انواع لوله + اندازه و طول با توجه به استاندارد ها و کاربرد

اندازه و طول های متداول انواع لوله ها

لوله ها می­‌توانند دارای مقطع دایره ای، مربع، مستطیل و بیضی باشند. انواع لوله با مقطع دایره ای دارای بیشترین کاربرد هستند و به ندرت از لوله ها با شکل مقاطع دیگر استفاده می‌­شود.

قطر لوله هایی که معمولاً مورد استفاده هستند بر حسب اینچ عبارتند از:

1/8 ، 1/4، 3/8، 1/2، 3/4، 1، 1/4 1، 1/2 1، 2، 1/2 2، 3، 1/2 3، 4، 5، 6، 8، 10، 12، 14، 16، 18، 20، 24 اینچ

برخی کاربردها مانند قسمت‌هایی از نیروگاه ها یا کارخانجات سیمان و… نیاز به لوله های با قطر بالاتری دارند. از این رو انواع لوله با قطر های بیش از 24 اینچ و در سایزهای 36 تا 120 اینچ و بیشتر هم تولید و استفاده می­شوند.

سایزهای 1/4 1، 1/2 2، 1/2 3، 5 اینچ کمتر مورد استفاده قرار می­‌گیرند. سایزهای 1/4، 3/8، 11/27 معمولاً در خطوط مربوط به تجهیزات ابزار دقیق و یا آزمایشگاهی کاربرد دارند. لولۀ 1/2 اینچ به طور گسترده جهت Steam tracing و لوله کشی جانبی پمپ ها کاربرد دارد.

انواع لوله معمولاً در طول های استاندارد و شاخه های 6 و 12 متری تولید می­‌شوند. هرچند که بنا به کاربردهای مختلف و به طور سفارشی لوله با طول های دیگر هم تولید می‌­شوند.

اندازۀ یک لوله با سایز نامی آن (NPS (Nominal Pipe Size بیان می­‌شود. NPS  یک سیستم بی بعد برای نامگذاری لوله ها است و سبب تمایز لوله ها از هم می­‌شود. عددی که بعد از NPS بیان می­‌شود لزوماً بیانگر قطر داخلی یا خارجی لوله نیست. مثلاً NPS 3 نشاندۀ یک لوله با قطر خارجی 3.5 اینچ است. برای لوله های با سایز بالاتر از 14 اینچ NPS نشان دهندۀ قطر خارجی لوله است. مثلاً وقتی به NPS 16 اشاره می­گردد منظور یک لوله با قطر خارجی 16 اینچ است.

تعیین ضخامت لوله ها

لوله ها با توجه به سایزشان در ضخامت های مختلفی ساخته می­شوند. استاندارد های مختلفی در زمینۀ بیان ضخامت انواع لوله وجود دارد که در زیر به آن­ها اشاره می­‌شود.

• طبق استاندارد ANSI B36.10M از عدد اسکجول (Schedule) برای بیان ضخامت لوله استفاده می­ شود. در ایران از این عدد با نام ردۀ لوله هم یاد می­‌شود. فرمول تعیین عدد Schedule به صورت زیر است:

P/S*1000 = Schedule number

P = فشار طراحی

S = تنش مجاز

پس از به دست آوردن اعداد از فرمول بالا و رند کردن آن­ها اعدادی که حاصل می­‌شوند. عبارتند از : 5 ، 10 ، 20 ، 30 ، 40 ، 60 ، 80 ، 100 ، 120 ، 140 و 160. هر چه عدد اسکجول بزرگتر باشد، ضخامت و وزن لوله بیشتر است. پس از تعیین عدد Schedule با مراجه به جداول و نمودار های استاندارد ANSI B36.10M ضخامت انواع لوله تعیین می­‌گردد.

جدول زیر مقدار ضخامت و وزن بر حسب چگالی انواع لوله ها با سایزهای مختلف را برای عدد اسکجول 40 و 80 نشان می­‌دهد.

• طبق استاندارد ASTM از روش STD برای تعیین ضخامت لوله استفاده می­‌شود. در این روش برای هر لوله با قطر معین وزن مشخصی را اختصاص داده اند. همچنین در این استاندارد به لوله هایی که نسبت به لوله های عادی یک بار تقویت شده اند (XS ( Extra Strong و لوله هایی که دوبار تقویت شده اند XXS
  (Double Extra Strong)  گفته می‌­شود. با تعیین این مقادیر نهایتاً با مراجعه به استاندارد مربوطه مقدار ضخامت انواع لوله تعیین می­‌شود.
• در استاندارد API 5L هم ضخامت لوله ها بر حسب طول و قطرشان در جداول و نمودار های مربوطه آورده شده است.

جنس انواع لوله ها

انتخاب جنس مناسب برای لوله از لحاظ مقاومت لوله و عمر کارکرد آن از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. در این انتخاب باید عوامل مختلفی نظیر شرایط محیطی کارکرد لوله، دما و فشار سیال عبوری و خورندگی سیال در نظر گرفته شود. در این زمینه استاندارهای مختلفی وجود دارد که استاندارد های API و ASTM مهمترین استانداردها در زمینۀ انتخاب جنس لوله هستند.

