استاندارد سایز لوله ها و نحوه بیان ضخامت لوله

استاندارد سایز لوله ها مبنای طراحی و سفارش لوله های مورد نیاز برای اجرای سامانه های لوله کشی یا پایپینگ است. سایز، به عنوان یک اصطلاح کلی اشاره به قطر، ضخامت دیواره و طول لوله می کند . در این مقاله ضمن تعریف مفاهیم ابتدایی به نحوه بیان قطر و ضخامت بر اساس استاندارد سایز لوله ها خواهیم پرداخت .

لوله چیست ؟

لوله (Pipe) ، یک قطعه توخالی استوانهای و مقاوم در برابر فشار است که به منظور انتقال مایعات، گازها، مواد دوغابی و ذرات جامد ریز مورد استفاده قرار میگیرد. لوله ها از قطعات لازم برای اجرای سیستم های لوله کشی صنعتی پایپینگ و تاسیساتی هستند. برخی از علامت های معرف مشخصات سایز لوله ها در استاندارد های مختلف عبارت هستند از:

همان طور که مشاهده میکنید، قطر و ضخامت دیواره لوله ها از مهمترین مشخصات معرف این قطعات هستند. از اینرو، استاندارد سایز لوله ها با استفاده از این دو کمیت، به معرفی انواع لوله های مناسب برای کاربریهای مختلف میپردازند.

اندازه لوله آهنی (Iron Pipe System)IPS

یکی از روش های قدیمی برای تعیین استاندارد سایز لوله ها است که قطر داخلی را نمایش میدهد. این روش در اوایل قرن 19 میلادی تا اواسط قرن 20 میلادی به طور گسترده مورد استفاده قرار میگرفت. البته IPS هنوز هم به عنوان استاندارد سایز لوله ها در برخی از صنایع نظیر تولید لوله های PVC و همچنین خواندن نقشه های قدیمی لوله کشی کاربرد دارد.

اندازه لوله بر اساس قطر داخلی یا خارجی

بر اساس روش اندازه لوله آهنی (Iron Pipe System) (IPS) به سه گروه تقسیم بندی می شوند :

الف) وزن استاندارد – Standard Weigh ( STD)

ب) لوله سنگین – Extra – Strong (XS)

پ) لوله فوق سنگین – Double Extra-Strong ( XXS)

با گذشت زمان، استاندارد IPS با استاندارد اندازه لوله مسی   (Tube Size Copper)یا به اختصار ” CTS ” ادغام شد. در دوران رواج روش IPS ، لوله ها به صورت قطعات نیمه استوانهای ساخته و جوشکاری میشدند. به همین دلیل، قطر داخلی لوله های ساخته شده مطابق با این روش ، با مقادیر معرفی شده در استانداردهای مدرن تفاوت داشت . در مجموع، استاندارد سایز لوله ها مطابق با IPS را میتوان به عنوان یک عدد تخمینی از قطر داخلی لوله در نظر گرفت. با پیشرفت تکنولوژی ساخت، استاندارد سایز لوله ها تغییر کرد.

ولی امروزه سایز بندی لوله ها بر اساس :

الف) قطر اسمی – (Nominal Diameter) یا قطر لوله (Pipe Bore)

ب) ضخامت لوله یا اسکجول (Pipe Schedule)

پیشنهاد مطالعه: دامنه مسئولیت طراح ،ناظر و مجری در لوله کشی گاز با فشار 2 الی 60 پوند

قطر اسمی چیست؟

اندازه اسمی لوله (Nominal Pipe Size) ، عددی است که به منظور نمایش قطر لولهها در روش یکاهای بریتانیایی )بر حسب اینچ( مورد استفاده قرار میگیرد . علامت اختصاری این عدد در استاندارد سایز لوله ها ) (PSN)  می باشد. عبارت (  اسمی-Nominal)  در عنوان اندازه اسمی لوله، عمومی بودن مفهوم این عدد )عدم مشخص بودن نوع لوله( و بدون بعد بودن آن را نمایش میدهد

اما گزینش (ND) یک واحد استاندارد و متریک است .

قطر اسمی (Nominal Diameter) یا ( Nominal Pipe Size) (NPS) معمولا در آمریکا و (ND) در اروپا مورد استفاده قرار می گیرند . این قطر همانطور در تصویر ملاحظه می کنید یک قطر فرضی است که نه قطر بیرونی و نه قطر داخلی را نشان می دهد .

یک لوله فولادی با اندازه اسمی 2 اینچ میتواند انواع مختلفی داشته باشد. با این وجود، قطر خارجی تمام لولههای دارای اندازه اسمی 2 اینچ برابر با 2.375 اینچ (60.3 میلیمتر) است. در این شرایط می توان قطر های داخلی این لوله متفاوت باشند .

از سایز” 8 / 1 تا ” 12 مشخص عددی این نوع لوله ها نه قطر بیرونی (OD)و نه قطر داخلی ( ID) هستند بلکه یک قطر فرضی می باشد .

