انتخاب روشی مناسب برای اتصال لوله پلی اتیلن‏

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.

---

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 نشده‌ای داشته باشد‏‎.‎
روش‌های اتصال امروزی را برای انواع مختلف سامانه های لوله کشی را مورد بررسی قرار خواهیم داد.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 رزوه ای
‎ ‎اتصالات جوشی فولادی
‎ ‎اتصالات جوشی پلی اتیلن
‎ ‎اتصالات پرسی مسی
‎ ‎اتصالات لحیم کاری
‎ ‎اتصالات برنجی
‎ ‎اتصالات لب بر گشته‎(flared joints)‎
‎ ‎اتصالات شیاردار‎(grooved joints)‎
‎ ‎اتصالات حلالی
روشهای اتصال لوله‏ پلی اتیلن
اتصالات رزوه ای
اتصالات رزوه‌ای برای لوله‌های کوچک (قطر بین یک هشتم تا 2 اینچ)استفاده می‌شود.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.لوله چدنی
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 نشده‌اند‎.‎
یکی دیگر از اجزای مهم اتصال رزوه‌ای ، 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.Top
اتصالات جوشی فولادی‎ ‎
اتصالات جوشی،با لوله های فولادی قطر اسمیNPT ‎‏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.Top
اتصالات جوشی پلی اتیلن
جوشکاری ذوبی (الکتروفیوژن) 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.لوله پارس اتیلن ‏کیشTop
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.Top
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. Top
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 نماید.اورینگ باید از یک ماده‏‎ EPDM ‎ساخته شده باشد.این روش یکی از سریع ترین روشهای اتصال می ‏باشد،ولی تنها در کاربردهای کم فشار مانند خطوط لوله آب خانگی یا سامانه های سرمایش و گرمایش آبی ‏‏(هیدرونیک)کم فشار می توان آن را به کار گرفت‏‎. Top
اتصالات لحیم کاری
برای ایجاد یک اتصال لحیم کاری ، یک سر لوله درون یک مادگی جفت کننده قرار داده می شود و بین سطوح لحیم ‏اعمال می شود.لوله و مادگی قبل از پیوند داده شدن،توسط یک روغن لحیم سایشی تمیز می شوند.روغن لحیم ‏اکسیدها را برداشته و سطوح را از اکسید شدن در طول گرمایش محافظت می کند سپس لوله درون مادگی قرار داده ‏شده و گرم می شود.هنگامی که لحیم به نقطه ذوب خود می رسد،در اثر خاصیت مویینگی به درون اتصال کشیده می ‏شود.سپس گرما دور شده و برای حذف لحیم اضافی ،سطح خارجی اتصال تمیز می شود.برای اتصالات کوچکتر ‏منبع گرما می تواند یک مشعل پروپان باشد.ولی اتصالات بزرگتر به خروجی گرمای بیشتری مانند یک مشعل ‏استیلن نیاز دارند.تصمیم گیری در مورد اینکه اتصال جزو بزرگتر یا کوچکتر محسوب شود،به مهارت جوشکار ‏بستگی دارد.به طور کلی اتصالات بزرگتر از قطر اسمی 3 اینچ ، به جوشکار ماهرتری نیاز دارند.لوله فلزی
برای جلوگیری از تخلخل ، سرتاسر اتصال قبل از اعمال لحیم باید به طور یکسان گرم شود.انتخاب لحیم به نوع ‏سیال و کاربرد،حداکثر دما و حداکثر فشار سیال بستگی دارد.از گذشته‎ Sn‎‏50‏‎ ‎به دلیل محدوده وسیع شکل پذیری و ‏کاربرد آسان به عنوان اولین انتخاب برای لحیم کاری مطرح بوده است.این ماده از 50 درصد قلع و 50 درصد ‏سرب تشکیل شده است.این ماده را می توان برای سامانه های آب و بخار کم فشار‏‎(psi‏15‏‎ ‎و دمای 250 درجه ‏فارنهایت) به کار گرفت.ولی درصد سرب بالای آن موجب می شود برای کاربردهای آب خانگی و سامانه های آب ‏آزمایشگاهی مناسب نباشد زیرا آیین نامه های لوله کشی ، استفاده از لحیم هایی که حاوی بیش از 2 درصد سرب ‏هستند را در سامانه های آب آشامیدنی ممنوع کرده است.قبل از انتخاب یک لحیم برای سامانه های آب آشامیدنی،ابتدا ‏آیین نامه های لوله کشی محلی و اطلاعات تولید کننده را بررسی کنید‎. Top
