فیلم عملیات های هات تپ

عملیات هات تپ یا انشعاب گیری به روش گرم (Hot Tap Operation)، از جمله عملیات های جاری روی خطوط لوله و مخازن است که به دلیل تنوع کاربردی بسیار مورد استفاده بهره برداران و فعالان واحدهای صنعتی، علی الخصوص واحدهایی قرار می گیرد که در زمینه های نفت، گاز، پتروشیمی، و انتقال سوخت فعالیت می کنند. این عملیات دارای ماهیت زنده است به این معنی که همزمان با فعالیت خط لوله و مجتمع به انجام می رسد. در واقع زمانی که لوله تحت فشار و در حال انتقال سیال است، یک برش روی آن انجام می گیرد و انشعاب جدید روی آن ایجاد می شود. طبق یکی از تعاریفی که یکی از شرکت های فعال در این زمینه به نام آلسترن (alstern) ارائه داده است، عملیات هات تپ به شرح زیر می باشد:

Hot tapping is a method of employing an under pressure drilling machine to cut a hole in an operating pipeline or storage vessel which allows for a new branch connection from the existing pipe or vessel without any interruption to the flow.
Hot tapping is also the first procedure in line stopping, where a hole saw is used to make an opening the pipe, so a line plugging head can be inserted.

در این تعریف عملیات هات تپ روش به کارگیری از یک دستگاه سوراخکاری تحت فشار (به نام دستگاه هات تپ) به منظور ایجاد برش یا سوراخ روی لوله ها و مخازن زنده و در حال فعالیت خوانده می شود. هدف از این کار ایجاد یک اتصال انشعابی جدید روی لوله یا مخزن است، به طوری که هیچ وقفه ای در فرایند عملیاتی لوله یا مخزن مربوطه به وجود نیاید.

علاوه بر این عملیات انشعاب خط لوله گام اول در فرایند استاپل یا انسداد خط لوله می باشد. برای انجام عملیات استاپل نیازمند یک سوراخ و یک برش روی لوله هستیم تا پلاگ از مجرای آن وارد لوله شود. این عملیات توسط دستگاه هات تپ انجام خواهد گرفت.

 عملیات هات تپ دارای کاربردهایی متنوع است اما پرکاربردترین حوزه هایی که این عملیات در خصوص شان انجام می گیرد به شرح زیر هستند:

Insertion of a new branch in an operational pipeline

بیشترین مورد استفاده عملیات هات تپ برای مواقعی است که مجریان و بهره برداران شرکت صنعتی می خواهند طرح های عملیاتی موجود را توسعه دهند. در این راستا آن ها می توانند با ایجاد یک انشعاب جدید و هدایت جریان سیال به مجاری خطوط لوله جدید طرح های موجود خود را توسعه دهند. برای این کار معمولاً خطوط لوله پرفشار و دارای سایز بالا انتخاب می شوند تا فاز توسعه جدید تغذیه کافی و مناسب برای جریان سیال داشته باشد. یکی از مهم ترین نکات در طرح های توسعه خطوط لوله این است که انشعاب ایجاد شده روی خطوط لوله موجود باید توانایی آن را داشته باشد که طرح توسعه جدید را تأمین کند. در این خصوص محاسبه فشار و جریان سیال از وظایف برنامه ریزان و بهره برداران می باشد. اما شرکت پیشگام صنعت ابزار با توجه به تجربه بالای خود در زمینه انجام عملیات هات تپ قادر است مشتریان را در خصوص انتخاب محل و لوله مناسب انشعاب خط لوله جهت طرح توسعه خود راهنمایی کند.  می توان گفت یکی از رایج ترین کاربردهای عملیات انشعاب گرم  مربوط به این مورد می باشد.

Insertion of branch that require to drain off large amount of fluid

مورد دیگر کاربردی در عملیات هات تپ ایجاد یک انشعاب جدید روی خطوط لوله ای است که نیازمند آن هستند که حجم زیادی از سیال از آن ها تخلیه شود. در این مواقع روی خط در حالی جریان درون آن وجود دارد اتصال سه شاخه اسپلیت تی نصب می شود و سپس عملیات هات تپ روی لوله انجام می شود تا مجرای دسترسی به سیال لوله فراهم شود. طبیعتاً از آن جا که روی اتصال سه شاخه مذکور یک ولو نصب خواهد شد، برون رفت سیال تحت کنترل خواهد بود و برنامه ریزان هر زمان که نیاز باشد به هر دلیلی با باز کردن ولو حجم مورد نظر سیال را تخلیه کرده و ولو را می بندند.

