لوله: انواع، کاربردها و مزایای لوله‌های فلزی

لوله‌ها یکی از اجزای اساسی در صنعت و ساختمان‌سازی هستند که به دلیل ویژگی‌های خاص خود، در انواع مختلفی تولید می‌شوند. در این مقاله به بررسی انواع لوله‌ها، کاربرد لوله‌های فلزی و مزایای آن‌ها خواهیم پرداخت. همچنین به بررسی لوله فولادی سیاه درزدار، لوله گالوانیزه و لوله مانیسمان (فولادی بدون درز) خواهیم پرداخت.

انواع لوله

لوله‌ها به طور کلی به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند: لوله‌های فلزی و لوله‌های غیر فلزی. لوله‌های فلزی خود به چند نوع مختلف تقسیم می‌شوند که شامل لوله‌های فولادی، لوله‌های مسی، لوله‌های آلومینیومی و لوله‌های گالوانیزه می‌باشند. در اینجا به بررسی لوله‌های فلزی خواهیم پرداخت.

1. لوله فولادی سیاه درزدار

لوله فولادی سیاه درزدار یکی از پرکاربردترین انواع لوله‌های فلزی است که به دلیل قیمت مناسب و مقاومت بالا در برابر فشار و دما، در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. این لوله‌ها از ورق‌های فولادی تولید می‌شوند که پس از شکل‌گیری، درز آن‌ها جوش داده می‌شود. لوله‌های سیاه درزدار معمولاً در سیستم‌های آب‌رسانی، نفت و گاز و همچنین در ساخت سازه‌های فلزی استفاده می‌شوند.

2. لوله گالوانیزه

لوله گالوانیزه نوعی لوله فولادی است که با پوشش روی (زینک) پوشانده شده است. این پوشش باعث می‌شود که لوله در برابر زنگ‌زدگی و خوردگی مقاوم‌تر باشد. لوله‌های گالوانیزه به طور معمول در سیستم‌های آب‌رسانی، تأسیسات ساختمانی و صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. یکی از مزایای اصلی این لوله‌ها، طول عمر بالای آن‌ها در مقایسه با لوله‌های غیر گالوانیزه است.

3. لوله مانیسمان (فولادی بدون درز)

لوله مانیسمان یا لوله فولادی بدون درز، نوعی لوله است که بدون هیچ‌گونه درزی تولید می‌شود. این لوله‌ها به دلیل فرآیند تولید خاص خود، دارای استحکام و مقاومت بالایی هستند و معمولاً در صنایع نفت و گاز، پتروشیمی و دیگر صنایع سنگین مورد استفاده قرار می‌گیرند. لوله‌های مانیسمان به دلیل عدم وجود درز، کمتر در معرض خطر نشتی و شکستگی قرار دارند.

کاربرد لوله‌های فلزی

لوله‌های فلزی به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد خود، در صنایع مختلف کاربردهای فراوانی دارند. برخی از این کاربردها عبارتند از:

1. سیستم‌های آب‌رسانی: لوله‌های گالوانیزه و فولادی سیاه درزدار به طور گسترده در سیستم‌های آب‌رسانی شهری و صنعتی استفاده می‌شوند.

2. نفت و گاز: لوله‌های مانیسمان به دلیل مقاومت بالا در برابر فشار و دما، در خطوط انتقال نفت و گاز مورد استفاده قرار می‌گیرند.

3. ساخت و ساز: لوله‌های فولادی در ساخت سازه‌های فلزی، اسکلت ساختمان‌ها و همچنین در تأسیسات ساختمانی کاربرد دارند.

4. صنایع پتروشیمی: لوله‌های فولادی به دلیل مقاومت در برابر مواد شیمیایی، در صنایع پتروشیمی و تولید مواد شیمیایی استفاده می‌شوند.

5. سیستم‌های گرمایش و سرمایش: لوله‌های فلادی در سیستم‌های گرمایش مرکزی و تهویه مطبوع به کار می‌روند.

مزایای لوله‌های فلزی

لوله‌های فلزی به دلیل ویژگی‌های خاص خود، مزایای زیادی دارند که در ادامه به برخی از آن‌ها اشاره می‌کنیم:

1. مقاومت بالا: لوله‌های فلزی به ویژه لوله‌های مانیسمان و فولادی سیاه درزدار دارای مقاومت بالایی در برابر فشار و دما هستند.

2. طول عمر بالا: لوله‌های گالوانیزه به دلیل پوشش روی، دارای طول عمر بالایی هستند و کمتر در معرض زنگ‌زدگی قرار می‌گیرند.

3. قابلیت بازیافت: لوله‌های فلزی به راحتی قابل بازیافت هستند و این امر به حفظ محیط زیست کمک می‌کند.

4. قیمت مناسب: در مقایسه با برخی از لوله‌های غیر فلزی، لوله‌های فلزی معمولاً قیمت مناسبی دارند و این امر باعث می‌شود که در پروژه‌های مختلف اقتصادی‌تر باشند.

