لوله ها و اتصالات مورد استفاده در سیستم های لوله کشی در حالت کلی نسبت به عوامل گوناگون حرارتی، کششی و فشاری موجود واکنش هایی را از خود نشان می دهند. برای جلوگیری از آسیب های احتمالی ناشی از این تنش ها و وارد آمدن خسارت های گوناگون به لوله ها، لازم است که تنش های وارده به روش های مختلف کنترل و برطرف گردند. تجزیه و تحلیل رفتار و واکنش لوله ها در سیستم های لوله کشی نسبت به مواد، فشار و دماهای متفاوت از جمله روش های مرسومی است که از طریق آن می توان با اقدامات پیشگیرانه از آسیب رسیدن به لوله ها جلوگیری نمود. برای تحلیل تنش لوله کشی می توان از شیوه های مختلف محاسبه کامپیوتری، دستی، مشاهده ای و یا ترکیبی از آن ها بهره گرفت.
انواع بارهای موجود در سیستم لوله کشی
برای تحلیل تنش لوله کشی لازم است ابتدا با انواع بارهای موجود در سیستم لوله کشی که می توانند به لوله ها آسیب برسانند آشنا شویم:
– بارهای استاتیک
بارهای استاتیک به دسته ای از بارها در سیستم لوله کشی گفته می شود که بر اثر عواملی مختلفی همچون نشست لوله ها، واردن آمدن فشار به لوله ها، انبساط لوله ها و یا تاثیر وزن لوله ها به وجود می آیند. نکته حائز اهمیت در مورد بارهای استاتیک این است که این بارها به یکباره به سیستم وارد نمی شوند و به همین سبب زمان کافی برای عکس العمل به آن ها وجود دارد.
– بارهای دینامیک
از مهم ترین عوامل ایجاد کننده بارهای دینامیک می توان به لرزش و ضربه قوچ در سیستم های لوله کشی و یا مواردی همچون باد و زلزله اشاره کرد. از آنجایی که این بارها بر خلاف بارهای استاتیک به مرور زمان به سیستم لوله کشی وارد نمی شوند، بنابراین معمولا فرصت مقابله با آن ها وجود ندارد.
انواع تنش ها در لوله کشی
با توجه به آنکه تحلیل تنش لوله کشی می تواند به جلوگیری از بروز خسارت به سیستم های لوله کشی کمک کند، این تنش ها را می توان به صورت زیر دسته بندی کرد:
-
تنش های پیچشی
این تنش ها از گشتاور دورانی به دو محور لوله ها ایجاد می شوند و عامل آن ها نیروهای بدنه لوله است. با این حال معمولا در بسیاری از دستورالعمل های مربوط به لوله کشی، تاثیرات تنش های پیچشی نادیده گرفته می شود.
-
تنش های حلقه ای
این نوع از تنش ها از فشارهایی که از خارج و یا داخل سیستم لوله کشی به لوله ها وارد می آیند ناشی می شود. برای تحلیل تنش لوله کشی باید بدانید که تنش های حلقه ای به صورت ثابت بر سیستم های لوله کشی وارد می شوند و با در نظر گرفتن ضخامت بدنه لوله و میزان قطر آن در طول کلی لوله ها در سیستم لوله کشی متغیر هستند.
-
تنش های خمشی
این دسته از تنش ها از وارد شدن نیروهای بدنه به سیستم لوله کشی که شامل فشارهای ناشی از لرزش، بارهای رانشی، باد و انواع جابجایی ها می شوند به وجود می آیند.
-
تنش های محوری
این مدل از تنش ها از رشد محوری مهار شده لوله ها که از عواملی نظیر انبساط حاصل از حرارت و فشار ناشی می شوند به وجود می آیند. تصوری که در تحلیل تنش لوله کشی وجود دارد این است که اگر امکان رشد لوله های موجود در سیستم لوله کشی در یک سو وجود داشت، این نوع از تنش ها ایجاد نمی شدند.
