تفاوت‌های لوله و تیوب

یکی از مسایلی که مهندسین در تمامی صنایع با آن به نحوی سرو کار پیدا خواهند نمود و جزو مباحث پایه بوده، درک کامل تفاوت بین لوله و تیوب می باشد. در این مبحث سعی شده تا تفاوت های بین لوله و تیوب با جزئیات کامل و ذکر مثال مورد بررسی قرار گیرد..

تفاوت‌های لوله و تیوب

لوله ظرفی با مقطع دایره ای توخالی ( دارای قطر، ضخامت و طول مشخص ) که برای جابجایی و انتقال سیالات به کار می رود. و از جنس های متفاوتی می تواند ساخته شود. فولادی، بتنی، فایبر گلاس و... .

لوله ها نیز از نظر ساخت به دو دوسته لوله های درزدار و لوله های بدون درز تقسیم بندی می شوند. نمونه لوله های رایج عبارتند از:

ASTM A53 Specification for Pipe, Steel, Black and Hot-Dipped, Zinc-Coated, Welded and Seamless

ASTM A106 Specification for Seamless Carbon Steel Pipe for High-Temperature Service

ASTM A333 Specification for Seamless and Welded Steel Pipe for Low-Temperature

Service 1- لوله های بدون درز Seamless Pipe

این لوله ها با استفاده از شمش های با مقطع توپر و دایره ای و با نیروی حرارت و کشش توسط غلطک تولید می شوند. لوله های بدون درز معمولا تا قطر 16 اینج ساخته می شوند.

2- لوله های درز دار Welded Pipe

جهت ساخت اینگونه لوله ها از ورق فولادی و جوشکاری استفاده می شود. لوله های درزدار معمولا به دو روش جوشکاری زیر پودری (SAW ) و جوشکاری مقاومت الکتریکی ( ERW ) تولید می شوند. لوله های درزدار از نظر درز به 2 نوع تقسیم می شوند:

• لوله های درز مستقیم Straight Seam Pipe

• لوله های درز مارپیچی Spiral Seam Pipe

لوله چیست؟

• قطر اسمی لوله NPS Nominal Pipe Size

• قطر داخلی لوله ID Internal Diameter

• قطر خارجی لوله OD Outside Diameter

• کلاسه ضخامت لوله SCHEDULE یا (SCH)

• ضخامت t یا wall Thickness

• طول L یا Length

• آرایش سر لوله End Preparation

مشخصات ابعادی لوله ها

• قانون اول: لوله ها دارای OD مشخصی می باشند هر چند که ضخامت آنها متفاوت باشد. یک لوله با قطر اسمی ثابت برای ضخامت های متفاوت، قطر خارجی آن یکسان است. به عنوان مثال قطر خارجی ( OD ) لوله ای 8 اینچ با Sch 40 , Sch 60 ,…. یکسان بوده و برابر 8.625 inch می باشد.

• قانون دوم : تا سایز 12 >=NPS ، قطر اسمی ( NPS ) و قطر خارجی ( OD ) لوله ها یکسان نمی باشند و قطر خارجی بیشتر از قطر اسمی ( OD>NPS ) است. به عنوان مثال لوله ای با قطر اسمی 10 اینچ ، OD آن برابر 10.750 اینچ می باشد.

• قانون سوم: از سایز 14 اینچ به بعد( NPS≥ 14 ) قطر خارجی لولهOD با قطر اسمی NPSیکسان است.

مفاهیم ID,OD, NPS برای لوله ها

الف: روش وزني: اين روش قديمي ترين روش مي باشد.براي هر لوله با قطر اسمي مشخص، وزن مشخصي را بصورت استاندارد شده(STD) قرارداد نموده اند. لوله هایي را كه يك برابر قوي شده باشد با نام XS و لوله اي را كه دو برابر قوي شده باشد را XXS مي نامند. اين روش مورد تائيد ASME و ASTM مي باشد. در ادامه مفصلا در این زمینه بحث خواهد شد.

ب: روش برنامه اي :در اين روش از حاصل تقسيم 1000 برابر فشار كاري لوله بر تنش مجاز آن استفاده مي شود. عدد حاصل را گرد نموده و با نامSchedule Number مي شناسند.اين روش مورد تائيد ANSI ميباشد.

