اتصالات فلزی جوشی متداول ترین اتصالات لوله کشی است و در سایزهای بزرگتر از 2 اینچ بیشتر از سایر اتصالات مانند اتصالات ساکت ولد و اتصالات دنده ای استفاده می شوند. یک اتصال جوشی به نوعی طراحی و ساخته می شود که در سایت با استفاده از جوشکاری به لوله قابل اتصال باشد و در مواردی را از جمله تغییر جهت لوله،تغییر سایز لوله ، انشعاب گیری و مسدود کردن مسیر لوله مورد استفاده قرار گیرد. اتصالات جوشی در انتقال ایمن و کارای سیالاتی مثل نفت، گاز،بخار،محصولات شیمیایی و … در مسیرهای کوتاه و بلند ، جزئی از سیستم محسوب می شوند.
مطابقت آلیاژ و ابعاد اتصالات جوشی با لوله
- متریال و آلیاژ لوله باید با آلیاژ اتصالات جوشی مطابقت داشته باشد. ( به عنوان مثال لوله با استاندارد آلیاژی ASTM A106 GR.B باید به اتصالاتی با استاندارد ASTM A234 WPB و یا لوله با استاندارد ASTM A312 T304 به اتصالاتی با استاندارد ASTM A403 WP304 متصل شود).
- علاوه بر این ابعاد اتصالات جوشی باید با ابعاد لوله متصل به آن مطابقت کند. ( برای مثال یک لوله 6 اینچ رده 40 باید به اتصالات 6 اینچ رده 40 استفاده شود.)
سایر انواع اتصالات می تواند به صورت دنده ای یا ساکت ولد باشد.
مزایای اتصالات جوشی نسبت به سایر اتصالات
- اتصالات جوشی اتصالی قوی بین لوله و انواع اتصالات برقرار می کنند و در صورت اجرا به نحو صحیح، به ندرت دچار نشتی می شوند.
- افت فشار و اغتشاش جریان را به حداقل می رساند زیرا سطح اتصال بین لوله و اتصال جوشی سطحی یکنواخت است.
- به سرویس های دوره ای کوتاه مدت نیاز ندارد.
- متریال کمتری نسبت به سایر اتصالات از جمله اتصالات فلنج دار در ساخت اتصالات جوشی استفاده می شود و به همین دلیل نسبتا ارزان هستند.
تفاوت و مزایای اتصالات جوشی نسبت به فلنج ها جوشی چیست؟
- فلنج جوشی، لوله ها و تجهیزات را به وسیله ی پیچ و مهره به هم متصل می کند در حالی که اتصالات جوشی لوله ها را به وسیله جوشکاری به هم وصل میکنند.
- اتصالات جوشی به 10 تا 75 درصد متریال کمتر نسبت به اتصالات فلنجی نیاز دارند. که این بدین معناست اتصالات جوشی متریال و وزن کمتری داشته و همچنین هزینه کمتری دارند.
- ساختار جوشی این اتصالات آزادی عمل بیشتری را در طراحی شکل های مختلف اتصالات به ما می دهد و این اتصالات فضای کمتری را اشغال می کند و فشرده ترند و همچنین استحکام بیشتری دارند.
- اتصال جوشی سیال را به صورت بهینه انتقال می دهد، زیرا هیچگونه ناهمگونی در مسیر سیال ایجاد نمی کند. این اتصالات مقاومت اصطکاکی کمتری ایجاد می کند، افت فشار کمتری داشته و به همین ترتیب اغتشاشی در سیال رخ نمی دهد.
اتصالات مانیسمان جوشی چه نوع اتصالاتی هستند؟
اتصالات مانیسمان جوشی مستقیما از لوله مانیسمان ساخته می شوند. لوله مانیسمان با استفاده از اعمال فشار و گرماکاری مستقیما به شکل های مختلف مانند زانویی تبدیل می شود.
اتصالات مانیسمان هیچ گونه درز جوشی همراه خود ندارند. این ویژگی در انتقال سیال در شرایط بحرانی(فشار و دمای بالا) کاربرد دارد.