-
تنش های خستگی
دلیل اصلی ایجاد تنش های خستگی، بروز تنش های پی در پی و ادامه دار در سیستم لوله کشی است. به عنوان مثال به واسطه باز و بسته کردن شیر، جریان آب به طور مداوم در سیستم لوله کشی قطع و وصل می گردد و این امر موجب ایجاد تنش خستگی و در نهایت کاهش استحکام و مقاومت سیستم لوله کشی می شود. از دیگر عوامل موثر در ایجاد تنش های خستگی می توان به تغییرات مداوم فشاری، حرارتی و لرزشی اشاره کرد.
خرید انواع لوله و اجرای لوله کشی با ارائه مشاوره تخصصی
در وب سایت لوله و اتصالات
تنش مجاز در سیستم لوله کشی و نحوه کاهش آن
بر اساس استاندارد بین المللی موجود در سیستم لوله کشی، جهت تحلیل تنش لوله کشی می توان کم ترین میزان تنش را با یک سوم مقاومت کششی ماده در دمای اتاق یا دمای عملیاتی و همچنین دو سوم مقاومت کششی تسلیم ماده در دمای اتاق یا دمای عملیاتی تعیین نمود. برای کاهش تنش های مخرب و آسیب رسان در سیستم های لوله کشی نیز می توان از روش های زیر بهره گرفت:
– استفاده از ساپورت هایی که از طول مناسب برخوردار هستند و می توانند به کاهش تنش های ناشی از وزن لوله ها در سیستم لوله کشی کمک کنند.
– بالا بردن میزان انعطاف پذیری سیستم لوله کشی از طریق بهره گیری از تجهیزاتی همچون زانویی، دو خم و حلقه های انبساط.
شیوه های تحلیل تنش
برای تحلیل تنش لوله کشی های مختلف به ویژه لوله کشی های صنعتی، شیوه های مختلفی وجود دارد که بر اساس حساسیت شرایط انتخاب می شوند و شامل موارد زیر می گردند:
– شیوه های کامپیوتری
این شیوه از تحلیل تنش در مورد خطوط لوله کشی با درجه اهمیت بالا مورد استفاده قرار می گیرد. بر این اساس روش کامپیوتری یا رایانه ای روشی مناسب برای تحلیل میزان تنش کمپرسورها و توربین های بخار به حساب می آید. گفتنی است که برای تحلیل تنش سیستم های لوله کشی با درجه اهمیت متوسط نیز از همین شیوه بهره گرفته می شود.
– شیوه های دستی
بر خلاف لوله هایی با درجه اهمیت بالا که تحلیل تنش آن ها نیازمند استفاده از روش های رایانه ای است، برای تحلیل تنش لوله کشی خطوط لوله با درجه اهمیت پایین، عمدتا از روش های محاسبه دستی و یا شیوه های رایانه ای ساده کمک گرفته می شود.
– شیوه های مشاهده ای
شیوه بازرسی و بررسی مشاهده ای یکی از متداول ترین روش هایی است که از آن برای تحلیل تنش در سیستم های لوله کشی خطوط لوله با پایین ترین درجه اهمیت استفاده می شود.
مراحل انجام تحلیل تنش
برای آغاز بررسی و تحلیل تنش لوله کشی، ابتدا بخش های مختلف از جمله بخش های فرآیندی، مکانیک و گروه های متخصص لوله کشی داده های مربوطه را به کارشناس های فعال در زمینه تحلیل تنش تحویل می دهد. در مرحله بعدی متخصصین این واحد نتیجه به دست آمده از تحلیل تنش را به سایر واحدها انتقال می دهند تا در ادامه بر اساس شرایط موجود اقدامات لازم صورت گیرد.
بیشتر بخوانید…
استاندارد ASTM چیست و چه کلاس هایی دارد
اتصالات صنعتی لوله و فیتینگ های جوشی و غیره
رده لوله چیست و رده های مختلف چه تفاوتی دارند؟
