استاندارد سایز لوله ها و نحوه بیان ضخامت لوله — به زبان ساده
استاندارد سایز لوله ها مبنای طراحی و سفارش لولههای مورد نیاز برای اجرای سیستمهای پایپینگ است. سایز، به عنوان یک اصطلاح کلی برای اشاره به قطر، ضخامت دیواره و طول لوله مورد استفاده قرار میگیرد. در این مقاله از مجله فرادرس، ضمن تعریف مفاهیم ابتدایی، نحوه بیان قطر و ضخامت بر اساس استاندارد سایز لوله ها را توضیح میدهیم.
لوله چیست؟
«لوله» (Pipe)، یک قطعه توخالی استوانهای و مقاوم در برابر فشار است که به منظور انتقال مایعات، گازها، مواد دوغابی و ذرات جامد ریز مورد استفاده قرار میگیرد. لولهها از قطعات لازم برای اجرای سیستمهای لوله کشی صنعتی (پایپینگ) و تاسیساتی هستند.
در نتیجه، این قطعات در پتروشیمی، شهرسازی، صنایع غذایی، گاز، نفت، نیروگاه، ابزار دقیق، کاغذسازی، ساخت مواد نیمه رسانا، سازههای دریایی، لایروبی، تصفیه فاضلاب، کشاورزی، ساختمانسازی، راهسازی، تهویه و غیره کاربرد دارند.
به طور کلی، از کاربردهای اصلی لوله در سیستمهای پایپینگ میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- لوله کشی فرآیندی
- لوله کشی نیروگاهی
- لوله کشی تاسیسات ساختمان (مخصوصا تاسیسات بهداشتی)
- لوله کشی شهری
- لوله کشی خدماتی
- لوله کشی انتقالی
- لوله کشی تبریدی
- لوله کشی دریایی
در اغلب موارد بالا، لوله نقش سیستم هدایتکننده سیالات و مواد را بر عهده دارد. البته این وسیله به عنوان محیطی برای حفاظت از تجهیزات حساس (نظیر سیمهای برق) نیز مورد استفاده قرار میگیرد.
انواع لوله کدام هستند؟
لولهها انواع زیادی دارند که هر یک برای یک کاربرد خاص یا کاربردهای مختلف مناسب هستند. این قطعات معمولا بر اساس سیستم ساخت و ماده سازنده تقسیمبندی میشوند. لولههای بدون درز و جوشکاری شده، متداولترین انواع لولهها به شمار میروند:
- «لوله بدون درز» (Seamless Pipe): لولههای یکپارچهای هستند که در فرآیند تولید، هیچ درزی بر روی سطح آنها ایجاد نمیشود.
- «لوله جوشکاری شده» (Welded Pipe): لولههایی هستند که برای تولید آنها، از نورد سرد و جوشکاری استفاده میشود.
به دلیل پیچیدگی و محدودیتهای تولید، لولههای بدون درز، طول کمتری نسبت به لولههای جوشکاری شده دارند. از دیگر معیارهای تقسیمبندی لوله میتوان به جنس مواد سازنده اشاره کرد. بر اساس این معیار، پرکاربردترین لولههای صنعتی و تاسیساتی عبارت هستند از:
- لوله های تاسیساتی
- لوله مسی
- لوله پلیوینیل کلراید یا لوله PVC
- لوله PVC کلرینه شده یا لوله CPVC
- لوله پلیاتیلن دارای اتصال عرضی یا لوله PEX
- لوله فولادی (گالوانیزه یا ضد زنگ)
- لوله های صنعتی
- لوله فولادی (معمولی، گالوانیزه یا ضد زنگ)
- لوله چدنی
- لوله برنجی
- لوله مسی
مشخصات لوله چگونه نمایش داده میشود؟
مشخصات لوله در نقشههای پایپینگ، معمولا با استفاده از کدی متشکل از اعداد و حروف، مشابه زیر نمایش داده میشوند:
10” – P – C – 0006 – EA21
کد بالا در هنگام نقشهخوانی و برای تشخیص قطر اسمی (عدد سمت چپ)، نوع سال عبوری، محل قرارگیری لوله، ترتیب اجرایی و الزامات لوله کشی کاربرد دارد. قطر اسمی لوله برای سفارش آن کافی نیست. به همین دلیل، هنگام سفارش لوله، ابعاد مورد نظر معمولا به صورت زیر 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 نمایش میدهد. تعیین این اعداد در هنگام طراحی و بیان آنها برای سفارش لوله، با استفاده از استاندارد سایز لوله ها انجام میگیرد. برخی از علامتهای اختصاری معرف مشخصات سایز لولهها در استانداردهای مختلف عبارت هستند 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
همان طور که مشاهده میکنید، قطر و ضخامت دیواره لولهها از مهمترین مشخصات معرف این قطعات هستند. از اینرو، استاندارد سایز لوله ها با استفاده از این دو کمیت، به معرفی انواع لولههای مناسب برای کاربریهای مختلف میپردازند.
