تفاوت tube و Pipe
در زبان فارسی به هر شکل استوانهای تو خالی، لوله گفته می‌شود. اما در زبان انگلیسی دو کلمه Pipe و Tube به معنای لوله استفاده می‌شود و جالب آن که بسیاری از مردم حتی در زبان انگلیسی گمان می‌کنند که کاربرد این دو کلمه یکسان است. اما این دو کلمه تفاوت‌های زیادی با یکدیگر دارد و کاربرد آن‌ها نیز از یکدیگر متفاوت است. اولین بار این سامانیان بودند که برای انتقال آب از رودخانه در خانه‌های خود کانال حفر کردند. آن‌ها مسیر کانال را با استوانه‌های سفالی شکل لوله‌کشی کردند. این که بین پایپ و تیوب چه تفاوت‌هایی وجود دارد مطلبی است که قرار است در این مقاله آن را بررسی نماییم اما در یک پاسخ کوتاه این‌گونه می‌توان گفت که Pipe یک لوله‌ی گرد برای توزیع مایعات و گازها است که با قطر اسمی DN و یا NPS تعیین می‌شود. Tube اما یک مستطیل یا مربع بیضی توخالی است که برحسب قطر خارجی معرفی می‌شود.
برای مقایسه pipe و tube می‌توان گفت که مهم‌ترین مشخصات ابعادی لوله (pipe) قطر داخلی (ID) ، قطر اسمی (DN) و NPS (سایز اسمی لوله) است و سطح مقطع دایره‌ای شکل دارد؛ در حالی که برای تیوب (tube) مشخصات ظاهری با قطر خارجی (OD) و ضخامت (WT) نشان داده می‌شود و سطح مقطع آن، علاوه بر گرد به شکل مستطیل، بیضی و مربع است.
لوله یا Pipe چیست؟
لوله استوانهای تو خالی است که در جریان هدایت موادی خاص از نقطه‌ای به نقطه‌ی دیگر استفاده می‌شود. این مواد خاص عبارتند از مایعات، گاز فاضلاب، گازهای تولید شده در صنایع، پودرهای شیمیایی و صنعتی، مواد سبک مثل الیاف در صنعت حلاجی و هر ماده‌ای که بتوان با فشار آن را به حرکت درآورد. امروزه لوله در سرتاسر صنایع خرد و کلان کاربرد دارد. برای همین دانستن مشخصات لوله و نوع کاربرد آن بسیار مهم است، زیرا قیمت لوله بر اساس همین مشخصات تعیین می‌گردد.
مشخصات لوله یا Pipe
از نظر شکل تولید لوله‌ها به دو گروه تقسیم می‌شود:
لوله درزدار
زمانی که به واسطه خم کردن ورق فولاد و جوشکاری لوله شکل بگیرد، به آن لوله، لوله درزدار گفته می‌شود. لوله‌های درزدار طبق نوع فرآیند جوشکاری به گروه‌های مختلف تقسیم می‌شوند.
- جوش قوس زیر پودری (SAW): در این روش جوشکاری با کمک الکترود انجام می‌شود و برای این که در زمان جوشکاری از برخورد هوا با الکترود جلوگیری شود از پودری خاص و یا گاز آرگون استفاده می‌شود.
- جوش الکتریکی (ERW): در این روش جوشکاری، به شکل فرکانسی با استفاده از مقاومت الکتریکی انجام می‌شود.
- جوش (EFW): این نوع جوشکاری، جوشکاری ماهیچه‌ای نام دارد و عملیات جوشکاری به شکل پرتو الکترونی است؛ حرکت الکترون تبدیل به انرژی می‌شود، سپس انرژی جنبشی حرکت الکترون تبدیل به انرژی گرمایی می‌شود و در نهایت باعث جوش خوردن قطعه موردنظر می‌گردد.
- جوش (HWF): فرکانس بالا در این روش سبب جوشکاری قطعه می‌شود. جریان الکتریکی برابر ۷۰ هزارهرتز سبب می‌شود تا گرما ایجاد شده و قطعه جوشکاری شود.
قطر اسمی لوله (NPS) به چه معناست؟
در نام‌گذاری لوله‌ها از دو سیستم متفاوت استفاده می‌شود؛ یکی DN و دیگری NPS. سیستم DN که توسط سازمان ISO معرفی شده، بر اساس سیستم متریک است. NPS (مخفف Nominal Pipe Size)، سیستمی برحسب اینچ است. NPS نسبتی با اندازه لوله نداشته و بیشتر برای مشخص کردن لوله‌ها از یکدیگر استفاده می‌شود. در حقیقت پارامتری بدون بعد از اندازه لوله است. برای مشخص کردن نوع سایز لوله‌ها در دو نوع پارامتر جدولی وجود دارد که به شرح زیر است:
قطر خارجی لوله (Outside Diameter یا OD)
همان ابعاد بیرونی لوله است که می‌توان با یک متر پارچه‌ای نیز اندازه‌گیری شود. در واقع قطر واقعی همان قطر خارجی لوله است.
نکات مربوط به قطر خارجی به ترتیب زیر است:
زمانی که NPS لوله یکسان باشد اما ضخامت متفاوت شود، قطر خارجی لوله در تمام ضخامت‌ها یکسان و به یک اندازه خواهد بود. یعنی برای NPS 10 در ضخامت‌های مختلف قطر خارجی یک اندازه است. همانطور که مشاهده می‌شود، در NPSهای یکسان و ضخامت‌های متفاوت، قطر خارجی یکسان است.
