انواع اتصالات پایپینگ و معیار های مناسب برای انتخاب آنها

سیستم های لوله کشی (Piping) توسط یک سری اتصالات (Fitting) به هم یا به شیرآلات متصل شده و منشعب می‌­شوند.

با توجه به کاربرد مورد انتظار انواع اتصالات پایپینگ و اشکال مختلفی از آنها در سایز ها و جنس های متفاوتی موجود هستند. معمولاً جنس اتصالات هم جنس با لوله انتخاب می‌­شود و جنس های متداول برای اتصالات عبارتند از : فولاد ضد زنگ، کربن استیل، برنج، مس، پلاستیک، PVC و… .

 سایز اتصالات با توجه به روش متصل شدن به لوله، مقدار اندکی کوچکتر یا بزرگتر و یا هم اندازه انتخاب می­شود. انواع اتصالات پایپینگ مانند لوله ها در صنایع مختلفی از جمله صنایع نفت و گاز، آب و فاضلاب و… کاربرد دارند و خصوصیات آن­ها با توجه به صنعتی که در آن استفاده می­‌شوند متفاوت است.

روش نصب صحیح اتصالات و آب بندی آن­ها از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. و لازم است تا با توجه به سیال عبوری از لوله، جنس لوله و اتصال، دما و فشار سیال و میزان اهمیت آب بندی در سیستم، بهترین روش جهت اتصال متعلقات و شیرآلات و اتصالات انتخاب شود و آب بندی لازم روی آن صورت بگیرد.

 

چرا از اتصالات استفاده می­‌کنیم؟

استفاده از انواع اتصالات پایپینگ (Fittings) در سیستم لوله کشی برای اهداف مختلفی صورت می­‌گیرد که چند نمونه از این اهداف در زیر عنوان شده است :

• اتصال دو یا چند لوله یا شیلنگ مختلف به یکدیگر
• اتصال اجزاء مختلف سیستم لوله کشی به سیستم اصلی
• اتصال لوله به دستگاه ها و تجهیزات مختلف مانند پمپ ها، تجهیزات تصفیه و …
• تغییر مسیر جریان سیال و سیستم لوله کشی
• حفظ یا تنظیم جریان سیال
• مسدود کردن و یا آب بندی لوله

چند نمونه از اتصالات رایج و پر کاربرد عبارتند از :

زانویی، سه راهی، چهار راهی، نازل، افزاینده، درپوش، اتصال دو سر مهره Union و… در ادامۀ این مطلب توضیحات کاملی دربارۀ انواع اتصالات پایپینگ و استاندارد های آن­ها و کاربرد و روش استفاده از آن­ها داده خواهد شد.

انواع اتصالات پایپینگ

زانویی

زانویی (Elbow) از مهم ترین اتصالات به کار رفته در سیستم های پایپینگ است. این اتصالات جهت تغییر مسیر لوله کشی استفاده می‌­شوند. زانویی ها معمولاً دارای انواع 90 درجه و 45 درجه هستند که می‌­توانند جریان را در سیستم پایپینگ، به اندازۀ زاویه های مذکور تغییر دهند.

هنگامی که دو لولۀ متصل به زانویی با یکدیگر هم سایز نباشند از زانویی های کاهنده استفاده می­‌شود. زانویی کاهنده در واقع دارای اندازه های متفاوتی در سایز ورودی و خروجی است که سر کوچکتر آن به لولۀ کوچکتر وصل می‌­شود.

شعاع زانویی در واقع شعاع دایره ای است که زانویی یک قطاع از این دایره است. زانویی ها دارای دو نوع شعاع کوتاه و شعاع طولانی هستند که در نوع اول شعاع زانویی برابر با قطر اسمی لوله است و در نوع دوم شعاع زانویی 1.5 برابر قطر اسمی لوله است. برای برخی سیستم های پایپینگ از جمله سیستم های انتقال پودر و ذرات معلق جهت اطمینان بیشتر از سیستم و عدم افت فشار بالا در مسیر جریان که سبب تشکیل رسوبات و انسداد مجرا می­‌شود، لازم است تا شعاع زانویی 10 برابر قطر اسمی لوله در نظر گرفته شود.

