لوله های مانیسمان، از نوع لوله های بدون درز هستند که از مقاطع فولادی توخالی و بدون هیچ گونه جوش در طول، تولید می‌شوند. این لوله ها به دلیل استحکام بالا، مقاومت در برابر خوردگی و فشار، در صنایع مختلف از جمله نفت و گاز، پتروشیمی، نیروگاهی، آب و فاضلاب کاربرد گسترده ای دارند. در ابن مقاله نحوه محاسبه ضخامت لوله های مانیسمان و عوامل موثر بر قیمت لوله های مانیسمان را بررسی می‌کنیم.
ضخامت لوله های مانیسمان
یکی از پارامترهای مهم در طراحی و انتخاب لوله های مانیسمان، ضخامت آن است. ضخامت لوله باید به گونه ای باشد که بتواند فشار و تنش های داخلی و خارجی را تحمل کند.
برای مطالعه بیشتر یخوانید: لوله مانیسمان اهواز
عوامل موثری که بر ضخامت لوله های مانیسمان اثر میگذارند عبارتند از:
- فشار سیال: اولین و مهم ترین عامل در تعیین ضخامت لوله، فشار سیالی است که در داخل آن جریان دارد. هر چه فشار سیال بیشتر باشد، ضخامت لوله نیز باید بیشتر باشد.
- قطر لوله: به طور کلی، هر چه قطر لوله بیشتر باشد، ضخامت آن نیز باید بیشتر باشد.
- جنس لوله: جنس لوله، خواص مکانیکی آن مانند مقاومت کششی و تسلیم را تعیین می کند. لوله های با جنس های مختلف، ضخامت های متفاوتی برای تحمل فشارهای مشابه دارند.
- دمای سیال: دمای سیال می تواند بر خواص مکانیکی لوله و ضخامت مورد نیاز آن تاثیر بگذارد.
- عمق دفن لوله: در لوله هایی که در زیر زمین دفن می شوند، ضخامت لوله باید به گونه ای باشد که بتواند وزن خاک و سایر بارهای خارجی را تحمل کند.
- استاندارد لوله: استانداردهای مختلف لوله های مانیسمان، الزامات و ضخامت های متفاوتی را برای کاربردهای مختلف ارائه می دهند.
روش های محاسبه ضخامت لوله های مانیسمان
- فرمول های تجربی: برای محاسبه ضخامت لوله های مانیسمان می توان از فرمول های تجربی مختلفی استفاده کرد. این فرمول ها به طور کلی بر اساس پارامترهایی مانند فشار سیال، قطر لوله، جنس لوله و رده لوله ارائه می شوند.
- نرم افزارهای کامپیوتری: نرم افزارهای کامپیوتری مختلفی برای محاسبه ضخامت لوله های مانیسمان وجود دارند. این نرم افزارها با در نظر گرفتن پارامترهای مختلف، ضخامت دقیق لوله را محاسبه می کنند.
- استانداردهای لوله: استانداردهای مختلف لوله های مانیسمان، جداول و نمودارهایی را برای تعیین ضخامت لوله بر اساس پارامترهای مختلف ارائه می دهند.
بیشتر بخوانید: راهنمای خرید لوله مانیسمان
فرض کنید می خواهیم ضخامت لوله مانیسمان با قطر خارجی 100 میلی متر و رده 40 را برای تحمل فشار 100 بار محاسبه کنیم. روش هایی که برای اندازه گیری ضخامت لوله مانیسمان استفاده می‌شود موارد زیر است:
روش اول: استفاده از فرمول تجربی
فرمول تجربی یک معادله تقریبی است که برای تخمین یک کمیت فیزیکی یا شیمیایی بر اساس پارامترهای دیگر استفاده می‌شود. این فرمول‌ها معمولاً از طریق آزمایش و خطا یا بر اساس مدل‌های نظری ساده به دست می‌آیند.