برای سایزهای کوچکتر یا مساوی ۱۲، قطر اسمی NPS و قطر خارجی OD لوله‌ها با یکدیگر یکسان نیست. در این سایزها قطر خارجی از قطر اسمی بزرگتر است. (OD>NPS)
برای سایزهای ۱۴ اینچ به بالا قطر خارجی لوله با قطر اسمی برابر است. (OD=NPS)
طول لوله‌ها: لوله‌های پایپ معمولاً با اندازه‌های استاندارد و مشخصی ساخته می‌شوند. رایج‌ترین طول آن‌ها ۶ متر و ۱۲ متر است. در مقابل، تیوب‌ها معمولاً طول ثابتی ندارند و اغلب به‌صورت کلاف عرضه و به فروش می‌رسند.
قطر داخلی لوله
برای مهندسان محاسبه قطر داخلی لوله از مهم‌ترین اطلاعات است. زیرا اطلاعات قطر داخلی در محاسبات فشار خط استفاده می‌شود. از جمله مشخصه‌های هندسی یک لوله، قطر داخلی است. مقدار قطر داخلی لوله برمبنای ضخامت‌های مختلف لوله متفاوت خواهد بود. محاسبه قطر داخلی لوله از فرمول زیر استفاده می‌شود:
استقامت فشاری لوله
معمولا لوله‌ها در برابر جریان فشار انتقال مواد خاصیت شکنندگی پیدا می‌کند. لوله‌ها را بر اساس استقامت فشاری به چند دسته تقسیم‌بندی می‌نمایند:
- روش وزنی: قدیمی‌ترین روش در بیان استقامت لوله‌ها، روش وزنی است. این روش مورد تایید دو استانداردASTM و ASME می‌باشد. در این روش برای هر لوله با قطر اسمی تعریف شده، وزن معینی را به شکل استاندارد (STD) بیان کرده‌اند. زمانی که یک لوله در یک قطر اسمی به همان اندازه برابر قوی‌تر شود، XS گفته می‌شود و زمانی که لوله دو برابر قوی‌تر شود، لوله XXS گفته می‌شود.
- روش برنامه‌ای: این روش مورد تایید استاندارد ANSI است و عدد Schedule Number را می‌دهد. در این روش فشار عملی لوله را ۱۰۰۰ برابر و بر تنش مجاز لوله تقسیم کرده تا عدد اسکجول به دست بیاید.
- روش کدینگ: در این نوع ابتدا استاندارد معرفی و سپس گرید لوله بر اساس حداکثر تنش نقطه تسلیم معرفی می‌شود. طبق این روش لوله را با گریدهای زیر تعریف می‌کنند:
- X42
- X46
- X50
- X70
- U89
- U100
ضخامت لوله
به لبه لوله که به عبارتی فاصله بین دو قطر داخلی و بیرونی لوله است، ضخامت لوله گفته می‌شود. یکی از مباحثی که در مورد ضخامت لوله وجود دارد، نحوه نمایش آن است. برای بیان ضخامت لوله از روش‌های مختلفی استفاده می‌شود. جدید‌ترین روش عددی است به نام عدد اسکجول که توسط موسسه استاندارد آمریکا و طبق استاندارد ASME/ANSI B36. 10 M بیان می‌شود. این عدد پارامتری است برای ضخامت مختلف لوله‌ها و جایگزین روش وزنی شده است. این عدد در سال 1939 توسط موسسه استاندارد آمریکا معرفی شد و در ابتدا برای لوله‌های فولادی بیان گردید. معمولا اعداد اسکجول به شکل زیر بیان می‌شود:
Sch.No=۱۶۰-۱۴۰-۱۲۰-۱۰۰-۸۰-۶۰-۴۰-۳۰-۲۰-۱۰-۵
امروزه با وجود این روش انتخاب دقیق‌تر لوله بر مبنای عملکرد امکان‌پذیر شده است. در ایران به عدد اسکجول، رده لوله نیز گفته می‌شود که به وسیله فرمول زیر به دست می‌آید:
ID= OD – (2*W.T)
در این رابطهP فشار طراحی بر حسب PSI و S مقدار تنش تسلیم مواد تشکیل‌دهنده لوله است. هرگاه عدد اسکجول با حرفS نوشته شود، این‌گونه بیان می‌شود که جنس لوله فولادی است. فرمول دیگری نیز در این رابطه وجود دارد که فرمول سرانگشتی Sch.No نام دارد.
* در این فرمول ID قطر داخلی و WT ضخامت است.
قوانین Sch No
هرچه عدد Sch No بیشتر شود عدد ضخامت نیز بیشتر خواهد شد.
Sch. no = (1000 × P) / S
همانطور که مشاهده می‌شود درNPS یکسان هر چه عدد اسکجول زیادتر شود، ضخامت نیز بیشتر می‌شود.
A = (3 + ID) / WT
یکی دیگر از روش‌های تعیین ضخامت که در سال‌های قبل بیشتر استفاده می‌شد استفاده از سه واحد STD، XS و XXS است. در واقع این واحدها بعد از آن‌که عدد اسکجول به‌کار گیری شد کمتر مورد استفاده قرار گرفت اما این سه واحد را اگر با عدد اسکجول بخواهیم همسان‌سازی نماییم به این صورت خواهد بود که:
عدد اسکجول ۴۰ با واحد STD برابر ، عدد اسکجول ۸۰ با واحد XS و عدد اسکجول بالای ۱۶۰ با عدد XXS برابر خواهد بود.
NPS برای سایزهای مساوی و کوچکتر از ۱۰ اینچ، کلاسه‌های ضخامت STD و Sch40 برابر است.
در سایزهای NPS≤ ۸اینچ کلاسه‌های ضخامت XS و Sch ۸۰ یکسان هستند. برای شماره‌های بالاتر از ۸ اینچ همه پایپ‌های که گروه ضخامت آن‌ها XS است، دارای ضخامت ۱۲/۷ میلی‌متر خواهد بود.