5. نصب آسان: لوله‌های فلزی به راحتی نصب می‌شوند و این امر باعث کاهش زمان و هزینه‌های پروژه می‌شود.

مشخصات لوله چگونه نمایش داده می‌شود؟

در نقشه‌های پایپینگ، مشخصات لوله به صورت کدی شامل اعداد و حروف نمایش داده می‌شود، مانند مثال زیر:

`10” – P – C – 0006 – EA21`

این کد برای تشخیص قطر اسمی (عدد سمت چپ)، نوع سیال عبوری، محل قرارگیری لوله، ترتیب اجرایی و الزامات لوله‌کشی استفاده می‌شود. قطر اسمی لوله برای سفارش آن کافی نیست. بنابراین، در زمان سفارش، ابعاد معمولاً به این صورت بیان می‌شوند:

`1'' SCH 40 x 20'`

عدد اول (`1''`)، اندازه اسمی لوله، عدد دوم (`40`)، عدد اسکجول و عدد سوم (`20'`)، طول لوله را نشان می‌دهد. تعیین این اعداد هنگام طراحی و سفارش، با استفاده از استاندارد سایز لوله‌ها انجام می‌گیرد. برخی از علامت‌های اختصاری معرف مشخصات سایز لوله‌ها در استانداردهای مختلف عبارتند از:

- **NPS**: اندازه اسمی لوله
- **DN**: قطر اسمی لوله
- **ID**: قطر داخلی لوله
- **OD**: قطر خارجی لوله
- **SCH**: عدد اسکجول یا ضخامت دیواره لوله
- **STD**: ضخامت دیواره استاندارد یا لوله با وزن استاندارد
- **XS**: لوله سنگین
- **XXS**: لوله فوق سنگین

همان‌طور که مشاهده می‌شود، قطر و ضخامت دیواره لوله‌ها از مهم‌ترین مشخصات این قطعات هستند. به همین دلیل، استاندارد سایز لوله‌ها با استفاده از این دو کمیت، انواع لوله‌های مناسب برای کاربری‌های مختلف را معرفی می‌کند.

کاربرد استاندارد سایز لوله‌ها

استاندارد سایز لوله‌ها در انتخاب لوله‌های مناسب برای اجرای تاسیسات مکانیکی ساختمان کاربرد گسترده‌ای دارد. لوله‌های تاسیسات باید قادر به تحمل فشار سیالات عبوری باشند. این موضوع به جنس، قطر و ضخامت دیواره لوله مربوط می‌شود. طراحی ابعاد مورد نیاز برای مقاومت در برابر فشار عملیاتی و انتخاب ابعاد بر اساس استانداردهای موجود، مواردی هستند که در مبحث چهاردهم مقررات ملی ساختمان بررسی می‌شوند.

سایز استاندارد لوله‌ها چیست؟

استانداردهای سایز لوله‌ها به عنوان مبنایی برای طراحی و انتخاب لوله‌هایی با ابعاد مناسب به منظور عملکرد بهینه در کاربردهای مختلف (مانند پتروشیمی، تأسیسات ساختمانی و غیره) استفاده می‌شوند. چندین استاندارد مختلف برای سایز لوله‌ها وجود دارد، اما اغلب ساخت و نصب لوله‌ها در سیستم‌های پایپینگ بر اساس استاندارد B31 انجمن مهندسان مکانیک آمریکا (ASME) انجام می‌گیرد.

برخی از معروف‌ترین استانداردهای سایز لوله‌ها عبارتند از:

- **ASME**
- B36.10: استاندارد برای لوله‌های فولادی جوشکاری‌شده و بدون درز (فشار بالا و پایین)
- B36.19: استاندارد برای لوله‌های فولاد ضد زنگ جوشکاری‌شده و بدون درز (فشار بالا و پایین)

- **ASTM**
- A53: استاندارد برای لوله‌های فولادی گالوانیزه، جوشکاری‌شده و بدون درز
- A106: استاندارد برای لوله‌های فولاد کربنی، جوشکاری‌شده و بدون درز (فشار بالا)
- A333: استاندارد برای لوله‌های فولاد کربنی، جوشکاری‌شده و بدون درز (فشار پایین)

- **ANSI / API 5L**: استاندارد برای لوله‌های فولادی جوشکاری‌شده و بدون درز جهت انتقال نفت و گاز

هنگام انتخاب استاندارد سایز لوله، باید به جنس مواد، روش ساخت و شرایط عملیاتی توجه داشت. در بخش‌های بعد، مهم‌ترین پارامترهای مربوط به لوله و نحوه تعیین آن‌ها در استانداردهای سایز لوله‌ها توضیح داده می‌شود.

قطر اسمی لوله چیست؟

قطر اسمی (Nominal Diameter)، که با علامت اختصاری DN نمایش داده می‌شود، معادلی برای NPS در سیستم‌های اروپایی و بین‌المللی است. واحد اندازه‌گیری DN میلی‌متر است. در جدول زیر، مقادیر استاندارد سایز لوله‌ها در سیستم‌های بریتانیایی و متریک آورده شده است.