فرمول تجربی برای محاسبه ضخامت لوله های مانیسمان رده 40:
t = P * D / 2 * S * E
- t: ضخامت لوله (میلی متر)
- P: فشار سیال (بار)
- D: قطر خارجی لوله (میلی متر)
- S: تنش مجاز لوله (مگاپاسکال)
- E: ضریب کارایی جوش (معمولاً 0.85)
با جایگذاری مقادیر در فرمول فوق، داریم:
t = 100 * 100 / 2 * 230 * 0.85 = 2.17 میلی متر
روش دوم: استفاده از جداول استاندارد
جداول استاندارد برای تعیین ضخامت لوله مانیسمان، ضخامت های مختلف را بر اساس پارامترهای مختلف مانند قطر لوله، رده لوله، فشار سیال و جنس لوله ارائه می دهند.
برخی از رایج ترین جداول استاندارد برای تعیین ضخامت لوله مانیسمان:
- API 5L: برای لوله های مورد استفاده در صنعت نفت و گاز
- ASTM A53: برای لوله های فولادی بدون درز
- DIN 2391: برای لوله های فولادی بدون درز
- JIS G3444: برای لوله های فولادی بدون درز
فرض کنید می خواهیم ضخامت لوله مانیسمان رده 40 کاوه را با قطر خارجی 100 میلی متر و فشار 100 بار را از طریق جداول استاندارد API 5L تعیین کنیم.
- به جدول ضخامت لوله های رده 40 در API 5L مراجعه می کنیم.
- سطر مربوط به قطر خارجی 100 میلی متر را پیدا می کنیم.
- ستون مربوط به فشار 100 بار را پیدا می کنیم.
- عدد موجود در تقاطع سطر و ستون مورد نظر، ضخامت لوله را نشان می دهد.
بیشتر بخوانید: استاندارد های لوله مانیسمان
روش سوم: استفاده از نرم افزارهای کامپیوتری
نرم افزارهای کامپیوتری می توانند با در نظر گرفتن تمام پارامترهای موثر مانند فشار سیال، قطر لوله، رده لوله، جنس لوله، دمای سیال، عمق دفن لوله ضخامت دقیق لوله را محاسبه کنند. این محاسبات دقیق تر از محاسبات دستی با استفاده از فرمول های تجربی و جداول استاندارد هستند.
نرم افزارهای کامپیوتری می توانند ضخامت لوله را در عرض چند ثانیه یا دقیقه محاسبه کنند. این در حالی است که محاسبات دستی با استفاده از فرمول های تجربی و جداول استاندارد می تواند زمان بر باشد. Autodesk Inventor و ANSYS و SolidWorks نرم افزار هایی محاسبه ضخامت لوله هستند که میتوانید از آنها استفاده کنید.
نکات مهم در محاسبه ضخامت لوله های مانیسمان:
- ضخامت لوله باید به گونه ای باشد که ضریب اطمینان کافی در برابر تنش ها و فشارهای وارده وجود داشته باشد.
- ضخامت بیش از حد لوله، باعث افزایش وزن و هزینه آن می شود.
- ضخامت کم لوله، می تواند منجر به بروز مشکلاتی مانند ترک خوردگی، خم شدن و پارگی لوله شود.
- در محاسبه ضخامت لوله، باید به تمام عوامل موثر توجه کرد.
- برای محاسبه دقیق ضخامت لوله، می توانید از متخصصان این حوزه مشورت کنید.
جمع بندی
محاسبه ضخامت لوله مانیسمان از اهمیت بالایی برخوردار است. ضخامت نامناسب لوله می تواند منجر به بروز مشکلاتی مانند ترک خوردگی، خم شدن، پارگی لوله و خطرات جبران ناپذیری شود.در نهایت، انتخاب روش مناسب برای محاسبه ضخامت لوله مانیسمان به عهده مهندس طراح می باشد.ضخامت لوله باید به گونه ای باشد که ضریب اطمینان کافی در برابر تنش ها و فشارهای وارده وجود داشته باشد.برای راهنمایی در این زمینه میتوانید با تیم حدید پخش تابان تماس بگیرید.