مهم : NPS همان NB یا ND است

NPS = NB = ND

و معمولا از هر دو اینها برای شناسایی لوله های استفاده می شود. در این ساختار هویتی NB یا DN بر حسب واحد میلیمتر است اما همانطور قبلا بدان اشاره داشتیم NPS بر حسب واحد اینچ می باشد.

به عنوان مثال :

2” NPS = DN 50

8” NPS = DN 200

اما ازسایز 14 “ NPS به بعد قطر بیرونی لوله همان قطر اسمی لوله بر اساس DN یا NB می باشد

سکجول یا Schedule چیست؟

بی شک فقط بیان قطر لوله برای سفارش دادن لوله مورد نظر کافی نیست. از اینرو، در جداول استاندارد سایز لوله ها علاوه بر قطر، ضخامت نیز بیان میشود. روشهای مختلفی برای بیان ضخامت لوله وجود دارد که از شناخته شدهترین آنها میتوان به روش وزنی و روش عدد اسکجول اشاره کرد. در ادامه، نحوه بیان ضخامت لوله با استفاده از هر یک از این روشها را توضیح میدهیم. همانطور که قبلا بدان اشاره کردیم در روش IPS ، ضخامت لوله ها بر اساس وزن واحد لوله )کیلوگرم بر متر( بیان میشد.

بر اساس روش اندازه لوله آهنی (Iron Pipe System) (IPS) به سه گروه تقسیم بندی می شوند :

الف) وزن استاندارد – Standard Weigh ( STD)

ب) لوله سنگین – Extra – Strong (XS)

پ) لوله فوق سنگین – Double Extra-Strong ( XXS) برخی از لولهها با توجه به یکی از این گروهها و برخی دیگر مطابق با دو یا سه کلاس وزنی تولید میشدند. با معرفی روش NPS و DN ، عدد اسکجول جای خود را به روش وزنی داد. البته روش وزنی به طور کامل منسوخ نشد. این روش هنوز هم برای بیان ضخامت در برخی از لوله ها ذمورد استفاده قرار میگیرد. جدول زیر، نمونهای از استاندارد سایز لوله ها )با انتهای صاف( را بر اساس استاندارد ASTM A53 نمایش میدهد.

بیان ضخامت لوله به روش عدد اسکجول چگونه است؟

اسکجول لوله (Pipe Schedule) ، استانداردی است که به منظور اندازهگیری و نمایش ضخامت اسمی دیواره لوله مورد استفاده قرار میگیرد. در سال 1927 میلادی 1306) شمسی(، موسسه استانداردهای ملی آمریکا (ANSI) ،روشی ی را با عنوان عدد اسکجول برای نمایش ضخامت دیواره لوله ارائه کرد. عدد اسکجول در جداول استاندارد معمولا با علامت اختصاری SCH نمایش داده میشود. برخلاف روش وزنی، عدد اسکجول دارای محدوده گسترده تری است.

بررسی یک مثال :

محدویت عدد اسکجول

عدد اسکجول، بیانگر مقدار تقریبی نسبت فشار عملیاتی به تنش مجاز دیواره لوله است. با این وجود، این عدد، فقط برای نمایش کلاس ضخامت لوله مورد استفاده قرار میگیرد. محدوده عدد اسکجول از 5 تا 160 تغییر میکند. هر چه این عدد بزرگتر باشد، ضخامت لوله بیشتر خواهد بود. در برخی از موارد، در کنار عدد اسکجول از عبارات اختصاری روش وزنی نیز برای بیان دقیقتر نوع لوله استفاده میشود. جدول زیر، نمونهای از استاندارد سایز لوله ها )فولاد ضد زنگ( بر اساس استاندارد ASME B36.19 را نمایش میدهد.

سکجول بر اساس معادله ضخامت بارلو (Barlow) می باشد

که در این معادله:                عدد اسکجول=1000*P/S

 P فشار عملیاتی یا ( Service Pressure ) به واحد Psi است S تنش مجاز در دیواره لوله یا (Allowable Stress) به واحد Psi است. متداولترین لوله های مورد استفاده در تاسیسات ساختمان دارای عدد اسکجول 40 و 80 هستند. البته برخی از لوله های مورد استفاده در کارخانههای فرآیندی، خدمات شهری و پروژه های عمرانی از لوله هایی با عدد اسکجول بالاتر نیز استفاده میکنند. هر چه فشار اعمال شده بر دیواره لوله بیشتر باشد، عدد اسکجول مورد نیاز نیز بیشتر خواهد بود.

اسکجول لوله های فولادی

اسکجول لوله های فولادی را بر اساس ASME B36.19 با پسوند “ S”مشخص می کنند، لذا:

منابع:

HVAC be professional

فرادرس

Hard Hat Engineer

پیشنهاد مطالعه: مبحث هفدهم-مشخصات مواد و مصالح مصرفی،برآورد،طراحی و انتخاب مصالح سیستم لوله کشی گاز