عدم وجود درز جوش در اتصالات مانیسمان به معنای ریسک کمتر و اختلال کمتر در انتقال سیال است. اتصالات معمول جوشی بسته به شکل،سایز و روش تولید معمولا از یک یا چند درز جوش ساخته می شوند.
اتصالات جوشی در کدام صنایع استفاده می شوند؟
اتصالات در هر کاربردی که تولید، مصرف و انتقال سیالات، گازها، مواد شیمیایی مورد نیاز باشد ، به کار می روند. صنایعی که اتصالات در آن استفاده می شود، گستره مختلفی دارد :
صنعت ساختمان: اتصالات جوشی در صنعت ساختمان و موتورخانه کاربرد گسترده ای دارد و در کنار لوله های سیاه درزدار و لوله های مانیسمان استفاده می شود.
سیستم های آتش نشانی: اتصالات جوشی در سیستم آتش نشانی ساختمان ها و مراکز تجاری استفاده می شود و در کنار اتصالات کلمپی و فلنجی کاربرد دارد.
صنایع مرتبط به انرژی: صنایع نفت و گاز شامل صنایع بالادستی (اکتشاف و تولید)، صنایع میانی (خطوط انتقال، ذخیره)، صنایع پایین دستی(پالایش محصولات، توزیع و فروش). نیروگاههای استفاده کننده از سوخت فسیلی یا نیروگاههای هسته ای. خطوط انتقال تامین کننده انرژی زمین گرمایی
صنایع غذایی و آشامیدنی: زنجیره های نگهداری محصولات غذایی، صنایع نوشیدنی و غذاهای یخ زده در دمای معین. دستگاههای آب شیرین کن و تبدیل آب دریا به آب آشامیدنی برای مناطق خشک و جزایر.
صنایع دارویی و بیوتکنولوژی ،صنایع تولید کاغذ و خمیر کاغذ، صنایع تولید پلاستیک و مواد ساختمانی نیز از سایر صنایع پرکاربرد برای اتصالات جوشی هستند.
اتصالات جوشی چگونه شناسایی و دسته بندی می شود؟
ابعاد اتصالات جوشی با قطر و ضخامت آن (schedule) اندازه گیری می شود. اتصالات همچنین بر اساس آلیاژ ساخته شده و درزدار یا بدون درز بودن نیز تعریف و دسته بندی می شوند.
اتصالات و لوله ها در نقاط مختلف دنیا در سایزهای مشابه ساخته می شوند اما تنها در روش برچسب گذاری فرق دارند. برای مثال استاندارد آمریکای شمالی NPS یا سایز نامی لوله نام دارد. استاندارد بین المللی نیز قطر نامی یا DN است.
استاندارد ابعادی اتصالات مانیسمان مطابق استاندارد ASME B16.9 تعیین می شود.
اتصالات با ½ NPS تا 12 اینچ قطر بیرونی بزرگتری از سایز نامی خود دارند و با افزایش رده ضخامتی یا SCHEDULE آنها قطر داخلیشان کوچکتر می شود.
همچنین برای اتصالات مانیسمان با سایز نامی 14 و بزرگتر، قطر بیرونی دقیقا برابر با سایز نامی آنها است و با افزایش SCHEDULE قطر داخلی آنها کاهش می یابد.
Schedule در اتصالات مانیسمان چه مفهومی دارد؟
- عبارت Schedule به طور مخفف Sch نشان داده می شود و مطابق استاندارد آمریکایی نشان دهنده ی ضخامت لوله می باشد. هر چه Schedule بیشتر باشد ضخامت لوله نیز بیشتر می شود و می تواند فشار و دمای بیشتری را تحمل کند.
- ضخامت اتصالات مانیسمان مشابه لوله های مانیسمان و با استفاده از استاندارد ابعادی ASME B36.10 بدست می آید.
- هر چه SCHEDULE اتصالات بیشتر باشد، متریال بیشتری در ساخت آن استفاده می شود و بالطبع هزینه بیشتری برای خرید و نصب دارد.