سایز زانویی ها با توجه به ابعاد لوله ها متغیر است و معمولاً سایز آن­ها با قطر خارجی زانویی و به صورت NPS بیان می­‌گردد. جنس زانویی ها هم عموماً بسته به جنس لوله است. زانویی ها می­توانند بسته به شرایط مختلف سیستم و سیال عبوری از درون لوله و ابعاد و فشار خط لوله از طریق روش های مختلفی به لوله متصل شوند که برخی از این روش ها عبارتند از : اتصال رزوه ای، اتصال فلنجی، اتصال نر و مادگی، اتصال پرسی حرارتی، اتصال با چسب و…

 

سه راهی و چهار راهی

هدف از به کارگیری سه راهی ها (Tee) و چهارراهی (Cross) ایجاد انشعاب در مسیر لوله کشی می‌­باشد. سه راهی ها معمولاً برای حالتی به کار برده می­‌شوند که بخواهیم از مسیر اصلی لوله یک انشعاب فرعی جدا کنیم که دو راه آن به خط لولۀ اصلی و مسیر سوم به انشعاب متصل می‌­شود.

خروجی سوم سه راهی می­تواند دارای قطر کمتر و یا بیشتری نسبت به دو خروجی هم راستا باشد و همچنین می­تواند در جهت عمود بر راستای اصلی خط لوله و یا با زاویۀ 45 از خط اصلی باشد.

چهارراهی ها  دارای چهار مجرای مختلف عبور جریان هستند که باهم زاویۀ 90 درجه می­‌سازند. این اتصالات شامل سه ورودی و یک خروجی و یا برعکس یک ورودی و سه خروجی هستند. همچنین گاهی از مسیر اصلی یک لوله دو انشعاب گرفته می­‌شود. بسته به کاربرد مورد انتظار از سیستم می­‌تواند در مسیر هر کدام از خروجی ها شیر نصب شود تا بتوان میزان جریان عبوری از هریک از انشعابات را کنترل کرد و در صورت لزوم مسیر آن­ها را مسدود نمود.

 

کاهنده ها

از انواع اتصالات پایپینگ ، کاهنده ها (Reducer) به منظور اتصال دو لوله با سایز و سطح مقطع متفاوت به هم استفاده می­‌شوند. جریان ورودی به این اتصالات هنگامی که از سمت بزرگتر وارد شود به هنگام خروج از سمت کوچکتر دچار افت فشار و افزایش سرعت می­‌شود و برعکس در صورتی که از سمت باریک تر وارد شود هنگام خروج دچار افزایش فشار و افت سرعت می‌­شود.

کاهنده ها دارای دو نوع متحدالمرکز (Concentric Reducer) و خارج از مرکز (Eccentric Reducer) هستند. نوع متحد المرکز به صورت هم محور با هر دو لوله نصب می­‌شود و قطر آن رفته رفته کاهش می‌­یابد که این امر می­‌تواند سبب تجمع هوا و ایجاد پدیدۀ کاویتاسیون و آسیب دیدن سیستم شود. در نوع خارج از مرکز کاهنده ها یک لبۀ کاهنده کاملاً به موازات لبۀ دو لوله است و کاهش قطر تنها در یک طرف کاهنده و به صورت غیر تدریجی و ناهمگون انجام می­‌شود. در این نوع از کاهنده ها امکان تجمع هوا و کاویتاسیون وجود ندارد. از معایب این کاهنده ها ایجاد افت فشار و تلاطم بیشتر در مسیر جریان است.

از کاهنده ها در سیستم های پنوماتیک، سیکل های تبرید (نوع خاص اجکتور) و صنایع شیمیایی به طور گسترده استفاده می‌­شود. این اتصالات در اندازه های مختلفی موجود هستند و از انعطاف پذیری اجرایی بالایی در سیستم لوله کشی برخوردار می­‌باشند.

 

کوپلینگ

کوپلینگ (Coupling) ها نوعی اتصال هستند که از آن­ها برای متصل کردن دو لولۀ هم سایز استفاده می­‌شود. این نوع اتصال ها آب بندی مناسبی ایجاد می­‌کنند و میزان نشتی را به طور محسوسی کاهش می­‌دهند. کوپلینگ ها در مواقعی که لوله دچار خوردگی و یا آسیب دیدگی شده است استفاده می شوند تا نشتی سیستم برطرف شود. همچنین از آن­ها به جای اتصالات جوشی یا فلنجی برای اتصال دو لوله استفاده می­‌شود.

نوع اتصال کوپلینگ ها معمولاً رزوه ای است. کوپلینگ ها در تمام سایزهای مختلف لوله ها موجود هستند و شامل انواع جنس های ABS، مس، برنج، نیکل-کروم، فولاد گالوانیزه، کربن استیل، فولاد ضد زنگ، پلاستیک، PVC و… می­‌باشند.