روش وزنی چیست؟

در سیستم IPS، ضخامت لوله‌ها با توجه به وزن واحد طول (کیلوگرم بر متر) مشخص می‌شد. بر این اساس، ضخامت لوله‌ها به سه دسته تقسیم می‌شد: S یا STD (دیواره استاندارد)، XS (دیواره ضخیم) و XXS (دیواره با ضخامت مضاعف). برخی لوله‌ها بر اساس یکی از این دسته‌ها تولید می‌شدند و برخی دیگر مطابق با دو یا سه کلاس وزنی مختلف ساخته می‌شدند. پس از معرفی سیستم‌های NPS و DN، عدد اسکجول جایگزین روش وزنی شد؛ اما این روش همچنان برای تعیین ضخامت برخی لوله‌ها به کار می‌رود.

در جدول زیر، نمونه‌ای از استاندارد سایز لوله‌ها (با انتهای صاف) طبق استاندارد ASTM A53 آورده شده است. توجه داشته باشید که در این مثال، برای لوله‌ای با قطر اسمی DN 25 و ضخامت اسمی 4.24 میلی‌متر کلاس وزنی خاصی تعریف نشده است، اما این لوله با اسکجول 160 مشخص می‌شود.

روش بیان ضخامت لوله با عدد اسکجول چگونه است؟

**عدد اسکجول** (Pipe Schedule) استانداردی است که برای تعیین و نمایش ضخامت اسمی دیواره لوله‌ها به کار می‌رود. در سال 1927، موسسه استانداردهای ملی آمریکا (ANSI) سیستم عدد اسکجول را برای نمایش ضخامت دیواره لوله‌ها معرفی کرد. این عدد در جداول استاندارد معمولاً با علامت اختصاری "SCH" نشان داده می‌شود. برخلاف روش وزنی، اسکجول محدوده وسیع‌تری برای تعیین ضخامت ارائه می‌دهد.

**محدوده عدد اسکجول**
عدد اسکجول نمایانگر نسبت تقریبی فشار عملیاتی به تنش مجاز دیواره لوله است، اما تنها به عنوان شاخص ضخامت لوله استفاده می‌شود. عدد اسکجول از 5 تا 160 متغیر است و هرچه این عدد بزرگ‌تر باشد، ضخامت لوله بیشتر خواهد بود. در برخی موارد، همراه با عدد اسکجول از عبارات اختصاری روش وزنی نیز برای بیان دقیق‌تر نوع لوله استفاده می‌شود. جدول زیر نمونه‌ای از استاندارد سایز لوله‌ها (فولاد ضد زنگ) بر اساس استاندارد ASME B36.19 را نشان می‌دهد.

استاندارد سایز لوله‌های مسی

لوله‌های مسی یکی از پرکاربردترین انواع لوله‌ها در سیستم‌های حرارتی و تهویه مطبوع هستند. استاندارد سایز این لوله‌ها در کشورهای مختلف ممکن است تفاوت‌هایی داشته باشد. جدول زیر، سایز استاندارد لوله‌های مسی را نشان می‌دهد. ضخامت دیواره این لوله‌ها با چهار علامت مختلف مشخص می‌شود: K (برچسب سبز)، L (برچسب آبی)، M (برچسب قرمز) و DWV (برچسب زرد).

اطلاعات دقیق‌تر درباره سایز استاندارد لوله‌های مسی بدون درز در استاندارد 19722 ایران موجود است.

استاندارد سایز لوله‌های استیل

در بخش‌های قبلی، استانداردهای مختلف برای تعیین سایز لوله‌های فولادی معرفی شد. جدول زیر، نمونه‌ای از سایز استاندارد لوله‌های فولادی معمولی با عدد اسکجول 40 را نمایش می‌دهد.

استاندارد ملی شماره 396 ایران مرجع مناسبی برای پیدا کردن انواع استانداردهای مربوط به مشخصات و ابعاد لوله‌های فولادی است.

استاندارد سایز لوله‌های برق

در نصب تاسیسات الکتریکی، کابل‌های برق از درون لوله‌های مخصوص عبور داده می‌شوند. این لوله‌ها انواع مختلفی دارند و تولید هرکدام بر اساس استاندارد خاص خود صورت می‌گیرد. به عنوان مثال، لوله‌های فلزی صاف دایره‌ای که برای کابل‌های برق استفاده می‌شوند، مشخصات خاصی دارند که در استانداردهای مربوطه تعریف شده است.

نتیجه‌گیری

لوله‌ها به عنوان یکی از اجزای اساسی در صنعت و ساختمان‌سازی، نقش بسیار مهمی ایفا می‌کنند. انواع مختلف لوله‌های فلزی مانند لوله فولادی سیاه درزدار، لوله گالوانیزه و لوله مانیسمان هر کدام دارای ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود هستند. با توجه به مزایای فراوان لوله‌های فلزی، این نوع لوله‌ها همچنان در صنایع مختلف مورد توجه قرار دارند و به عنوان یکی از گزینه‌های اصلی در پروژه‌های مختلف شناخته می‌شوند.