ج:روش كدينگ: در اين روش ابتدا استاندارد معرفي شده و سپس گريد لوله بر اساس حداكثر تنش نقطه تسليم معرفي مي شود. براين اساس لوله ها را با گريدهاي A,B, X42, X46, X52, X56, X60, X65, X70, U89, U100 مشخص مي نمايند.مثال: لوله اي با مشخصات API – 5LS – X60 لوله اي است كه بصورت اسپيرال ساخته شده و مقاومت تنش تسليم آن 60000PSI مي باشد.

تقسيم بندي لوله ها از نظر استقامت فشاري

• کلاسه ضخامت لوله به منظور سهولت در تجارت لوله ها به کار میرود. مثلا به جای اینکه بگوییم لوله 10 اینج ضخامت 9.27mm بیان می شود لوله 10 اینچ Sch 40

کلاسه ضخامت لوله ( Schedule No ) فرمول سرانگشتی محاسبه Sch No:

A=(3+ID)/WT

• A عدد مفروض

• IDقطر داخلی

• WTضخامت

حال کلاسه ضخامت (Sch) را بر اساس عدد A و جدول زیر بدست می آوریم.

Sch No A Number Range

Sch 30 40~50

Sch 40 29~39

Sch 60 25~29

Sch 80 20~23

Sch 100 16~18

Sch 120 13~15

Sch 140 11~13

Sch 160 9~11

• قانون اول : برای یک لوله با قطر ثابت، هر چه Sch No افزایش پیدا کند ضخامت هم زیاد می شود. مثال:

o 8 inch Sch 30 t=7.04 mm

o 8 inch Sch 40 t= 8.18 mm

o 8 inch Sch 60 t=10. 53

o قانون دوم: به منظور سهولت در کاربری تجارت کلاسه های رایج ضخامت به نامهای زیر عنوان می شوند:

o Standard : STD

o Extra Standard: XS

o Double Extra standard : XXS Sch>160

نکته: به لوله های ضخامت بالا نظیر Sch 120,140,160,XXS لوله های Heavy Wall نیز گفته می شود.

• قانون سوم :

• تا سایز 10 ≥NPSاینچ کلاسه های ضخامت STD و Sch 40یکسان هستند.

برای سایزهای بالاتر از 10 اینچ تمامی لوله ها با کلاسه ضخامت STD دارای ضخامت 9.53mm (3/8 inch) خواهند بود. مثال:

• 6 inch Sch 40 = STD , t=7.11

• 10 inch Sch40 = STD , t=9.27

• 12 inch Sch STD , t= 9.53

• قانون چهارم:

• تا سایز 8 ≥NPS اینچ کلاسه های ضخامت XS و Sch 80 یکسان هستند.

• برای سایزهای بالاتر از 8 اینچ تمامی لوله ها با کلاسه ضخامت XS دارای ضخامت 12.7mm (1/2 inch ) خواهند بود. مثال:

o 6 inch Sch 80 =Sch XS , t=10.97

o 10 inch Sch 60 =Sch XS , t= 12.7

o 12 inch Sch 80 =Sch XS , t=12.7

نکته اول: تنها برای سایز 10 اینچ کلاسه ضخامت XS برابر Sch 60 است.

نکته دوم : کلاسه ضخامت XXS تنها تا سایز 12 inch وجود دارد.

تفاوت‌های لوله و تیوب

نکات کلیدی در مورد Sch No

• تیوب ها معمولا برای کاربردهای انتقال حرارت و فشارهای بالا و دمای بالا به کار برده می شوند و نسبت به خزش مقاوم اند. از تیوبها در بویلرها، کوره های نفتی، مبدلهای حرارتی استفاده می شود.

• تیوب ها بدون درز بوده و معمولا تا سایز 12 اینچ ساخته می شود.

• تیوب ها دارای طول مشخصی نمی با شند در حالی که لوله دارای طولی مشخص می باشد.

• ضخامت تیوب ها در سرتاسر طول تیوب یکسان می باشد در حالی که ضخامت لوله ها در امتداد طول آنها دارای تلرانس ابعادی می باشد.

