معرفی لوله و انواع آن
لوله و انواع آن به عنوان یکی از دیرپاترین و پرمصرف‌ترین اجزای مورد استفاده در صنعت و ساخت و ساز، همواره نقش مهمی در توسعه تمدن داشته‌اند. رد پای استفاده از لوله‌ها را می‌توان در تمدن‌های باستانی مصر و سومر یافت، جایی که از چوب و ساقه‌های گیاهان برای انتقال آب استفاده می‌شد.
در دنیای امروز، با پیشرفت صنایع، شاهد تنوع چشمگیری در تولید لوله‌های صنعتی و ساختمانی هستیم. این لوله‌ها، با ویژگی‌ها و کاربردهای متمایز، از روش‌های ساخت متفاوتی نیز برخوردارند.
مهندسان فعال در حوزه‌های صنعتی و تاسیساتی، لوله‌ها را بر اساس کاربرد، شکل، ابعاد و جنس مواد سازنده، به گروه‌های مختلفی تقسیم می‌کنند. هر نوع لوله برای استفاده در شرایط و مکان‌های خاصی طراحی شده است و توجه به این نکته، از اهمیت بالایی برخوردار است.
انتخاب صحیح نوع لوله، متناسب با نیازهای پروژه و محل مورد نظر، گامی اساسی در جهت افزایش کارایی و کاهش هزینه‌ها محسوب می‌شود. در این راستا، ما با ارائه یک بررسی جامع از انواع لوله‌ها، شما را در انتخاب مناسب‌ترین گزینه یاری خواهیم کرد.
هدف ما در این مقاله، ارائه اطلاعات کامل و دقیق در مورد انواع لوله، کاربردهای آن‌ها و فرآیند تولیدشان است.
دسته بندی لوله و انواع آن
لوله‌ها را می‌توان از جنبه‌های مختلفی دسته‌بندی کرد؛ از جمله جنس، اندازه، کاربرد و فرآیند تولید. با این حال، به طور کلی، لوله‌ها بر اساس جنس و مواد تشکیل‌دهنده به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند: لوله‌های فلزی و لوله‌های غیرفلزی.
لوله، استوانه‌ای توخالی است که اغلب دارای سطح مقطع دایره‌ای شکل بوده و برای انتقال مواد سیال (اعم از مایعات، گازها و حتی برخی مواد جامد ریز و پودری) به کار می‌رود. این محصول، عمدتاً از فلزات یا مواد پلاستیکی ساخته می‌شود و تولید آن، تابع استانداردهای بین‌المللی و ملی گوناگونی است. در نتیجه، قیمت و کیفیت لوله‌ها، بسته به نوع استاندارد و مواد به کار رفته در ساخت آن‌ها، متغیر خواهد بود.
شایان ذکر است که سطح مقطع لوله‌ها، الزاما دایره‌ای نیست و ممکن است به شکل مربع یا مثلث نیز باشد. با این حال، به دلیل سهولت حرکت مواد در لوله‌های استوانه‌ای، این نوع لوله‌ها از محبوبیت و کاربرد بیشتری در صنایع مختلف برخوردارند. در اصطلاح تخصصی، معمولاً برای نام‌گذاری لوله‌های با سطح مقطع دایره‌ای از واژه “pipe” و برای سایر اشکال، از واژه “tube” استفاده می‌شود. اما در اغلب نقاط جهان، واژه “pipe” (یا همان لوله) رایج‌تر است.
لوله‌ها در طیف گسترده‌ای از صنایع، از صنایع کوچک گرفته تا کارخانجات بزرگ، و همچنین در منازل و ساختمان‌ها کاربرد دارند. سیستم لوله‌کشی صنعتی مورد استفاده در صنایع، کارخانه‌ها و نیروگاه‌ها “piping” و سیستم لوله‌کشی ساختمانی، “plumbing” نامیده می‌شود.
در سیستم‌های لوله‌کشی صنایع مختلف، برای تکمیل مسیر و اتصال لوله‌ها از اتصالات گوناگونی مانند زانو و سه‌راهی استفاده می‌شود. این اتصالات می‌توانند به صورت قطعات مجزا تولید شده یا از طریق خم‌کاری و شکل‌دهی خود لوله ایجاد شوند. در هر صورت، اتصالات نقش حیاتی در سیستم لوله‌کشی ایفا می‌کنند و باید از کیفیت و استانداردهای لازم برخوردار باشند.
دسته‌بندی و تعیین مشخصات لوله‌ها به طور کلی بر اساس قطر آن‌ها صورت می‌گیرد. در این راستا، دو نوع قطر محاسبه می‌شود:
قطر خارجی ثابت (OD) و قطر داخلی لوله (ID).
به طور معمول، لوله‌ها با استانداردها، قطر و اندازه‌های معینی در صنایع تولید می‌شوند. با این وجود، در موارد خاص، لوله‌هایی با ابعاد و استانداردهای سفارشی نیز ساخته می‌شوند که در صنایع حساس و استراتژیک مانند نفت و پتروشیمی کاربرد دارند. قیمت این لوله‌ها، بسته به فرآیند ساخت و مواد اولیه مورد استفاده، متفاوت است. به عنوان مثال، قیمت لوله مانیسمان با لوله سیاه ساده فرق دارد.
