15 نوع خط لوله؛ موارد استفاده، کاربرد، مزایا و معایب

15 نوع خط لوله – موارد استفاده، مزایا و معایب | مجله فولاد و فلزات فولاز
خط لوله سیستمی از لوله ها است که برای انتقال سیالاتی مانند نفت، گاز طبیعی یا سایر محصولات مبتنی بر بنزین در فواصل طولانی و اغلب در زیر زمین طراحی شده است. این بخش حیاتی از تمدن مدرن است که اکنون برای قرن ها برای حرکت آب، فاضلاب و یا هر مایع سیال دیگر مورد استفاده قرار گرفته است.
خطوط لوله معمولاً بیشتر از جاده ها یا کانال های باز هزینه دارند. این امر به سال‌ها نیاز دارد و نیازمند بررسی‌ها و مطالعات و برنامه‌های زیادی است که تکمیل شود تا طرحی جامع را ایجاد کند که ملاحظات هزینه‌ای، فرهنگی، زیست‌محیطی و امنیتی مهم برای ساخت خط لوله را مورد توجه قرار دهد.
در هر صورت، آنها می توانند با توجه به مسیرهای محدودتر و مستقیم تر نسبت به جاده ها یا کانال های باز، هزینه ها را کاهش دهند. ساخت و توسعه خطوط لوله، به ویژه برای پروژه های بزرگ تامین آب یا نفت، فعالیت های چند رشته ای عظیمی است که شامل سرمایه گذاری زیادی است.

اجزای مختلف مورد استفاده در خطوط لوله

خط لوله چارچوبی است که شامل لوله‌، اتصالات (دریچه‌ها و اتصالات)، پمپ‌ها (دمنده‌ها یا کمپرسورها به دلیل خطوط لوله گاز)، ایستگاه‌های تقویت‌کننده (یعنی ایستگاه‌های پمپاژ انتقالی که در امتداد خط لوله قرار می‌گیرند تا پمپ‌ها یا دمنده‌ها را در خود جای دهند)، تأسیسات ذخیره‌سازی مرتبط. به لوله، سازه های ورودی و خروجی، دبی سنج ها و سنسورهای مختلف، تجهیزات کنترل خودکار از جمله رایانه های شخصی، و یک سیستم ارتباطی که از امواج مایکروویو، کابل ها و ماهواره ها استفاده می کند.

ایستگاه های حامی یا پشتیبانی فقط برای خطوط لوله طولانی که به بیش از یک ایستگاه پمپاژ نیاز دارند، مورد نیاز است. فاصله بین ایستگاه های تقویت کننده برای خطوط لوله بزرگ طبق سفارش 50 مایل است. خطوط لوله ویژه ای که سیالات برودتی مانند گاز طبیعی مایع و دی اکسید کربن مایع را انتقال می دهند، باید دارای چارچوب های خنک کننده باشند تا سیال را در لوله در زیر دماهای بحرانی نگه دارند.

فرآیند ساخت انواع خطوط لوله

ساخت و توسعه خطوط لوله شامل بررسی مسیر، تخلیه یا حفاری، انتقال لوله‌ها، اتصالات و مواد مختلف به محل، رشته‌بندی لوله‌ها بر روی ترانشه، خم کردن لوله‌های فولادی در مزرعه متناسب با توپوگرافی محلی، اعمال پوشش و بسته‌بندی روی فولاد است. لوله ها، ترکیب لوله ها با هم قبل یا بعد از پایین آمدن آنها در ترانشه (این بستگی به نوع لوله های مورد استفاده دارد)، بررسی عیوب احتمالی جوشکاری یا نشتی در اتصالات، و سپس پوشاندن ترانشه ها توسط خاک و بازگرداندن زمین به آن ظاهر منحصر به فرد

برای خطوط لوله طولانی، ساخت و ساز و توسعه در بخش هایی با این هدف انجام می شود که یک بخش از خط لوله قبل از ادامه ساخت به قسمت بعدی تکمیل شود. این زمان را محدود یا به حداقل می رساند که هر مکان معینی توسط فعالیت های ساخت و ساز و توسعه مختل می شود. در هر صورت، برای خطوط لوله بزرگ، ساخت و ساز برای هر بخش معمولاً در طی نیم سال و اغلب در زمان بسیار کمتری تکمیل می شود.