Insertion or replacement of valve in an operational pipeline

نصب یا تعویض ولو موجود روی خط لوله از دیگر مواردی است که عملیات هات تپ در مورد آن مصداق دارد. اصولاً نصب ابزارهای کنترلی روی خطوط لوله زمانی که سیال درون لوله در جریان است فقط از طریق انجام عملیات انشعاب از خط لوله امکان پذیر است. در غیر این صورت می باید لوله تخلیه شده و عملیات برش و نصب ابزار روی آن انجام شود که طبیعتاً فرایندی زمان بر و هزینه بر است. به جای این روش سنتی، می توان با استفاده از انشعاب گرم ولو و سایر ابزارهای کنترلی مورد نظر را روی لوله نصب کرد.

Preparing the pipeline for line stopping

یکی دیگر از موارد کاربرد عملیات هات تپ، انجام عملیات لاین استاپ و استاپل می باشد. چنان که می دانیم انجام عملیات لاین استاپ در درجه اول مستلزم این است که پلاگ های دستگاه استاپل به فضای درون لوله نفوذ کنند و این حاصل نخواهد شد جز از طریق برش لوله و گشودن مجرای دسترسی به فضای داخلی خط لوله. عملیات انشعاب گرم یا هات تپ بهترین راهکار برای برش لوله است. با استفاده از عملیات هات تپ مجرای دسترسی به خط لوله فراهم می شود، سپی دستگاه استاپل روی ولو نصب می شود و با پیشروی به فضای داخلی لوله انسداد خط را به انجام می رساند.

موارد فوق عمده ترین کاربردهای عملیات انشعاب گرم هات تپ محسوب می شدند، اما این بدان معنا نیست که کاربرد این عملیات محدود به موارد فوق است. با توجه به نیازهای مشتریان می توان کاربردهای متعددی برای انجام عملیات هات تپ برشمرد. به این دلیل این عملیات با وجود دشواری ها و ویژه بودن فرایند، یکی از عملیات های رایج و تکرار شوند روی خطوط لوله است. مجتمع های صنعتی که با  طرح ها و برنامه هایی نظیر توسعه خطوط لوله موجود، تعمیر اتصالات و تجهیزات، تعویض قطعات، تغییر طرح پایپینگ، تغییر مکان عملیاتی فرایندها و مواردی از این نظیر سر و کار دارند بدون شک درگیر عملیات هات تپ خواهند بود.

شرکت پیشگام صنعت ابزار یکی از مجریان نام آشنای انجام عملیات های انشعاب گرم هات تپ و استاپل روی خطوط لوله و مخازن کشور است که طی بیش از ده سال موفق به انجام صدها عملیات هات تپ گردیده است. این عملیات ها در واحدها صنتی مختلف اعم از پالایشگاه ها و ترمینال های نفتی، مجتمع های پتروشیمی، واحدهای صنایع سنگین نظیر ذوب آهن و فولاد و…. انجام شده است. حتی واحدهای خدمات شهری نظیر شرکت های آب و فاضلاب نیز می توانند از خدمات هات تپ بهره ببرند و در این راستا شرکت پیشگام صنعت ابزار پروژه های متعدد در زمینه انجام عملیات هات تپ روی خطوط لوله آب برای واحدهای خدماتی مختلف از جمله شرکت آب و فاضلاب استان تهران را داشته است.