استاندارد سایز لوله ها کاربرد گستردهای در انتخاب لولههای مناسب برای اجرای تاسیسات مکانیکی ساختمان دارد. لولههای تاسیسات باید قادر به تحمل فشار سیالات عبوری باشند. این مسئله 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، مطالبی هستند که در مبحث چهاردهم مقررات ملی ساختمان مورد بررسی قرار میگیرند.
استاندارد سایز لوله ها چیست ؟
استاندارد سایز لوله ها مبنایی برای طراحی و انتخاب لولههایی با ابعاد استاندارد به منظور عملکرد مناسب در کاربری مورد نظر (پتروشیمی، تاسیسات ساختمان و غیره) است. استانداردهای مختلفی برای سایز لولهها ارائه شدهاند. با این وجود، ساخت و نصب اکثر لولههای مورد استفاده در سیستمهای پایپینگ مطابق با استاندارد B31 انجمن مهندسان مکانیک آمریکا (ASME) انجام میگیرد.
از شناخته شدهترین استاندارد سایز لوله ها میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- ASME
- B36.10: استاندارد لولههای فولادی جوشکاری شده و بدون درز (فشار بالا و پایین)
- B36.19: استاندارد لولههای فولاد ضد زنگ جوشکاری شده و بدون درز (فشار بالا و پایین)
- ASTM
- A53: استاندارد لولههای فولادی گالوانیزه جوشکاری شده و بدون درز
- A106: استاندارد لولههای فولاد کربنی جوشکاری شده و بدون درز (فشار بالا)
- A333: استاندارد لولههای فولاد کربنی جوشکاری شده و بدون درز (فشار پایین)
- ANSI
- API 5L: استاندارد لولههای فولادی جوشکاری شده و بدون درز (انتقال نفت و گاز)
در هنگام استفاده از استاندارد سایز لوله ها به جنس مواد، روش ساخت و شرایط عملیاتی توجه داشته باشید. در بخشهای بعدی، مهمترین پارامترهای معرف لوله و نحوه بیان آنها در استاندارد سایز لوله ها را معرفی میکنیم.
بیان قطر در استاندارد سایز لوله ها چگونه است؟
قطر لوله، به عنوان اولین پارامتر اصلی در جداول استاندارد سایز لوله ها نمایش داده میشود. سیستمهای مختلفی برای بیان استاندارد قطر لوله معرفی شدهاند. سیستم اندازه لوله اهنی، اندازه اسمی لوله و قطر اسمی لوله از متداولترین سیستمهای تعیین استاندارد سایز لوله ها به شمار میروند.
سیستم اندازه لوله آهنی یا IPS چیست؟
«اندازه لوله آهنی» (Iron Pipe Size) یا به اختصار «آی پی اس» (IPS)، یکی از سیستمهای قدیمی برای تعیین استاندارد سایز لوله ها است که قطر داخلی را نمایش میدهد. این سیستم در اوایل قرن 19 میلادی (اواخر قرن 12 شمسی) تا اواسط قرن 20 میلادی (اوایل قرن 14 شمسی) به طور گسترده مورد استفاده قرار میگرفت. البته IPS هنوز هم به عنوان استاندارد سایز لوله ها در برخی از صنایع نظیر تولید لولههای PVC و همچنین خواندن نقشههای قدیمی پایپینگ کاربرد دارد.