انواع مختلف خط لوله

خطوط لوله بر اساس جنس لوله، نوع مایع و سیالی مورد انتقال و عملکرد خطوط دسته‌بندی می‌شود. برخی از این انواع عبارتند از:

الف) انواع بر اساس مواد تولید و جنس لوله

انتخاب جنس و مواد تولید و ساخت لوله ها به طراحی خط لوله، نیروهای داخلی و خارجی، تکنیک های اتصال و تخمگذار، استحکام، نفوذ ناپذیری و تکرار تعمیرات بستگی دارد.

1. خط لوله چدنی

خطوط لوله چدن معمولاً از چدن خاکستری تولید می شوند که برای بهبود بیشتر مقاومت در برابر خوردگی از پوشش ها و آسترها استفاده می شود. این نوع خطوط در گذشته به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته اند. چنین نوع خط لوله ای برای انتقال آب، گاز و فاضلاب مناسب است. خط لوله چدنی داکتیل آب و فاضلاب یکی از خطوط پرکاربرد در صنعت آب و فاضلاب در ایران است.

2. خط لوله فولادی

برای خطوط لوله آب از لوله های فولادی استفاده می شود. لوله های با قطر و اندازه گیری بزرگ را می‌توان از انواع فولاد مانند لوله استیل که فولاد ضدزنگ ساخته شده است، تولید کرد و می‌توان آنها را در فواصل زیاد نصب و اجرا کرد.

3. خط لوله پلاستیکی

بیشتر از آن برای انتقال آب در فواصل طولانی استفاده می شود. خطوط لوله پلاستیکی مقاومت باورنکردنی در برابر سایش و ضربه های شیمیایی دارند و مقابله با آنها دشوار نیست. علاوه بر این، وزن سبک آنها باعث می شود تا کارگران بتوانند بر اساس نیاز تنظیم کنند. به هر حال، آنها استحکام کششی پایینی دارند و در طول نوسانات دما عملکرد ضعیفی از خود نشان می دهند.

4. خط لوله بتنی

خطوط لوله بتنی از ورق فولادی جوش داده شده با سطوح اتصال و سیمان تولید می شود. این به ویژه برای خطوط لوله با قطر بزرگ که در فواصل قابل توجهی گسترش می یابند مناسب است. لوله های بتنی یک تصمیم یا انتخاب مناسب برای انتقال آب هستند. لوله های بتنی به طور منظم قطر گسترده ای دارند و کارگران ساختمانی آنها را در فواصل بیش از حد طولانی می گذارند. بهترین کاربرد آنها برای حمل و نقل آب در مسافت های طولانی است، ان نوع لوله‌کشی می توانند مایعات مختلف را حمل کنند.

نکته باورنکردنی در مورد خطوط لوله بتنی این است که آنها می توانند بیش از 100 سال دوام بیاورند، بنابراین پس از نصب، نیاز کمی برای نگرانی از خرابی یا پشتیبانی و نگهداری گسترده وجود دارد.

ب) انواع خط لوله بر اساس عملکرد لوله

1. خط لوله انتقال

حمل و نقل نفت تصفیه نشده یا نفت خام، NGL، گاز طبیعی و محصولات تصفیه شده برای مسافت های طولانی و قابل توجه در سراسر کشورها و قاره ها مورد استفاده قرار می گیرد. اندازه قطر خط لوله انتقال معمولاً بیشتر از 25.4 سانتی متر (10 اینچ) است. خوردگی، جوشکاری معیوب، شکست درز و شکست مواد از علل شایع آسیب خط لوله انتقال هستند.

2. خط لوله جمع آوری

یکی از انواع خطوط لوله، خطوط لوله جمع آوری هستند که محصولات نفت یا گاز را از چاه های موجود در زمین به مخازن نفت یا مرکز پردازش گاز نفتی منتقل می کند. قطر آنها از 101 میلی متر تا 304 میلی متر متغیر است.