فیلم موجود، تصاویر برخی از پروژه های انشعاب گرم شرکت پشگام صنعت ابزار طی سالیان گذشته را نشان می دهد. این تصاویر عکس هایی از مراحل مختلف کار را شامل می شوند که روی خطوط لوله دارای سایزهای متفاوت و انشعاب های هات تپ متنوع انجام گرفته اند. عملیات هات تپ شامل مراحل متعددی است. ابتدا فاز ساخت و نصب اتصال های سه شاخه روی خط لوله انجام می گیرد. این اتصال معمولاً بر اساس سایز لوله اصلی، سایز انشعاب، فشار سیال و ضخامت لوله تعیین می شود. در اغلب موارد اتصال مورد نظر اسپلیت تی خواهد بود اما به فراخور نیاز و محاسبات مهندسی بر اساس استانداردهای جوش ممکن است از اتصالاتی دیگر استفاده شود. در هر صورت وجود یک نیپل به عنوان ورودی انشعاب جدید برای انجام عملیات هات تپ ضروری است. دستگاه هات تپ مستقیماً روی لوله نصب نخواهد شد، بلکه روی ولوی قرار خواهد گرفت که آن نیز روی اتصال سه شاخه نصب شده است. از این رو نیپل این اتصال می بایست دارای فلنج باشد تا ولو روی آن قرار گرفته و پیچ و مهره شود. پس از نصب ولو، دستگاه هات تپ روی ولو نصب شده و عملیات برش لوله از طریق پیشروی دستگاه هات تپ به انجام خواهد رسید. چگونگی بار دهی، میزان پیشروی لازم، فشار عملیاتی مورد نیاز برای دستگاه هات تپ و مواردی از این قبیل، آیتم هایی هستند که انجام عملیات هات تپ را تحت تأثیر خود قرار می دهند.

هات تپ
هات تپ

تصاویر مونتاژ شده در فیلم بالا بخشی از مراحل انجام عملیات در مکان های مختلف را نشان می دهند. شرکت پیشگام صنعت ابزار در مجتمع ها و واحدهای صنعتی مختلف عملیات های متنوعی را به انجام رسانده است. سایز انشعابی این عملیات ها از ½ اینچ آغاز شده و تا ۴۸ اینچ را پوشش داده است. عملیات های هات تپ ۴۸ اینچ شرکت پیشگام صنعت ابزار به پروژه پالایشگاه اصفهان باز می گردد که در صدد بودند روی خط لوله بنزین ۴۸ اینچی خود انشعاب گیری گرم انجام دهند. با توجه به سایز بالای لوله و نیز سایز به سایز بودن عملیات هات تپ، انجام مراحل کار دشواری های خاص خود را داشت اما با اتخاذ تذابیر فنی و مهندسی کل مراحل بدون بروز کوچک ترین ایرادی به اتمام رسید. البته دستگاه ها و تجهیزات، و نیز دانش فنی مان به ما اجازه انجام عملیات تا سایز ۷۲ اینچ را نیز می دهد، اما به جهت عدم دریافت هر گونه سفارش در این خصوص، تا زمان حاضر بزرگ ترین سایز انشعابی عملیاتی ما ۴۸ اینچ بوده است.

شرکت پیشگام صنعت ابزار از انواع دستگاه های هات تپ در سایزهای مختلف برخوردار است و از این حیث مناسب ترین شرایط فنی و تجهیزات مکانیکی برای انجام عملیات را اتخاذ می کند. دستگاه های این شرکت تولید شده شرکت میراژ انگلستان می باشند که از واحدهای بزرگ تولید کننده دستگاه های ارائه خدمات خطوط لوله در سایزها و انواع مختلف است. این دستگاه ها به فراخور نیاز هر عملیات، بازسازی و باز تعمیر شده و وقتی مناسب برای عملیات باشند پیش از نصب معمولاً تست فشار روی آن ها صورت می گیرد تا نسبت به ایمنی و اطمینان از فرایند حین اجرای هات تپ مطمئن شویم.

عملیات حرارتی تنش زدایی

انجام عملیات حرارتی تنش زدایی روی اتصالات مربوط به انجام عملیات هات تپ یکی از مراحل اساسی در ساخت اتصال به شمار می رود و اهمال در این مورد، علی الخصوص در شرایطی که عملیات روی خطوط پرفشار انجام می گیرد، مطمئناً عوارض منفی بر کار نهایی خواهد داشت. اتصالات اسپلیت تی ساخته شده به منظور انجام عملیات انشعاب گرم، به منظور احیای کارکرد در کوره قرار داده می شوند و درجه حرارت کوره را به آهستگی و به صورت یکنواخت بالا می بریم. پس از رسیدن به حد دمای مطلوب، دمای کوره با همان شتاب و سرعت و یکنواختی به تدریج کاسته می شود تا وضعیت بالانس آلیاژی اسپلیت تی ساخته شده احیا شود. در واقع ما با این کار خرده عناصر و جزء به جزء سلول های اسپلیت تی را بر حسب ویژگی ها و مشخصاتی که از پیش در نظر گرفته ایم تنظیم و بالانس می کنیم.