در سطح جهانی، سیستم‌های متنوعی برای رده‌بندی لوله‌ها از جنبه‌های گوناگون نظیر ضخامت، فشار و وزن وجود دارد. در این میان، استاندارد ارائه شده توسط سازمان استاندارد آمریکا (ANSI) از اهمیت و کاربرد ویژه‌ای برخوردار است و بسیاری از مهندسان و تکنسین‌ها در سراسر جهان، از جمله در ایران، از این روش برای کلاس‌بندی لوله‌ها استفاده می‌کنند.
در این روش، درجه‌بندی لوله‌ها بر اساس میزان تحمل فشار آن‌ها صورت می‌گیرد و برای بیان این ویژگی، از واحدی به نام “schedule number” یا “عدد اسکجوئل” استفاده می‌شود که در واقع همان شماره رده‌بندی لوله است.
در صنعت، اسکجوئل لوله نشان‌دهنده مشخصات اساسی از جمله ضخامت، ابعاد و فشار قابل تحمل آن است.
یازده عدد اسکجوئل برای بیان ویژگی‌ها و رده‌بندی لوله‌ها در صنعت وجود دارد که عبارتند از: 5، 10، 20، 30، 40، 60، 80، 100، 120، 140 و 160.
فرمول محاسبه عدد اسکجوئل لوله‌ها به صورت زیر است و عدد حاصل، پس از گرد شدن، به عنوان یکی از اعداد یازده‌گانه فوق بیان می‌شود:
Schedule number=(1000)×(sp)
علاوه بر استاندارد ANSI، استانداردها و کلاس‌بندی‌های دیگری نیز برای لوله‌ها وجود دارد. با این حال، به طور کلی، لوله‌ها را بر اساس دسته‌بندی‌های زیر شناسایی و استفاده می‌کنند:
- لوله‌های استاندارد: مورد استفاده در لوله‌کشی ساختمان و سیستم‌های کم‌فشار.
- لوله‌های تحت فشار: مناسب برای انتقال مواد در شرایط فشار و دمای بالا.
- لوله‌های خطوط صنعتی: کاربرد در خطوط انتقال نفت و پتروشیمی.
در صنایع مختلف، جداول کاربردی برای انواع لوله‌ها از نظر شکل، سایز، قطر و سایر مشخصات طراحی شده است که انتخاب لوله مناسب را تسهیل می‌کند. جدول وزن لوله، یکی از پرکاربردترین این دسته‌بندی‌ها است. صرف‌نظر از نوع کاربرد و شرایط محیطی، رعایت استانداردهای لازم در تولید و استفاده از لوله‌ها، امری ضروری است تا از بروز خطرات و خسارات احتمالی در آینده پیشگیری شود.
لوله‌ها دارای انواع مختلفی هستند و دسته‌بندی‌های گوناگونی از نظر جنس، سایز، کاربرد و حتی فرآیند تولید برای آن‌ها تعریف شده است. با این حال، به طور کلی، لوله‌ها را بر اساس جنس و متریال سازنده تقسیم‌بندی و نام‌گذاری می‌کنند.
لوله‌ها به طور کلی به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند:
- لوله‌های فلزی
- لوله‌های غیرفلزی
هر یک از این دسته‌ها، انواع و اشکال مختلفی دارند که در ادامه، پرکاربردترین آن‌ها را بررسی خواهیم کرد.
لوله‌های فلزی
این گروه، همانطور که از نامشان پیداست، از انواع فلزات ساخته می‌شوند و شامل موارد زیر هستند:
- لوله فولادی
- لوله چدنی
- لوله مسی
لوله‌های فولادی
این دسته از لوله‌ها که از جنس آهن ساخته می‌شوند، را می‌توان به عنوان پرکاربردترین و متنوع‌ترین نوع لوله از نظر کاربرد و انواع مختلف در نظر گرفت. لوله‌های فولادی در انواع و کاربردهای متفاوتی تولید می‌شوند که مهم‌ترین آن‌ها عبارتند از:
- لوله گالوانیزه: این نوع لوله از ورق‌های فولادی ساخته می‌شود و به سه دسته سبک، متوسط و سنگین تقسیم می‌گردد. لوله‌های گالوانیزه، به دلیل استحکام بالا و مقاومت در برابر خوردگی، از ورق‌های سیاه و فولادی تولید می‌شوند و از دیرباز به عنوان یک لوله قابل اعتماد در سیستم‌های لوله‌کشی خانگی مورد استفاده قرار می‌گرفته‌اند.
- لوله مسی
لوله‌های مسی مقاومت بسیار بالایی در برابر خوردگی دارند و معمولاً در سیستم‌های لوله‌کشی آب مورد استفاده قرار می‌گیرند. قیمت این لوله‌ها معمولاً نسبت به لوله‌های پلاستیکی بیشتر است، اما کیفیت و دوام بالای آن‌ها این اختلاف قیمت را جبران می‌کند. لوله‌های مسی به دو دسته لوله‌های سخت (ثابت) و لوله‌های نرم (انعطاف‌پذیر) تقسیم می‌شوند. با توجه به کاربرد فراوان لوله‌های مسی، قیمت آن‌ها ممکن است نسبت به سایر انواع لوله بالاتر باشد، اما این قیمت در برابر کیفیت و طول عمر بالای آن‌ها، توجیه‌پذیر است.