 

اتصال Union

اتصالات Union دارای ساختاری تقریباً مشابه کوپلینگ ها هستند با این تفاوت که Union ها را می­‌توان به راحتی در هر زمانی که بخواهیم از سیستم جدا کنیم در حالی که این کار برای کوپلینگ ها چندان ساده نیست.

نوع اتصال Union ها به صورت اتصال نر و ماده است و از این رو جدا کردن آن­ها از هم ساده است. عموماً یک پوشش گالوانیزه بر روی این اتصالات استفاده می‌­شود تا از هرگونه خوردگی روی آن­ها جلوگیری شود.

اتصال اولت Olet

اتصالات اولت (Olet) زمانی استفاده می‌­شوند که اتصالات با اندازه های مناسب برای کاربرد مورد نظر ما وجود نداشته باشند. اگر اندازۀ لوله ورودی و خروجی باهم متفاوت باشد باید از اولت استفاده کرد. انواع مختلفی از اولت ها وجود دارد که عبارتند از :

• اولت جوش بات ولد Butt-weld Olet
• اولت جوش سوکتی Socket-weld Olet
• Threaded Olet
• اولت زانویی Elbow Olet
• Nipple Olet
• اولت جانبی Lateral Olet
• Sweep Olet
• اولت فلنجی Flange Olet

 

درپوش Plug و Cap

از درپوش ها به منظور مسدود کردن مسیر جریان استفاده می‌­شود. مسدود کردن مسیر از این رو اعمال می­‌شود که گاهاً با انجام تغییرات در نقشۀ لوله کشی و احداث یک سیستم جدید، لازم است تا بعضی مسیرهای سیستم قدیمی بسته یا به اصطلاح کور شود. همچنین هنگام انجام تعمیرات و بازرسی در سیستم لازم است تا مسیر لوله مسدود شود تا جریان به بیرون نریزد که در این مواقع هم استفاده از درپوش ها لازم است.

نوع اتصال درپوش Plug به لوله معمولاً به صورت رزوه ای یا نر و مادگی است که درپوش اتصال نر و لوله ماده است. درپوش Cap هم کاملاً ساختار مشابهی با Plug دارد با این تفاوت که Cap مادگی و لوله نر است.

بوشینگ Bushing

از بوشینگ ها جهت اتصال دو لولۀ غیر هم سایز استفاده می‌­شود. بوشینگ ها معمولاً دارای ساختار رزوه ای هستند. ساختار بوشینگ ها بسیار متراکم تر از کاهنده ها است. معمولاً از بوشینگ ها برای اتصال سیستم های انعطاف پذیر و لوله های پلاستیکی به لوله های فلزی استفاده نمی‌­شود. بوشینگ ها در جنس های مختلفی از جمله  مس، برنج، نیکل-کروم، فولاد گالوانیزه، کربن استیل، فولاد ضد زنگ، پلاستیک، PVC و… موجود هستند.

فلنج ها Flanges

فلنج ها نوعی اتصال بین اجزایی چون لوله ها، انواع اتصالات پایپینگ، اتصالات و شیرآلات هستند. این اجزاء دسترسی آسان برای تمیز کردن، بازرسی یا اصلاح را در سیستم لوله کشی فراهم می کند. فلنج ها معمولاً جوش داده شده یا پیچ می شوند. اتصالات فلنج با پیچاندن دو فلنج با واشر بین آنها برای آب بندی و جلوگیری از نشتی ساخته می شوند.

فلنج های در جنس های مختلفی مانند فولاد ضد زنگ، چدن، آلومینیوم، برنج، برنز، پلاستیک و … تولید می شوند. اما بیشترین مادۀ مورد استفاده در ساخت فلنج ها کربن استیل با سطوح ماشینکاری شده است. استاندارد ASME B16.5 به توضیح ابعاد و انواع فلنج های مختلف می­‌پردازد.

معیار های مختلف انتخاب اتصالات مناسب

انتخاب یک اتصال مناسب جهت براورده کردن نیاز مورد نظر ما به فاکتورهای مختلفی وابسته است که در زیر تعدادی از آن­ها عنوان شده است :

انواع متصل شدن (Connection Types)

به طور کلی هنگام خرید اتصالات باید به این نکته توجه داشت که انواع اتصالات پایپینگ شامل دو نوع کلی نر و ماده در اتصالات نر و مادگی هستند که باید با توجه به این که رزوه های لوله داخل یا خارج آن هستند اتصال نر برای رزوۀ داخلی لوله و اتصال ماده برای رزوۀ خارجی لوله برگزیده شود.