در واقع در فرایند ساخت اسپلیت تی به دلیل فشاری که به فلز حین انجام عملیات های فنی رخ می دهد ممکن است تعادل و همگنی آلیاژی اتصال بر هم بریزد. هدف از انجام عملیات تنش زدایی رفع این گونه تنش ها و بازگرداندن اسپلیت تی به تعادل آلیاژی است. اهمیت کار در این نکته است که اگر اسپلیت تی یا هر اتصال فلزی دیگری دچار ناهنگنی و عدم تعادل آلیاژی شود، ممکن است بخش هایی از قطعه در مقابل فشارهای وارده مستعد تنش بوده و به این ترتیب به محض مواحهه با فشار مجموعه دچار دفرمه شدن، کج تابی و چه بسا ترک خوردگی و شکستگی شوند. در صورت ابتلا به این شرایط، رفع مشکل بسیار دشوار و زمان بر خواهد بود. همان طور که هزینه و خسارت اقتصادی نیز به بار خواهد آورد.

تنش زدایی انواع و گونه های مختلف دارد که البته بیشتر از جمله روش های گرم و سرد کردن دارای تمایزند حال آن که مکانیزم و مراحل انجام عملیات حرارتی تقریباً مشابه یکدیگر می باشند.

برخی اثراتی که عملیات حرارتی تنش زدایی می تواند ایجاد کند به شرح زیرند:

  • بازیابی (Recovery): با اعمال حرات و افزایش تدریجی آن بر روی اتصال به مرور ذرات و اجزای قطعه که تا پیش از این در نتیجه عملبات های سرد و جوشکای و… دچار تنش و ناهمانگی شده بودند، به مرور فواصل و نظم خود را احیا و بازیابی می کنند. دما باید به صورت یکنواخت توزیع شود و هیچ گونه نوسان و کم یا زیاد شدن میزان سرعت افزایش دما مشهاده نشود تا فرایند بازیافت به بهترین شکل ممکن به وقوع بپیوندد.
  • توقف (Relaxation): چنان که اشاره شد پس از انجام کارهای سرد و سایر فرایندها در حین ساخت اتصال، اجزاء و بخش هایی از آن دچار تنش می شوند. در فرایند بازیافت اتصال به مرور به حالت تعادل خود باز می گردد تا جایی که بالاخره در یک سقف دمایی تنش ها آزاد شده و به این صورت اتم ها به هم نزدیک شده و شکل موزون خود را باز می یابند.
  • سختی زدایی و نرم کردن (Tempering): این امر زمانی بروز می باید که روی سطوح فلز مورد تنش زدایی عملیات جوشکاری انجام شده باشد.

اهداف و کاربردها

طبیعتاً برای انجام عملیات تنش زدایی حرارتی اهداف و برنامه هایی وجود دارد. در واقع قطعه ساخته شده بنا به یکسری مقاصد جهت تنش زدایی ارسال می شود. از سوی دیگر، بسته به قصدی که از انجام عملیات تنش زدایی داریم، فرایندهای ویژه ای از تنش زدایی دارای کاربرد می باشند. بر این اساس، هر یک از اهداف و اغراض از عملیات تنش زدایی کاربردهایی خاص به شرح زیر را می طلبند:

  • افزایش قدرت و مقاومت در برابر سایش: این هدف از طریق سخت کاری حجمی و سخت کاری سطحی اتصال حاصل می شود. ما با سخت کاری این اتصال میتوان ضیب مقاومت آن مقابل سایش را از بین برد.
  • برای افزایش انعطاف پذیری و نرمی: این هدف نیز از طریق روشهایی نظیر سختی زدایی و تبلور مجدد حاصل می شود. در مواقعی که سختی کاری موضوعیتی ندارد و نرمی اتصال مورد توجه است از روشهای مذکور برای تنش زدایی استفاده می شود.
  • برای افزایش سفتی اتصالات: به منظور دستیابی به این هدف نیز بهترین راهکارها تمپره کردن و تبلور مجدد است.
  • برای ریز ریز کردن و دانه دانه کردن اجزا و سلولهای اتصال: برای دستیابی به این هدف آنیلینگ بهترین راهکار است. در این روش فلز را حرارت داده و کمی در همان شرایط نگاه می دارند، و سپس در یک سرعت ثابت و مشخص سرد می کنند. در عین حال برای این منظور نیز نرمالیزه کردن و تبلور مجدد توصیه می شوند.
  • برای رفع فشارها و تنش هایی که در نواحی مختلف اتصال در نتیجه انجام کارهای سرد، جوشکاری و ریخته گری، و سرد شدن غیر یکنواخت اتصال پس از جوشکاری ایجاد می شوند. برای این منظور نیز تنش زدایی تنش پس ماند انیلینگ اثرگذار است.
  • برای بهبود خواص و ویژگی های سطح فلز : که با استفاده از سخت کاری سطحی، تنش زدایی سطحی و مواردی از این نظیر سختی سطح فلز را تضمین می کنند.