- لوله داربستی
لوله‌های داربستی نوعی از لوله‌های فولادی هستند که برخلاف سایر انواع لوله، برای انتقال و جابجایی مواد به کار نمی‌روند. کاربرد اصلی این لوله‌ها در ساخت داربست‌های ساختمانی است. لوله‌های داربستی از مقاومت بالایی برخوردار بوده و طول عمر نسبتاً خوبی دارند. قیمت این لوله‌ها با توجه به کاربرد گسترده آن‌ها در صنعت ساختمان‌سازی، برای پیمانکاران حائز اهمیت است.
- لوله مانیسمان
لوله مانیسمان که به لوله‌های فولادی بدون درز نیز شناخته می‌شوند، از مستحکم‌ترین و مطمئن‌ترین انواع لوله برای انتقال مواد صنعتی به شمار می‌روند. ویژگی اصلی این لوله‌ها، روش تولید آن‌ها است که باعث می‌شود خطر نشت مواد در خطوط انتقال به حداقل برسد.
- لوله چدنی
لوله‌های چدنی با استفاده از روش ریخته‌گری تولید می‌شوند و از مقاومت و طول عمر مناسبی برخوردارند. این لوله‌ها بیشتر در سیستم‌های لوله‌کشی با فشار پایین مورد استفاده قرار می‌گیرند و در دسته لوله‌های صنعتی جای می‌گیرند.
فرآیند تولید لوله
به طور کلی، لوله‌ها معمولاً به دو روش اصلی تولید می‌شوند:
- لوله‌های بدون درز
- لوله‌های جوشکاری شده
لوله‌های بدون درز
در روش تولید بدون درز، همانطور که از نام آن پیداست، لوله‌ها فاقد هرگونه درز و اتصال هستند. در این روش، لوله از یک شمش فولادی گرد ساخته می‌شود. ابتدا شمش تحت فشار و حرارت بسیار بالا قرار می‌گیرد، سپس با استفاده از ابزارآلات خاص (مانند سمبه و قالب)، شمش سوراخ می‌شود. این شمش که اکنون به شکل یک استوانه درآمده است، تحت کشش و چرخش قرار می‌گیرد تا به شکل نهایی مورد نظر برسد. در مرحله بعد، مواد اسیدی مخصوصی بر روی تمام سطح لوله‌ها اعمال می‌شود و به این ترتیب، لوله بدون درز آماده می‌شود.
لوله‌های جوشکاری شده
روش پرکاربرد دیگر در تولید لوله‌های فلزی، استفاده از جوشکاری است. در این روش، ورق‌های فلزی خم و رول می‌شوند و سپس محل اتصال ورق با استفاده از جوشکاری به یکدیگر متصل و مهر و موم می‌شود. برای این منظور، ورق‌ها به اندازه‌های مشخص برش داده می‌شوند و با استفاده از غلطک‌های مخصوص، رول می‌شوند تا دو سر ورق در کنار یکدیگر قرار بگیرند. سپس، درز لوله در یک محیط خنثی شیمیایی جوش داده می‌شود. معمولاً، قسمت جوشکاری شده در این لوله‌ها، از نظر مقاومت، ضعیف‌ترین بخش محسوب می‌شود.
کاربردهای متنوع لوله‌ها
همانطور که اشاره شد، امروزه انواع مختلفی از لوله‌ها تولید و در زمینه‌های گوناگون مورد استفاده قرار می‌گیرند. این لوله‌ها در صنایع بزرگی مانند نفت و گاز، پتروشیمی، سیستم‌های لوله‌کشی شهری، کارخانه‌ها و صنعت ساختمان‌سازی کاربرد دارند. به طور کلی، می‌توان کاربردهای لوله‌ها را به شرح زیر دسته‌بندی کرد:
- انتقال مواد نفتی و محصولات پالایشگاهی
- خطوط انتقال آب
- سیستم‌های لوله‌کشی در کارخانه‌ها و واحدهای تولیدی
- سیستم‌های فاضلاب
- لوله‌کشی آب در منازل
سخن پایانی
لوله‌ها و سیستم‌های لوله‌کشی امروزه به بخش‌های حیاتی و جدایی‌ناپذیر زندگی و صنعت تبدیل شده‌اند، به گونه‌ای که بدون آن‌ها، تداوم زندگی مدرن با اختلال مواجه خواهد شد. در این مقاله تلاش شد تا شما با انواع لوله‌ها، کاربردها و ویژگی‌های آن‌ها آشنا شوید. لازم به ذکر است که انتخاب و استفاده از لوله‌ها برای کاربردها و مکان‌های مختلف، نیازمند دانش تخصصی در زمینه‌های مواد و تاسیسات است.