انواع مختلف روش های اتصال فیتینگ ها به لوله شامل اتصال رزوه ای، اتصال فلنجی، اتصال با چسب، اتصال حرارتی، اتصال جوشکاری و… می­باشد. با توجه به جنس لوله ها و شرایط آب بندی و سیال درون لوله باید نحوۀ متصل شدن مناسب برای اتصالات برگزیده شود. به عنوان مثال جهت اتصال لوله ها و اتصالات پلاستیکی و PVC بیشتر از اتصال حرارتی و پرسی استفاده می­شود و جهت اتصال لوله ها و اتصالات فلزی که سیستم درجه آزادی کافی برای اتصال پیچی نداشته باشد و آب بندی سیستم دارای اهمیت بالایی باشد از اتصال جوشکاری استفاده می­‌شود.

جنس اتصال (Materials Of Construction)

به عنوان یک قاعدۀ کلی مادۀ سازندۀ اتصال مورد استفاده در سیستم لوله کشی باید از همان جنس لوله های متصل به آن باشد. اما در بعضی موارد ، مواد مطابق با کدها یا استانداردهای خاص نیز می توانند در لوله های یک جنس دیگر استفاده شوند.

قطر اتصال

قطر اتصال معمولاً برابر با قطر لولۀ متصل به آن است. فقط باید به این نکته توجه داشت که برای ثابت نگه داشتن جریان ، انتهای اتصالات لوله باید کمی بزرگتر از بقیه لوله باشد تا بتواند بدون تنگ کردن قطر داخلی (ID) لوله، اتصالات را در خود جای دهد.

استاندارد های مربوط به اتصالات

اتصالات مختلف با توجه به کاربرد و جنسشان از استاندارد های مختلفی پیروی می­‌کنند. شما می‌­توانید مهم ترین استاندارد های شناخته شده در حوزۀ پایپینگ را با ذکر جزییات در مقالۀ استاندارد شیرآلات صنعتی مطالعه فرمایید.

برخی از استاندارد های مهم مربوط به انواع اتصالات پایپینگ ( Piping Codes & Standards ) در جدول زیر ذکر شده است:

کاربرد	کد استاندارد
مشخصات ابعادی فانج ها و اتصالات از سایز 1/2 تا 24 اینچ	ANSI/ASME B16.5
مشخصات ابعادی فانج ها و اتصالات از سایز 26 تا 60 اینچ	ANSI/ASME B16.47
چدن کبود برای شیرها، فلنج ها و اتصالات لوله ای	ASTM A 126
اتصالات لوله ای و فولاد ضدزنگ آستنیتی	ASTM A 403
اتصالات لوله های بدون درز فولاد ضدزنگ مارتنستیک	ASTM A 815
اتصالات کربن استیل برای شرایط عملکردی داغ	ASTM A 858
استاندارد ساخت اتصالات جوشی نیکل و آلیاژهای آلومینیومی چکش خوار	ASTM B 361
استاندارد ساخت اتصالات جوشی نیکل و آلیاژهای نیکل چکش خوار	ASTM B 366
اتصالات PVC اسکجول 80	ASTM D 2464
اتصالات PVC اسکجول 40	ASTM D 2466
اتصالات سوکتی PVC اسکجول 80	ASTM D 2467
جوش حرارتی پلی الفین لوله و اتصالاتش	ASTM D 2657
اتصالات حلبی چسبی برای لوله PVC	ASTM D 2855
اتصالات چسبی برای لوله پلاستیکی تحت فشار	ASTM D 3139
اتصالات پلاستیکی لوله های Drain, Waste, Vent	ASTM D 3311
اتصالات سوکتی لوله اسکجول 80 برای CPVC	ASTM F 439
فلنج و اتصالات فلنجی آلیاژهای مس	MSS SP-106
اتصالات لوله مقاوم در برابر خوردگی و جوش سوکتی	MSS SP 114
مس، نیکل و فولاد ضدزنگ و اتصال جوش سوکتی	MSS SP 119
اتصال لوله ها و تجهیزات جانبی	API 5CT
لوله های فولادی با اتصال جوشی	DIN2609-2619
اتصالات شلنگ برای بخارات و جریان های گرم	DIN 2826
اتصالات چدنی قابل انعطاف	DIN 2950
لوله ها با اتصالات پیچی	DIN 2980-2987
الزامات و آزمایش های اتصالات لوله های فاضلاب و زهکشی با آب بندی الاستومری	DIN 4060
لوله های فیلتر فلزی برای چاه های حفر شده با اتصال پیچ	DIN 4922
لوله ها و اتصالات PVC	DIN 8063 – 1 to DIN 8063 – 12
اتصالات پیچ و مهره ای برای لوله های سیستم تبرید	DIN 8912