چرا اتصالات گاهی از لوله هایی که به آن متصل می شوند ضخیم تر هستند؟
- اتصالات معمولا بنا به الزامات کاربردی و شرایط تولید، ضخامتی بیشتر از لوله های متصل به آن دارند.
- بر اساس شکل اتصالات، تنش های وارده بر آن کاملا متفاوت با تنش های وارد برلوله است. استفاده از متریال بیشتر و به دنبال آن ضخامت بیشتر می تواند جبرانی بر تنش های بیشتر وارد شده بر اتصالات فلزی باشد.
چرا یک متریال خاص یا رده ضخامتی خاص برای اتصالات انتخاب می کنیم؟
- انتخاب متریال ،آلیاژ و SCHEDULE توسط مهندسان طراح صورت می گیرد و بر اساس هزینه تمام شده و الزامات کیفی انجام می شود.
- مهندسان عوامل کلیدی مربوط به شرایط عملکرد و محیط را در انتخاب مشخصات فنی تولید اتصالات لحاظ می کنند .از جمله : فشار، دما، خوردگی، لرزش و ارتعاش سیستم و …
- متریال آلیاژی اتصالات همچنین باید از لحاظ شیمیایی با متریال لوله مطابقت کند که هم برای جوشکاری مشکلی پیش نیاید و هم از خوردگی داخلی سیستم جلوگیری شود.
- و در نهایت هزینه متریال مختلف با یکدیگر متفاوت است.
ابعاد و آلیاژهای اتصالات جوشی
اتصالات جوشی در گستره ابعادی متنوعی (ترکیب های مختلفی از قطر بیرونی و ضخامت های مختلف) و آلیاژهای مختلفی (که متداول ترین آن عبارتند از ASTM A234 WPB برای اتصالات فولادی کربن استیل، ASTM A403 WP304 & WP316 برای اتصالات استنلس استیل ، ASTM A815 برای اتصالات دوپلکس و سوپر دوپلکس)
کاربرد اتصالات جوشی کربن استیل و اتصالات استنلس استیل
اتصالات جوشی کربن استیل برای خطوط انتقال و فرآیندی در صنایع نفت و گاز و نیروگاهی متداولا استفاده می شود. اتصالات استنلس نیز برای کاربردهای که موضوع خوردگی در آن مهم است(مانند صنایع غذایی و دارویی) استفاده می شود.
بر اساس کاربردهای مختلف سطوح داخلی و خارجی اتصالات جوشی با متریال مختلف پوشش داده می شود.
اتصالات جوشی مانیسمان در مقابل اتصالات جوشی درزدار
اتصالات جوشی در دو دسته اتصالات جوشی بدون درز یا مانیسمان و اتصالات درزدارموجود هستند. (اتصالات بدون درز تا سایز 24 اینچ تولید می شوند و اتصالات درزدار تا سایزهای بزرگتر از 24 اینچ نیز تولید می شوند)
اتصالات مانیسمان بدون درز از لوله های بدون درز ساخته می شوند و با استفاده از فرآیندهای گرماکاری به شکل های اتصالات در می آیند.
اتصالات مانیسمان درز جوشی ندارند و در شرایطی با دما و فشار بالا کاربرد دارد. نبود درز جوش در اتصالات مانیسمان تضمینی بر مقاومت بالا، دوام بیشتر و عملکرد فیزیکی بهتر این اتصالات است.
اتصالات جوشی درزدار بر حسب ابعاد و شکل مورد نظر و فرآیند تولید از یک تا چند درز جوش دارند
استانداردهای اتصالات جوشی
استاندارد ASME B16.9 ، ASME B16.28 مشخصات و تلرانس ابعادی اتصالات مانیسمان جوشی را نشان می دهد. همچنین استاندارد ASME B16.25 شرایط آماده سازی انتهای اتصالات جوشی به منظور جوشکاری را تعیین می کند. استاندارد ASME B16.49 نیز جزئیات نامگذاری را نشان می دهد.