از توضیحات ذکر شده چنین بر می آید که پس از ساخت اسپلیت تی و پیش از نصب این اتصال روی لوله انجام عملیات تنش زدایی روی آن ضروری می باشد. حین ساخت اتصال اسپلیت تی ما با فرایندهایی نظیر جوشکاری، برش گاز و هوا، جوش آرگون و سنگ زنی سر و کار داریم. ضمن این که بارها به منظور فیت کردن و تست اتصال چکش کاری روی آن انجام می گیرد. از این رو بدیهی است که در فرایند ساخت اتصال دچار تنش هایی خواهد شد که آناتومی و بالانس آن را بر هم می ریزد. در چنین شرایطی انجام عملیات حرارتی تنش زدایی اکیداً توصیه می شود.

تنش زدایی اسپلیت تی
تنش زدایی اسپلیت تی

شرکت پیشگام صنعت ابزار دارای تبحر و دانش در زمینه انجام عملیات های حرارتی تنش زدایی روی قطعات فلزی می باشد و در این خصوص آماده ارائه مشاوره و راهنمایی به درخواست کنندگان می باشد. از آن چه تا کنون گفته شد، می توان پی برد که عملیات حرارتی بسته به نوع کاربردی که از اتصال می خواهیم دارای رویه ها و اثرات فنی متنوع و متفاوت است. در این زمینه درخواست کننده با ارائه شرح کارهای صورت گرفته برای ساخت اتصال و مورد کاربردی آن در آینده می تواند ما را در زمینه انتخاب راهکار عملیات حرارتی راهنمایی کند.

کارکرد ولو در انشعاب گیری

انشعاب گرم خطوط لوله از فرایندهایی است که تهیهه ابزار مورد نیاز، قطعات و تجهیزات آن از اهمیت بالایی برخوردار است، چرا که در غیر این صورت فرایند به لحاظ اجرایی و فنی به مشکل برمی خورد. اصولاً اگر عملیات انشعاب گیری و برش لوله را فرایند اصلی در هات تپ در نظر بگیریم، پشتیبانی و تجهیز عملیات خود ساز و کاری جامع و مدون را می طلبد که هر گام آن به لحاظ ضریب اهمیت به مثابه یک پروژه مستقل فنی عمل خواهد کرد. از این رو برنامه ریزی در خصوص پشتیبانی فرایند از خطوط اصلی عملیات محسوب می شود که پیش از آغاز باید طرح و برنامه جامعی در خصوص آن تدوین و ارائه داد.

پشتیبانی فنی فرایند خود شامل سه دسته امور می شود؛ دسته اول امور مربوط به نرم افزارها، طرح ها و دستورالعمل ها، و در واقع خروجی های واحدهای فنی و مهندسی می باشد که در قالب های نظیر چک لیست، دستورالعمل، روش اجرایی و کتابجه هات تپ تدوین شده و به واحدهای اجرایی ابلاغ می شود. دسته دوم امور پشتیبانی، به تهیه و تأمین ابزار آلات و تجهیزات مورد نیاز برای انجام عملیات مربوط می شود. طبیعتاً هر عملیات فنی نیازمند یک سری تأسیسات و تجهیرات مورد نیاز برای پیشبرد عملیات است. در این خصوص نیز می بایست ترتیبات لازم اتخاذ شده و در اختیار نیروی انسانی قرار گیرد. گرچه این امر چندان مهم به نظر نمی رسد و ظاهر امر دال بر قابل اغماض بودن آن می دهد، اما به تجربه دیده شده است که مجریان انجام عملیات جهت انجام ساده ترین امور فنی که نیازمند ابزار آلات مناسب می باشد دچار هدر رفت زمان و هزینه انسانی گردیده اند.