اتصالات برنجی
اتصالات برنجی شبیه به اتصالات لحیم کاری هستند با این تفاوت که برای فشارها و دماهای بالاتر قابل استفاده می ‏باشند.پرکننده های برنجی در دماهای بین 1100 تا 1500 درجه فارنهایت ذوب می شوند.استحکام این اتصالات به ‏اندازه استحکام خود لوله های متصل شده می باشد.برای اتصالات و لوله های مسی باید از پرکننده های مس فسفردار ‏استفاده نمود،در حالی که برای لوله های مسی و اتصالات برنزی یا فولادی باید از آلیاژهای حاوی نقره استفاده ‏شود.برای اتصال خطوط لوله مسی در سامانه های تبرید ، آلیاژ35 تا 40 درصد نقره توصیه می شود‏‎. Top
اتصالات لب بر گشته‏‎(flared joints)‎
اتصالات لب برگشته با مس نرم و سایر مواد لوله چکش خوار نرم و پلاستیکی به کار می رود.اتصالات لب برگشته ‏در نقاطی به کار می روند که ابزارها برای تعمیر،آزمایش و یا کالیبره کردن از هم جدا می شوند.باید دقت کنید که ‏لوله های نرم را بیش از اندازه خم نکنید ، زیرا میتواند موجب بروز پدیده خستگی و شکنندگی قطعه شود‏‎. Top
اتصالات شیاردار‎(grooved joints)‎
اتصالات شیاردار با نورد کردن یا برش دادن یک شیار در انتهای لوله ها و اتصال دو انتها با استفاده از کوپلینگ ‏خاردار ایجاد می شوند.اانواع لولهین کوپلینگ که از یک بست،و یک ماده آب بندی تشکیل شده است،روی اتصال ‏پیچ می شود.بست، ماده آب بندی را فشرده کرده و لوله را قفل می کند.کوپلینگ ها با آرایشهای انعطاف ناپذیر و ‏انعطاف پذیری محدود ساخته می شوند‏‎.‎
هنگام مشخص کردن کوپلینگهای انعطاف پذیر و انعطاف ناپذیر ، تحلیل تنش و خمش باید مورد توجه قرار ‏گیرد.کوپلینگ با انعطاف پذیری محدود را می توان به جای اتصالات انبساطی استفاده نمود،ولی این کار باید در ‏طراحی مهندسی لوله کشی مورد بررسی قرار گیرد.نصب اتصالات شیار دار سریع تر از سایر روشها انجام می ‏گیرد.این اتصالات برای لوله های فولادی،لوله های فولاد ضد زنگ،لوله های پلاستیکی و لوله های مسی وجود ‏دارند.کوپلینگهای شیار دار را میتوان به جای مهره ماسوره ها ،اتصالات جوشی،فلنجی،رزوه دار و لحیم کاری به ‏کار گرفت.باید از سازگاری مواد آب بندی و مواد کوپلینگ با لوله و سیالی که در حال انتقال است مطمئن شوید‎. ‎
اتصالات حلالی
اتصالات حلالی برای لوله ها و اتصالات‏‎ ABS,CPVC ‎و‎ PVC ‎مناسب هستند.لوله های پلاستیکی باید به طور ‏مناسبی نگه داشته شوند زیرا در غیر این صورت احتمال شکم دادن‎(Sagging) ‎وجود خواهد داشت.مشخصات فنی ‏باید حداکثر فاصله بین پایه ها را نشان دهد.باید از توصیه های تولید کننده در مورد بریدن ، تمیز کردن و متصل ‏کردن پیروی نمود‏‎. Top
جمع بندی
انتخاب روش مناسب اتصال لوله معمولا می تواند در کاهش هزینه ها تاثیر داشته باشد.بدون به کار گیری مشخصات ‏فنی قدرتمند و کاملا تحلیل شده،ممکن است سامانه ای با کمترین هزینه های اولیه نصب کرد،ولی این احتمال وجود ‏دارد که تعمیر و نگهداری و اتکا پذیری سامانه مورد توجه کامل قرار نگیرد‎.

‎