با گذشت زمان، استاندارد IPS با استاندارد «اندازه لوله مسی» (Copper Tube Size) یا به اختصار «CTS» ادغام شد. در دوران رواج سیستم IPS، لولهها به صورت قطعات نیمه استوانهای ساخته و جوشکاری میشدند. به همین دلیل، قطر داخلی لولههای ساخته شده مطابق با این سیستم، با مقادیر معرفی شده در استانداردهای مدرن تفاوت دارند. در مجموع، استاندارد سایز لوله ها مطابق با IPS را میتوان به عنوان یک عدد تخمینی از قطر داخلی لوله در نظر گرفت. با پیشرفت تکنولوژی ساخت، استاندارد سایز لوله ها تغییر کرد.
اندازه اسمی لوله یا NPS چیست؟
«اندازه اسمی لوله» (Nominal Pipe Size)، عددی است که به منظور نمایش ابعاد لولهها در سیستم یکاهای بریتانیایی (بر حسب اینچ) مورد استفاده قرار میگیرد. «NPS»، علامت اختصاری این عدد در استاندارد سایز لوله ها است. عبارت «اسمی» (Nominal) در عنوان اندازه اسمی لوله، عمومی بودن مفهوم این عدد (عدم مشخص بودن نوع لوله) و بدون بعد بودن آن را نمایش میدهد.
به عنوان مثال، یک لوله فولادی با اندازه اسمی 2 اینچ میتواند انواع مختلفی داشته باشد. با این وجود، قطر خارجی تمام لولههای دارای اندازه اسمی 2 اینچ برابر با 2.375 اینچ (60.3 میلیمتر) است. البته امکان متفاوت بودن داخلی این لولهها وجود دارد.
قطر اسمی لوله چیست؟
«قطر اسمی» (Nominal Diameter)، معادل NPS در سیستمهای اروپایی و بینالمللی است. این قطر در استاندارد سایز لوله ها با علامت اختصاری «DN» نمایش داده میشود. یکای DN میلیمتر است. جدول زیر، مقادیر استاندارد سایز لوله ها در سیستم بریتانیایی و متریک را نمایش میدهد.
NPS بر حسب اینچ | DN بر حسب میلیمتر | قطر خارجی بر حسب اینچ (میلیمتر) |
1/8 | 6 | 0.405 (10.29) |
1/4 | 8 | 0.504 (13.72) |
3/8 | 10 | 0.675 (17.15) |
1/2 | 15 | 0.840 (21.34) |
3/4 | 20 | 1.050 (26.67) |
1 | 25 | 1.315 (33.40) |
1-1/4 | 32 | 1.660 (42.16) |
1-1/2 | 40 | 1.900 (48.26) |
2 | 50 | 2.375 (60.33) |
2-1/2 | 65 | 2.875 (73.02) |
3 | 80 | 3.500 (88.90) |
4 | 100 | 4.500 (114.30) |
6 | 150 | 6.625 (168.27) |
8 | 200 | 8.625 (219.08) |
10 | 250 | 10.75 (273.05) |
به منظور تبدیل NPS به DN در لولههای بزرگتر از 4 اینچ، کافی است عدد NPS را در 25 ضرب کنید. یک لوله، با استفاده از سایز (قطر) و ضخامت مشخص میشود.
بیان ضخامت لوله
بیان قطر لوله برای بیان مشخصات به منظور سفارش دادن لوله مورد نظر کافی نیست. از اینرو، در جداول استاندارد سایز لوله ها علاوه بر قطر، ضخامت نیز بیان میشود.
روشهای مختلفی برای بیان ضخامت لوله وجود دارد که از شناخته شدهترین آنها میتوان به روش وزنی و روش عدد اسکجول اشاره کرد. در ادامه، نحوه بیان ضخامت لوله با استفاده از هر یک از این روشها را توضیح میدهیم.