3. خط لوله توزیع

حمل گاز طبیعی به منازل و مشاغل در خطوط لوله توزیع استفاده می شود. اندازه لوله های توزیع از 12.7 میلی متر تا 152.4 میلی متر متغیر است.

ج) انواع خط لوله بر اساس ماده منتقل شده و نوع سیال

نام گذاری برخی از انواع خطوط لوله بر اساس نوع ماده سیالی است که قرار است از طریق لوله جمع‌آوری، انتقال و یا توزیع شود.

1. خط لوله آب

برای انتقال آب از تصفیه خانه ها به ساختمان ها استفاده می شود. به طور کلی، چنین خطوط لوله ای در زیر زمین چند متر زیر شهرها و جاده ها با توجه به خط یخبندان محل و نیاز به محافظت در برابر آسیب های تصادفی نصب می شوند. این خطوط لوله را می توان از فولاد، چدن داکتیل و سیمان تولید کرد.

2. خط لوله فاضلاب؛ انواع خط لوله داکتیل

آنها برای انتقال فاضلاب که از درصد بالایی از آب و درصد کمی از زباله های جامد یا قوی تشکیل شده است استفاده می شود. این لوله ها را می توان از بتن، پی وی سی، چدن یا خاک رس با توجه به فشار موجود در لوله و شرایط مختلف تولید کرد. اندازه قطر لوله فاضلاب، با نوع مواد و فشار مایع موجود در لوله، محاسبه می شود.

3. خط لوله گاز

خطوط لوله تنها وسیله عملی انتقال گاز طبیعی از طریق زمین هستند زیرا استراتژی های مختلف، به عنوان مثال، کامیون ها و قطارها بسیار گران هستند. خطوط جمع‌آوری و انتقال گاز از فولاد ساخته شده‌اند در حالی که اکثر خطوط توزیع از لوله‌های پلاستیکی انعطاف‌پذیر استفاده می‌کنند که قرار دادن آنها دشوار نیست و دچار خوردگی نمی‌شوند.

انتقال گاز طبیعی با روش‌های مختلف مانند کامیون، قطار یا بارج خطرناک‌تر و پرهزینه‌تر خواهد بود لذا خطوط جمع آوری و انتقال گاز از فولاد ساخته شده اند. اکثر خطوط توزیع و انتقال (به عنوان مثال خطوط کوچکتر که از خطوط اصلی یا خطوط انتقال به مشتریان متصل می شوند).

4. خط لوله نفت؛ یکی از انواع خطوط لوله پر استفاده

در ساخت انواع خطوط لوله نفت از فولادی استفاده می‌شود که برای کاهش خوردگی بیرونی از پوشش بیرونی و حفاظت کاتدی استفاده می شود. خطوط لوله نفت با جوشکاری به یکدیگر متصل می شوند. به طور خاص دو نوع خط لوله نفت وجود دارد: خط لوله نفت خام  که نفت خام را به پالایشگاه ها منتقل می کند، و خط لوله محصول نفت فرآوری‌شده که محصولات تصفیه شده مانند بنزین را به بازار می رساند. درجات مختلف محصولات تصفیه شده یا محصولات تصفیه شده مختلف معمولاً از طریق خطوط لوله مشابه در دسته های مختلف حمل می شوند. ترکیب بین دسته ها کوچک است و قابل کنترل است.

این کار یا با استفاده از خوشه های بزرگ (قطعات طولانی از یک روغن یا محصول مشابه) و یا با قرار دادن یک کره یا توپ الاستیک متورم بین دسته ها برای جدا کردن آنها انجام می شود. نفت خام و برخی از فرآورده های نفتی که از طریق خطوط لوله حرکت می کنند اغلب حاوی مقدار کمی مواد افزوده شده برای کاهش خوردگی داخلی لوله ها و کاهش اتلاف انرژی هستند. خطوط لوله نفت فقط از لوله فولادی بدون آستر اما با پوشش بیرونی و حفاظت کاتدی برای به حداقل رساندن خوردگی خارجی استفاده می کنند.