نمونه تیوب های رایج در صنعت عبارتند از:

ASTM A178 Specification for Electric-Resistance-Welded Carbon Steel and Carbon-Manganese Steel Boiler and Superheater Tubes

ASTM A179 Specification for Seamless Cold-Drawn Low-Carbon Steel Heat-Exchanger and Condenser Tubes

ASTM A192 Specification for Seamless Carbon Steel Boiler Tubes for High-Pressure Service

ASTM A209 Specification for Seamless Carbon-Molybdenum Alloy-Steel Boiler and Superheater Tubes

ASTM A210 Specification for Seamless Medium-Carbon Steel Boiler and Superheater Tubes

تیوب چیست؟ مشخصات تیوب‌ها

1. قطر اسمی تیوبها با قطر خارجی آنها یکسان است.

مثال :تیوب ¾ اینچ دارای قطر خارجی OD¾ است یا تیوب 6 اینچ دارای قطر خارجی 6 اینچ می باشد.

1. کلاسه ضخامت تیوبها با BWG (Birmangham Wire Gauge) مشخص می شود.

2. گیج تیوبها از 00 دو صفر ( بیشترین ضخامت، 9mm )شروع می شود و به 36 ( کمترین ضخامت 0.1mm) خاتمه می یابد.

3. با افزایش BWG ( گیج تیوب ) ضخامت تیوب کم می شود.( بر عکس Sch در لوله ها)

مثال:

• 6 inch tube BWG 12, t=2.76mm

• 6incn tube BWG 16 , t=1.65mm

5. BWG مستقل از قطر تیوبها می باشد. به عبارت دیگر چند تیوب با قطر متفاوت ولی BWG یکسان دارای ضخامت یکسان می باشند. مثال

• 6 inch tube ,BWG 22 , t= 0.711 mm

• 8 inch tube BWG 22 , t= 0.711 mm

• ½ inch tube ,BWG 22, t= 0.711 mm

6. OD تیوب مانند لوله همیشه ثابت است. یک تیوب با قطر ثابت ( مثلا 2 اینچ ) و گیجهای متفاوت دارای قطر ثابت ( 2 اینچ ) می باشد. به عبارت دیگر با افزایش ضخامت تیوب ( کاهش گیج) IDتیوب کاهش می یابد ولی قطر خارجی آن ثابت است. مثال:

• 1 inch tube BWG 20, t= 0.89 mm, OD=1 inch,.930 inch

1 inch tube BWG 12 , t= 2.76 mm, OD= 1 inch,.782 inch

Pipe و Tube از بعضی جهات یکی هستند، ولی مشخصات و کاربردهای مختلفی دارند. فقط گاهی اوقات آنها را میتوان به جای هم بکار برد.

1-مشخصات و اندازه لوله هایی به قطر 12 اینچ و کوچکتر با قطر داخلی و برای لوله هایی به قطر بزرگتر از 12 اینچ با خارجی بیان می شود، ولی اندازه تیوب فقط با قطر خارجی نشان داده میشود.

2- ضخامت لوله به وسیله Schedule یا دامنه فشار تعیین می شود، ولی در تیوب ضخامت به اینچ نشان داده میشود.

3- استحکام یک لوله با Schedule مشخص میگردد که از 10 تا 180 موجود میباشد(40 استحکام استاندارد در لوله میباشد.) ولی استحکام تیوب میزان مقاومت آن به فشار، خمش و پیچش است. تیوبها به صورت صلب و قابل انعطاف نیز موجودند.

4-اغلب لوله هایی که به سیستمی جوشکاری می شوند، برای انتقال مایعات یا گاز از یک نقطه به نقاط دیگر است ولی تیوبها را بجای بعضی از اشکال استاندارد ساختمانی مانند تیر I شکل، قوطیها و نبشی ساختمان نیز بکار میبرند.

5-سطح مقطع تیوب می تواند گرد یا هر شکل دیگری باشد اما سطح مقطع لوله باید گرد باشد.

بطور کلی تیوبها بدون درز ساخته می شوند درصورتیکه لوله هم درزدار و هم بدون درز تولید می شود.

6-تیوب ممکن است به اندازه دلخواه برای سفارش دهنده ساخته شود در حالیکه ابعاد لوله مطابق استاندارد است.

7-اصولا اندازه کمتر از یک چهارم اینچ را در هر حالتی تیوب می نامند.

9-تیوب از لحاظ جدار داخلی و خارجی دارای سطح صاف می باشد در صورتیکه جدار داخلی لوله نسبت به تیوب ناهموار است.

10-واژه تیوب در برخی استانداردها به لوله هایی گفته می شود که برای خم کردن مناسبند مثلا لوله های بدون درز که در ساختن مبدلها و دیگهای بخار به کار می روند