روش وزنی
در سیستم IPS، ضخامت لولهها بر اساس وزن واحد لوله (کیلوگرم بر متر) بیان میشد. بر این اساس، ضخامت لوله دارای سه گروه S یا STD (دیواره استاندارد)، XS (دیواره ضخیم) و XXS (دیواره با ضخامت مضاعف) بود. برخی از لولهها با توجه به یکی از این گروهها و برخی دیگر مطابق با دو یا سه کلاس وزنی تولید میشدند. با معرفی سیستم NPS و DN، عدد اسکجول جای خود را به روش وزنی داد. البته روش وزنی به طور کامل منسوخ نشد. این روش هنوز هم برای بیان ضخامت در برخی از لولهها مورد استفاده قرار میگیرد. جدول زیر، نمونهای از استاندارد سایز لوله ها (با انتهای صاف) را بر اساس استاندارد ASTM A53 نمایش میدهد.
NPS (DN) | ضخامت اسمی بر حسب اینچ (میلیمتر) | کلاس وزنی |
(25) 1 | 0.133 (2.87) | STD |
0.179 (4.55) | XS | |
0.250 (4.24) | - | |
0.358 (9.09) | XXS |
دقت داشته باشید که در مثال بالا، کلاس وزنی برای لولهای با DN معادل 25 و ضخامت اسمی برابر با 4.24 میلیمتر تعریف نشده است. اگرچه، این لوله با عدد اسکجول 160 مشخص میشود.
بیان ضخامت لوله به روش عدد اسکجول چگونه است؟
«اسکجول لوله» (Pipe Schedule)، استانداردی است که به منظور اندازهگیری و نمایش ضخامت اسمی دیواره لوله مورد استفاده قرار میگیرد. در سال 1927 میلادی (1306 شمسی)، موسسه استانداردهای ملی آمریکا (ANSI)، سیستمی را با عنوان عدد اسکجول برای نمایش ضخامت دیواره لوله ارائه کرد. عدد اسکجول در جداول استاندارد معمولا با علامت اختصاری «SCH» نمایش داده میشود. برخلاف روش وزنی، عدد اسکجول دارای محدوده گستردهتری است.
محدوده عدد اسکجول
عدد اسکجول، بیانگر مقدار تقریبی نسبت فشار عملیاتی به تنش مجاز دیواره لوله است. با این وجود، این عدد، فقط برای نمایش کلاس ضخامت لوله مورد استفاده قرار میگیرد. محدوده عدد اسکجول از 5 تا 160 تغییر میکند. هر چه این عدد بزرگتر باشد، ضخامت لوله بیشتر خواهد بود. در برخی از موارد، در کنار عدد اسکجول از عبارات اختصاری روش وزنی نیز برای بیان دقیقتر نوع لوله استفاده میشود. جدول زیر، نمونهای از استاندارد سایز لوله ها (فولاد ضد زنگ) بر اساس استاندارد ASME B36.19 را نمایش میدهد.
NPS (DN) | ضخامت اسمی بر حسب اینچ (میلیمتر) | SCH |
1/2 | 0.065 (1.65) | 5S |
0.083 (2.11) | 10S | |
0.109 (2.77) | 40S | |
0.147 (3.73) | 80S |
متداولترین لولههای مورد استفاده در تاسیسات ساختمان دارای عدد اسکجول 40 و 80 هستند. البته برخی از لولههای مورد استفاده در کارخانههای فرآیندی، خدمات شهری و پروژههای عمرانی از لولههایی با عدد اسکجول بالاتر استفاده میکنند. هر چه فشار اعمال شده بر دیواره لوله بیشتر باشد، عدد اسکجول مورد نیاز نیز بیشتر خواهد بود.