5. خط لوله دوغاب

صنعت معدن و لایروبی از خطوط لوله دوغاب استفاده می کند. دوغاب ترکیبی از ذرات جامد و مایع، به طور کلی آب است. اندازه ذرات می تواند از چهار اینچ در قطر معادل تا کمتر از یک هزارم اینچ متغیر باشد. در نقطه ای که ذرات جامد در مایع کوچک و ریز آسیاب می شوند، ترکیب را دوغاب ریز و زمانی که ذرات بزرگتر باشند، دوغاب درشت نامیده می شود.

به طور کلی، صنعت معدن از خطوط لوله برای انتقال ضایعات و باطله های معدن به صورت دوغاب به مکان های دفع یا حذف استفاده می کند و از آب به عنوان سیال استفاده می کند. لایروبی علاوه بر این از یک خط لوله دوغاب استفاده می کند. ماسه، شن یا خاک لایروبی شده از رودخانه اغلب با آب از طریق یک خط لوله به یک ساختمان یا محل ساخت و ساز تا فاصله چند مایلی پمپاژ می شود.

6. خط لوله الکل؛ یکی از انواع خطوط لوله کم استفاده

این خطوط لوله چندان رایج نیستند، اما برخی از خطوط لوله الکل در برخی کشورها وجود دارد. نگرانی اصلی در حمل و نقل یا حمل الکل این است که یک ماده خورنده است. همچنین، ممکن است برخی ناخالصی‌ها در خطوط لوله وجود داشته باشد که هر زمان که الکل تحویل داده می‌شود، بر الکل تأثیر بگذارد یا تأثیر بگذارد. در ابتدا از لوله‌های مسی استفاده می‌شد که به دلیل خواص ضد میکروبی آن، یک ماده بهینه برای حمل آبجو است.

7. خط لوله پنوماتیک

خطوط لوله پنوماتیک، که علاوه بر این، حمل و نقل پنوماتیک نامیده می‌شوند، ذرات جامد را که شامل هوا به عنوان رسانه حامل هستند، منتقل می‌کنند. از آنجایی که هوا آزاد است و در همه جا وجود دارد، و به این دلیل که با اکثر مواد جامد خیس نمی شود یا واکنش شیمیایی نشان نمی دهد، حمل و نقل پنومو به حمل و نقل آبی برای اکثر محموله ها در هر مکانی ترجیح داده می شود، فاصله حمل و نقل کوتاه است. به دلیل مصرف انرژی بالا و ساینده بودن لوله ها و مواد، خطوط لوله پنوماتیک معمولاً برای فواصل، نه بیش از چند صد فوت یا متر، استفاده می شوند.

خطوط لوله پنوماتیک با قطر بزرگ را می توان برای مسافت های طولانی تر، در زمان های بیش از یک مایل یا یک کیلومتر، به طور اقتصادی مورد استفاده قرار داد. دو نوع کلی از خطوط لوله پنوماتیک وجود دارد. اولین مورد از خطوط مکش استفاده می کند که با قرار دادن کمپرسور یا دمنده نزدیک به انتهای پایین دست خط، یک کشش یا خلاء در خط ایجاد می کند. این خط مانند یک جاروبرقی عمل می کند. نوع بعدی خطوط فشار هستند که دارای کمپرسورها یا دمنده هایی هستند که نزدیک به انتهای بالادست قرار دارند. این باعث ایجاد یا ایجاد فشار در خطی می شود که هوا و مواد جامد را از طریق لوله هدایت می کند.

خطوط فشار برای فواصل طولانی تر استفاده می شود و در جایی که مواد جامد متمرکز در یک مکان با استفاده از یک دمنده یا کمپرسور منفرد به چند مکان جداگانه منتقل می شوند.