ولو
ولو در هات تپ

اما سومین و مهم ترین بخش از پشتیبانی فنی عملیات، تأمین تجهیزات و اتصالات و دستگاه های انجام عملیات است. در این خصوص می بایست اهتمام ویژه به خرج داشت. از اتصالات و تجهیزات دکر شده، برخی از آن ها در محل نصب و استفاده حین عملیات باقی مانده و برخی دیگر بعد از اتمام عملیات از محل خارج می شوند. برای مثال دستگاه هات تپ پس از اتمام عملیات استخراج می شود و در مکان باقی نمی ماند. از سوی دیگر فیتینگ سه شاخه معمولاً پس از عملیات و حین بهره برداری انعشاب جدید نیز همچنان در محل نصب باقی مانده و از آن استفاده می گردد.

ولو (Valve) یا شیرها از جمله اتصالاتی هستند که اصطلاحاً به اتصالات دائمی معروف اند، به این معنا که پس از پایان عملیات همچنان در محل نصب باقی مانده و از کارکردشان حین بهره برداری از انشعاب جدید استفاده می شود. از این رو در خصوص انتخاب ولو مناسب برای انجام عملیات و پس از آن بسیار باید دقت داشت. اگر در انتخاب شیر یا سایر اتصالات دائم دچار خطا شویم، رفع و اصلاح عیب فرایندی بسیار دشوار خواهد شد چرا که قطعات مذکور پس از بهره برداری انشعاب جدید روی خط در حال عملکرد هستند و امکان تعمیر یا تعوض آن ها وجود ندارد، مگر آن که به منظور انجام اصلاحات لازم خط را تعطیل و تخلیه کنیم تا مجرای دسترسی به این اتصالات فراهم شود. این امر نیز باعث هدر رفت زمان، اتلاف نیروی انسانی و سرمایه خواهد گردید. علاوه بر این که باید هزینه تعطیلی و عدم کارکرد مجتمع در طی روزهای تعمیر را نیز به عنوان خسارت مد نظر قرار دهیم.

با توجه به نکات گفته شده، انتخاب اتصالات دائم امری بسیار حیاتی در پیشبرد  و حسن اجرای عملیات محسوب می شود و در این خصوص باید تمام پیش بینی های لازم صورت گرفته شده باشد. شیرها به عنوان یکی از کلیدی ترین اتصالات دائمی در عملیات هات تپ محسوب می شوند که روی فیتینگ ها نصب شده و دستگاه برای انجام عملیات روی آن ها سوار می شود. پس از اتمام عملیات ولو بسته می شود و اگر تصمیم بر استفاده بلافاصله از انشعاب جدید وجود ندارد، شیر با یک فلنج کور یا هر نوع کپ نگهدارنده دیگر مسدود می شود.

در انتخاب ولو متناسب برای انجام عملیات انشعاب گیری، آن چه بیش از هر چیز دارای اهمیت است مشخصات فنی انشعاب و سیال درون انشعاب می باشد. به طور کلی برای انتخاب نوع ولو باید سه متغیر را مد نظر قرار داد؛ سایز انشعاب و کلاس فشار کاری خط، و نوع سیال:

  • سایز انشعاب: طبیعتاً ولو در سایزی انتخاب می شود که برای انشعاب گیری جدید تصمیم گیری شده است. به عبارتی بر حسب سایز انشعاب تصمیم گیری شده، یک فیتینگ تهیه و روی لوله نصب می شود، سپس و به منظور حصول اطمینان از آب بندی مجموعه، یک گسکت روی فیتینگ قرار داده شده و در نهایت یک شیر هم سیاز با سایز فیتینگ روی آن بسته می شود. طبیعی است که هر چه سایز انشعاب بالاتر باشد حساسیت مجری عملیات در خصوص انتخاب شیر مستحکم تر باید افزوده شود، چرا که تنش وارده به نسبت افزایش سطح مقطع افزایش می یابد و از این رو باید سایز را به عنوان معیاری حائز اهمیت در انتخاب نوع ولو برشمرد
  • کلاس فشار: طبیعتاً هر چه فشار سیال بیشتر باشد در خصوص انتخاب ولو باید حساسیت بیشتری به خرج داد. انجام تست فشار روی ولو در این شرایط به طور جدی توصیه می شود. در عملیات های حاوی سیال با فشار پایین استفاده از شیرهای ضعیف تر نیز ایرادی در عملکرد مجموعه در آینده پیش نمی آورد اما در هر صورت توصیه بر آن است که مجری عملیات حد نهایی فشاری که می تواند در آینده از جانب سیال بر ولو وارد شود را به عنوان معیار تصمیم گیری قرار داده و سپس، ولوی را برگزیند که مقاومتی بیش از این حد نهایی داشته باشد.
  • نوع سیال: علاوه بر موارد ذکر شده، نوع سیال نیز متغیر کلیدی و تعیین کننده در انتخاب ولو منظور می شود. برای مثال وقتی دو سیال متفاوت باشند حتی در صورتی که دارای فشار کاری مساوی باشند، نمی توان برای هر دو سیال یک شیر را تجویز کرد. میزان فراریت و سیالیت یک سیال درون لوله و مخزن متغیری مستقل از فشار محسوب می شود، و چه بسا سیالی در لوله فشاری کمتر از یک سیال دیگر داشته باشد، اما بدلیل میزان سیالیت و فراریت خطر نشتی در خصوص آن بیشتر حس شود. بنابراین این متغیر نیز اهمیتی به همان میزان دو متغیر پیشین داشته و نمی توان آن را جزئی از دو موارد فوق الذکر خواند.
انشعاب گرم
ولو انشعاب گرم

حال و بر اساس متغیرهای فوق، مجری عملیات بر حسب تجارب و دانش فنی اش دست به انتخاب ولو می زند. شیرها دارای انواع و اقسام متنوع اند که هر کدام دارای قابلیت های خاص خویش می باشند. وظیفه مجری عملیات است که با سنجش قابلیت های هر کدام، ولو متناسب با پروژه خویش را برگزیده و روی خطوط لوله خود استفاده کند. انواع ولو را می توان به شرح زیر برشمرد:

  • ولو دروازه ای (Gate Valve): در این شیرها یک دریچه برای باز کردن یا قطع کردن جریان سیال وجود دارد که بلافاصله با باز کردن فلکه، جریان برقرار می شود. بنابراین، از این شیر نمی توان برای کنترل فشار و کم و زیاد کردن میزان جریان استفاده کرد، چرا که بمحض گشودن دریچه سیال با فشار خود وارد ورودی جدید خواهد شد. این ولوها را نمی توان در حالت نیمه باز نگاه داشت و در این صورت آسیب می بینند. شیرهای دروازه ای دارای دریچه ای مستطیلی یا دایره ای هستند که در صورت بسته بودن کامل دریچه جریان قطع می شود، اما به محض باز شدن اولین مجاری شیر، جریان برقرار می شود.
  • ولو توپی (Ball Valve): این شیر ساختار ساده تری نسبت به شیر دروازه ای دارد و گرچه باعث کمی افت فشار در جریان سیال می شود، اما به لحاظ ساختار فنی اش، در بسیاری از خطوط لوله مخصوصاً خطوط لوله حاوی سیال گاز بسیار کاربرد دارد. از دیگر ویژگی های این شیر نیز آن است که بر خلاف شیر دروازه ای، در شیرهای توپی وقتی دریچه در حالت نیمه باز قرار دارد سیال به صورت مستقیم و با iمان فشار وارد ورودی جدید نمی شود، گرچه گزاردن شیر در حالت نمیه باز به شیر آسیب می رساند. در این شیر، آب بندی از طریق یک قطعه کروی شکل دارای یک استوانه داخلی توخالی انجام خواهد شد.
  • ولو پروانه ای (Butter fly Valve): ولو پروانه ای به لحاظ ساختار مکانیکی ساده ترین نوع شیر محسوب می شود اما به دلیل وزن سبک و قابلیت کنترل جریان سیال دارای کاربرد گسترده می باشد. این ولوها دارای یک بندآور صفحه ای و دایره ای شکل می باشند که مستقیما به دریچه ولو متصل است و همزمان با باز و بستن فلکه ولو، بر محور محیطی ولو دوران کرده  و به این ترتیب باز یا بسته می شوند. بدیهی است زمانی که بندآور ولو در راستای عمود بر لوله یا موازی شاکله شیر قرار دارد، جریان مسدود شده و زمانی که این زاویه ۹۰ درجه می شود، میزان جریان سیال به حداکثر خود که همان فشار کاری خط می باشد می رسد.