جدول استاندارد سایز لوله ها
در این بخش، برای آشنایی بیشتر با سایز استاندارد لولهها، نمونهای از جداول مربوط به لولههای مسی، لولههای استیل و لولههای برق را ارائه میکنیم. به منظور مشاهده مشخصات کامل هر لوله باید استاندارد مربوط به آن را تهیه کنید.
استاندارد سایز لوله های مسی
لولههای مسی از لولههای پرکاربرد در لوله کشی سیستمهای حرارتی و تهویه مطبوع هستند. استاندارد سایز این لولهها در کشورهای مختلف متفاوت است. جدول زیر، استاندارد سایز لولههای مسی را نمایش میدهد. ضخامت دیواره لولههای مسی در استاندارد سایز لوله ها با چهار حرف K (برچسب سبز)، L (برچسب آبی)، M (برچسب قرمز) و DWV (برچسب زرد) نمایش داده میشود.
اطلاعات مورد نیاز در مورد سایز استاندارد لولههای مسی بدون درز در استاندارد 19722 ایران آورده شدهاند.
استاندارد سایز لوله های استیل
در بخشهای قبلی، استانداردهای موجود برای تعیین سایز لولههای فولادی را معرفی کردیم. جدول زیر، نمونهای از سایز استاندارد لولههای فولادی معمولی با عدد اسکجول 40 را نمایش میدهد.
NPS (بر حسب اینچ) | قطر خارجی - قطر داخلی | ضخامت دیواره |
1/8 | 0.405 - 0.269 | 0.068 |
1/4 | 0.540 - 0.364 | 0.088 |
3/8 | 0.675 - 0.493 | 0.091 |
1/2 | 0.840 - 0.622 | 0.109 |
3/4 | 1.050 - 0.824 | 0.113 |
1 | 1.315 - 1.049 | 0.133 |
1-1/4 | 1.660 - 1.380 | 0.140 |
1-1/2 | 1.900 - 1.610 | 0.145 |
2 | 2.375 - 2.067 | 0.154 |
2-1/2 | 2.875 - 2.469 | 0.203 |
3 | 3.500 - 3.068 | 0.216 |
3-1/2 | 4.000 - 3.548 | 0.226 |
4 | 4.500 - 4.026 | 0.237 |
5 | 5.563 - 5.047 | 0.258 |
6 | 6.625 - 6.065 | 0.280 |
8 | 8.625 - 7.981 | 0.322 |
10 | 10.750 - 10.020 | 0.365 |
12 | 12.750 - 11.938 | 0.406 |
14 | 14.000 - 13.124 | 0.438 |
16 | 16.000 - 15.000 | 0.500 |
18 | 18.000 - 16.876 | 0.562 |
20 | 20.000 - 18.812 | 0.594 |
24 | 24.000 - 22.624 | 0.688 |
استاندارد ملی شماره 396 ایران مرجع مناسبی برای پیدا کردن انواع استانداردهای مربوط به مشخصات و ابعاد لولههای فولادی است.
استاندارد سایز لوله های برق
هنگام نصب تاسیسات الکتریکی، کابلهای برق از درون لولههای مخصوص عبور داده میشوند. این لولهها انواع مختلفی دارند که تولید هر یک از آنها بر اساس استاندارد مختص به خود صورت میگیرد. به عنوان مثال، لولههای فلزی صاف دایرهای مورد استفاده برای کابلهای برق دارای مشخصات زیر هستند.
NPS (DN) | قطر خارجی بر حسب اینچ (میلیمتر) | قطر داخلی بر حسب اینچ (میلیمتر) |
(15) 1/2 | (17.9) 0.706 | (5.8) 0.622 |
(20) 3/4 | (23.4) 0.922 | (20.9) 0.824 |
(25) 1 | (29.5) 1.163 | (26.6) 1.049 |
(32) 1-1/4 | (38.4) 1.510 | (35) 1.380 |
(40) 1-1/2 | (44.2) 1.740 | (40.9) 1.610 |
(50) 2 | (55.8) 2.197 | (52.5) 2.067 |
(65) 2-1/2 | (73.0) 2.875 | (62.7) 2.469 |
(80) 3 | (88.9) 3.500 | (77.9) 3.068 |
(90) 3-1/2 | (101.6) 4.000 | (90.1) 3.548 |
(100) 4 | (114.3) 4.500 | (102.3) 4.026 |
(125) 5 | - | (128.2) 5.047 |
(150) 6 | - | (154.8) 6.093 |
جدول زیر، نمونهای از لولههای PVC مورد استفاده برای کابلهای برق با عدد اسکجول 40 را نمایش میدهد.