8. خط لوله کپسول

خطوط لوله کپسولی محموله را در کپسول هایی که توسط یک سیال در حال حرکت از طریق یک خط لوله حرکت می کند، حمل می کنند. به طور واضح یا دقیق زمانی که سیال یا مایع هوا یا گاز دیگری باشد، پیشرفت را خط لوله کپسول پنوماتیک (PCP) می نامند، و زمانی که از آب یا مایع دیگری استفاده می شود، به آن خط لوله کپسول هیدرولیک (HCP) می گویند. به دلیل چگالی کم هوا، کپسول های PCP را نمی توان از طریق هوا در سرعت های معمولی معلق کرد. همه چیز برابر است، کپسول ها وسایل نقلیه چرخدار هستند که از طریق خطوط لوله عبور می کنند.

مزایای انواع خط لوله

• آنها به طور ایده آل برای جابجایی یا انتقال مایعات و گازها مناسب هستند.
• خطوط لوله را می توان در مناطق دشوار اجرا کرد و همچنین در زیر آب گذاشت.
• ادر اجرای مصرف انرژی بسیار کم است لذا هزینه کاهش می‌یابد.
• بدون نیاز به تعمیر و نگهداری
• خطوط لوله ایمن و ایمن، بدون تصادف و زیست محیطی و سازگار با محیط زیست هستند.

معایب خط لوله

معایب اصلی حمل و نقل خط لوله به شرح زیر است:

• انعطاف پذیر نیست، یعنی تمایل دارد به طور انحصاری برای چند نقطه ثابت مورد استفاده قرار گیرد.
• یکی از معایب خطوط لوله این است که پس از اینکه گذاشته شود نمی توان ظرفیت آن را افزایش داد.
• تهیه طرح های امنیتی برای خطوط لوله مشکل ساز است.
• خطوط لوله زیرزمینی به سرعت تعمیر نمی شوند و تشخیص نشت نیز مشکل ساز است.
• انواع مختلفی از خطوط لوله وجود دارد که بر اساس مواد ساخت، مواد حمل شده و عملکرد لوله ها مشخص می شود.

پارامترهای ایمنی خطوط لوله

ایمنی و امنیت خطوط لوله به طور کلی به مواد حمل شده بستگی دارد. خطوط لوله ای که آب را انتقال می دهند یا از آب برای انتقال مواد جامد درشت استفاده می کنند، مانند خطوط لوله کپسول هیدرولیک، در صورت ترکیدگی یا ریختن لوله، منفجر نمی شوند و محیط را آلوده نمی کنند. آنها چند خطر ایمنی یا امنیتی یا زیست محیطی دارند. خطوط لوله نفت خام، زمانی که پاره می شوند، منفجر نمی شوند، اما ممکن است آب و خاک را آلوده کنند.

خطوط لوله گاز طبیعی و خطوط لوله محصولات حاوی مایعات بسیار فرار، به عنوان مثال، بنزین. ممکن است در نشت منفجر شود. در واقع، حتی برای این وضعیت، با این وجود، به طور کلی پذیرفته شده است که مطمئن ترین روش برای حمل بنزین و گاز قابل اشتعال، از طریق خط لوله است. استفاده از حالت‌های مختلف، برای مثال، کامیون‌ها یا راه‌آهن‌ها برای انتقال چنین سوختی غیرقابل انکار خطرناک‌تر و پرهزینه‌تر خواهد بود.

نتیجه

در نهایت، مهندسان می توانند از طیف گسترده ای از گزینه ها برای ایجاد خطوط لوله پیچیده یا فوق العاده ساده برای تامین نیازهای خاص استفاده کنند. امروزه هر چیزی که در ساختار گاز جریان دارد یا در ساختار گاز قرار دارد با استفاده از خطوط لوله قابل حمل است. به همین ترتیب باید بگوییم که انواع مختلف خطوط لوله قابل دسترسی همیشه در حال توسعه هستند، زیرا محققان مواد مواد جدیدی را توسعه می‌دهند که می‌توانند راحت‌تر از حمل و نقل مواد خاص پشتیبانی کنند. از اثرات زیست محیطی نمی توان به طور کامل اجتناب کرد، فقط می‌توان کاهش داد و به حداقل رساند. اگرچه همه این مسائل نگران کننده هستند، اما بسیاری از مردم نگران پارگی خط لوله و نشت آن هستند.