر میزان کروم فولاداز 11درصد بیشتر باشد آنرا استنلس استیل می نامند .این مقدار کروم باعث می شود که هنگام خوردگی، لایه نازکی روی فولاد تشکیل شود و همین لایه باعث جلوگیری از خوردگی های بعدی می شود و عملاً باعث ترمیم خوردگی می شود .همچنین استنلس استیل در برابر حرارت مقاوم تر است.بیش از ٢٠٠ گرید مختلف برای استنلس تعریف شده است که مقاومت در برابر حرارت و خوردگی و مشخصات مکانیکی متفاوتی دارند و در ۵ دسته طبقه بندی شده اند که ازشرح آنها صرف نظر می کنیم.

فولاد گالوانیزه :

فولادی است که روی آن را با روکشی از روی پوشش می دهند که آنرا در برابر عوامل محیطی همچون زنگ زدگی محافظت می کند.در سایت اوره وآمونیاک ،اکثر ساپورت ها روکش گالوانیزه دارند.همچنین جهت انتقال آب آشامیدنی ،هوای ابزار دقیق از لوله های گالوانیزه استفاده می شود.
منبع : طراحی پایپینگ و واحدهای فرایندی ترجمه مهندس علیرضا قندچی

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

موضوعات مرتبط: طراحی تصفیه خانه های آب و فاضلاب,شبکه آب و فاضلاب

برچسب‌ها: پایپینگ , Piping

ادامه مطلب

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

درحال مشاهده: تعاریف واصول اولیه پایپینگ Piping

تعاریف واصول اولیه پایپینگ Piping

لیست مطالب

آرشیو موضوعی

برچسب ها

صفحات مهم

لینک دوستان

پیوندها

نویسندگان

آخرین مطالب

آرشیو