NPS | قطر خارجی بر حسب اینچ | قطر داخلی بر حسب اینچ |
1/2 | 0.840 | 0.578 |
3/4 | 1.050 | 0.780 |
1 | 1.315 | 1.004 |
1-1/4 | 1.660 | 1.335 |
1-1/2 | 1.900 | 1.335 |
2 | 2.375 | 2.021 |
2-1/2 | 2.875 | 2.414 |
3 | 3.500 | 3.008 |
3-1/2 | 4.000 | 3.486 |
4 | 4.500 | 3.961 |
5 | 5.563 | 4.975 |
6 | 6.625 | 5.986 |
8 | 8.625 | 7.853 |
با سلام
جهت انتقال پالپ به طول 3 کیلومتر با حجم 335 مترمکعب بر ساعت و دانسیته پالپ 1270 کیلوگرم بر مترمکعب و اختلاف ارتفاع مبدا انتقال به مقصد 30 متر باشد سایز لوله , توان پمپ چقدر خواهد بود؟
سلام. ضمن تشکر از مطالب مفید. سوالی دارم. در یک شیت نقشه بعضی از لوله ها با علامت API 5L و بعضی لوله ها ASTM A106 نشان داده شده. با توجه به اینکه هر دو معرف لوله بدون درز هست دلیل نامگذاری متفاوت چیست؟
سلام و خداقوت
مطالب خوب ومفیدی ارائه شده است ضمن عرض خسته نباشید اگر امکان دارد مقدار تلرانس ضخامت لوله SCH 80 جهت استفاده در گرمکن های گازی (گاز طبیعی با فشار حدود ۷۰ بار داخل کویل و مخلوط اب وضد یخ در اطراف کویل ) چقدر است ؟ در تعمیرات اساسی گرمکن گازی شاهد کاهش ضخامت در کویل وزانو های ۱۸۰ ان هستیم مقدار مجاز کاهش ضخامت یا تلرانس مجاز را اعلام فرماید .
قبلا از صرف وقت و پاسخ ارسالی تشکر می کنم
سلام
ضخامت لوله ها در کلاس های مختلف رو به داخل بیشتر میشود یا رو به خارج؟؟
ممنون
با سلام من بدنبال دانستن صخامت لوله سايز ٣و٤لوله مانسمان (گاز)بودم كه به وب لاگ شما مراجعه كردم خيلي مفيد بود ولي نتوانستم جواب سئوال خودم را ببينم .آيا مشابه صخامت لوله هاي فولاديست يا خير؟موفق باشيد
تفاوت ضخامت لوله های درز دار مورد استفاده در صنايع گازی با A, B و حروف دیگر مشخص میشود لطفا کمی توضیح دهید
با کمال تشکر
سلام ، مطالب بسیار مفید و مختصر بود. لطفا بفرمائید علامت A139 در توضیحات ذیل بیانگر کدام مشخصه لوله می باشد.
DN1300 A139 Gr,B ASME B36.10 OD1321
با سلام؛
لوله «DN1300 A139 Gr,B»، یک لوله فولادی جوشی مطابق با استاندارد ASTM A139 در کلاس یا گرید B و قطر اسمی 1300 میلیمتر یا 52 اینچ است. علامت A139، استاندارد مورد استفاده برای ساخت و سفارش لوله را نمایش میدهد. توجه داشته باشید که در این توضیحات به دو استادارد (ASTM A139 و معادل آن ASME B36.10) اشاره شده است.
از همراهی شما با مجله فرادرس سپاسگزاریم. سلامت و موفق باشید.