اغلب لوله های مورد استفاده در صنعت از جنس فولاد هستند. لوله های فولادی معمولاً به دو صورت درز دار و بدون درز ساخته می­‌شوند. لوله های درزدار به وسیلۀ اتصال پلیت های خم شده و لوله های بدون درز به صورت اکسترودینگ توسط قالب های مختلف تولید می­‌شوند.

برای کاربردهای انتقال آب و فاضلاب معمولاً از لوله های چدنی مانند  Cast ironو Ductile iron استفاده می­شود. زمانی که جریان خاصیت خورندگی یا شیمیایی داشته باشد، لوله های چدنی مناسب نبوده و از فلزات دیگری مثل مس، نیکل، آلومینیوم، برنج، فولاد ضد زنگ و … برای ساخت انواع لوله ها استفاده می­‌شود. این لوله ها معمولاً دارای قیمت بالاتری نسبت به لوله های چدنی هستند.

استفاده از مس و آلیاژهای آن در خطوط ابزار دقیق، کارخانجات و صنایع غذایی و تجهیزات انتقال حرارت بسیار مرسوم است؛ هرچند که استفاده از فولاد ضد زنگ (Stainless Steel) هم در این موارد روبه افزایش است.

لوله های پلاستیکی عمر زیادی داشته و در برابر خوردگی و مواد شیمیایی مقاوم هستند. همچنین به علت انعطاف پذیری که دارند، فرآیند لوله کشی را تسهیل می­‌کنند و در خیلی از موارد بدون نیاز به اتصالات می­‌توانند تغییر زاویه دهند. اصولاً برای انتقال مایعات خورنده مثل اسید های معدنی، گازهای خورنده و ترکیبات شیمیایی از انواع لوله های پلاستیکی استفاده می­‌شود. 

هرچند که امروزه به علت ارزان بودن این لوله ها و سبک بودن و انعطاف پذیری بیشتر آن­ها، در لوله کشی های مربوط به آب و تأسیسات خانگی هم از لوله های پلاستیکی استفاده می­‌کنند.

انواع مواد سازندۀ لوله های پلاستیکی عبارتند از : پلی پروپیلن و پلی اتیلن (PE)، پلی بوتیلن (PB)، پلی وینیل کلرید (PVC)، اکریلو نیتریل بوتادین استیرن (ABS) و… . از این پلاستیک ها به سه روش در ساخت انواع لوله ها استفاده می­‌شود: به صورت لوله های تمام پلاستیک، به شکل مواد پلاستیکی غنی شده (تقویت شده با فیبر شیشه، غنی شده از کربن و…) و به صورت مواد پوشش دهنده یا آستر.

برای برخی کاربرد ها مانند آزمایشگاه ها و یا یک سری مواد شیمیایی خاص از انواع لوله های شیشه ای استفاده می‌­کنند. اگر این لوله های شیشه ای از جنس پیرکس (Pyrex) باشند، نسبت به تغییرات ناگهانی در درجه حرارت مقاوم تر هستند اما فشار کارکرد آن­ها کمتر است.

حفاظت در برابر خوردگی

ایجاد یک سری واکنش های شیمیایی و الکتروشیمیایی در سطح داخلی و خارجی لوله که موجب تخریب تدریجی ساختمان انواع لوله می‌­شود را خوردگی می‌­گویند. به منظور محافظت از لوله در برابر خوردگی و جلوگیری از انجام این واکنش ها باید اقدامات خاصی روی آن­ها صورت گیرد. میزان خوردگی ایجاد شده در انواع لوله با توجه به نوع سیال عبوری از آن، محیط قرارگیری لوله و دما و غلظت سیال عبوری متفاوت است.

پوشش های داخلی و خارجی لوله

پوشش هایی که در سطح داخلی لوله ها برای حفاظت در برابر خوردگی استفاده می­‌شوند عمدتاً از جنس پلاستیک ها و پلیمرها هستند. که به صورت یک لایه یا چند لایه داخل لوله ها قرار می­‌گیرند و در برابر مواد خورنده عبوری از لوله مقاومت خوبی را دارا هستند.

اما در اکثر موارد لازم است تا پوستۀ خارجی لوله هم به دلیل مجاورت با رطوبت، هوا، آب و مواد شیمیایی محافظت گردد. حفاظت لایۀ بیرونی لوله به خصوص برای لوله های مدفون در خاک و سیستم های لوله کشی زیر آبی در صنایع نفت و گاز از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است.

در خطوط انتقال نفت خام و فراورده های نفتی معمولاً یک لایه قیر و پشم شیشه دور لوله می‌­پیچند. همچنین در برخی موارد از پوشش های پلی اتیلن به همراه یک لایه نوار پرایمر اپوکسی در سطح خارجی لوله استفاده می ­شود. این نوع پوشش برای انواع لوله های مدفون در خاک بسیار رایج است.

همچنین رنگ آمیزی و استفاده از مواد ضد زنگ در بدنۀ لوله برای تمام لوله های فولادی در معرض هوا امری واجب است. طبق استاندارد AWWA آمریکا برای رنگ آمیزی سطوح خارجی لولۀ فولادی باید از یک پرایمر از نوع Organic Zinc Rich و دو لایه رنگ پوششی از نوع Chlorinated Rubber – alkyd استفاده شود.