شیرها در خطوط لوله به نسبت میزان تنوع و کارکرد در استفاده، دارای انواع و اقسام مختلف نیز می باشند که سه نمونه ذکر شده، آن دسته از شیرهایی بود که اغلب برای انجام عملیات انشعاب گیری از یکی از آنها استفاده می شود. با این وجود ولوهای یک طرفه، ولوهای کنترل، ولوهای سوزنی، بشقابی و ولوهای سماوری از دیگر ولوهای مورد استفاده در صنایع خطوط لوله هستند که به فراخور نیاز، از هر یک از آنها استفاده می شود.

ولو
ولو valve

مجری عملیات انشعاب گرم موظف است ضمن انجام مطالعات اولیه و با توجه به سه متغیر برشمرده شده یعنی سایز انشعاب، فشار کاری خط و نوع سیال، ولوهای مورد استفاده در خطوط لوله را به لحاظ قابلیت ها و  معایب موجود مورد بررسی و واکاوی قرار دهد و در نهایت مناسب ترین آنها را برای انجام عملیات انتخاب کند. لازم به ذکر است انجام تست فشار و تست نشتی ولو پیش از نصب روی فیتینگ ضروری است. ممکن است شیر مناسبی انتخاب شده باشد، اما به دلیل ضعف در مکانیزم کنترل کیفیت شرکت تولید کننده، ولو دارای ایراد به دست مشتری برسد. با توجه به این نکته مجری عملیات انشعاب گرم که می بایست ضریب اطمینان فرایندهای مربوط به خود را حداکثر میزان لازم برساند، هرگز نباید به تأییدیه تولید کننده یا توزیع کننده، و هر توصیه کننده دیگری وقعی نهد، و خود باید مستقلاً انجام تست نشتی و فشار شیر را به انجام برساند تا از صحت عملکرد این اتصال تعیین کننده و دائم روی خطوط لوله اطمینان حاصل کند. حتی تأییدیه کارفرما بر ولو نیز نمی تواند مرجع قابل اتکایی برای پیمانکار پروژه به شمار رود چرا که فقط اوست که به حساسیت ها و الزامات ویژه کار گرم اشراف کامل دارد.

خدمات جوشکاری ما

به طور کلی در فرایندهای مربوط به خطوط لوله در تمامی فازهای عملیاتی، جوشکاری یکی از اجزاء جدانشدنی و حذف ناپذیر در عملکردهای شرکت پیشگام صنعت ابزار محسوب می شود و از این حیث نقش برجسته و قابل توجهی در پیشبرد فرایندهای مربوط به خطوط لوله دارد. در ادامه به برخی روندهای حاکم و جاری در خطوط لوله که جوشکاری بخشی از زیرمجموعه های آن را تشکیل می دهد می پردازیم تا پی به اهمیت و دامنه گسترده این سرویس خطوط لوله در ارائه خدمات ببریم. برخی از فرایندها در هر یک از فازها به شرح زیر هستند:

  • در مراحل پیش از بهره برداری، یعنی زمانی که سایت یا مجتمع در حال راه اندازی می باشد، طبیعتاً اصلی ترین فرایند پایپینگ می باشد که با توجه به نقشه های طراحی شده صورت می گیرد. در این مرحله بدیهی است که جوش کاری بیش از هر فرایند دیگری مورد توجه قرار می گیرد چون قطعات و اجزای لوله از این طریق به هم متصل می شوند. همچنین در خصوص نصب اتصالات و تجهیزات روی خطوط لوله نیز اغلب از روش جوشکاری استفاده می شود. برای مثال در محلی که خط لوله دارای انشعاب بوده و می بایست یک اتصال سه شاخه روی لوله نصب شود، یا در مواقعی که لوله دارای انحراف از مسیر مستقیم می باشد و باید از elbow استفاده کرد، باز هم جوش کاری فرایند نصب این اتصالات را به انجام می رساند. جوش کاری در پایپینگ از ضریب اهمیت بالایی برخوردار است. خطوط لوله در یک مجتمع نفتی یا گازی حکم شراین های حیاتی آن مجتمع و همچون رگ های بدن آن محسوب می شوند. اگر هر بخش از خطوط لوله دچار مشکل شود کل مجموعه متضرر خواهد شد. با توجه به این نکته جوشکاری خطوط لوله بسیار حساس است، خصوصاً روی خطوط لوله انتقال که گاهاً چند کیلومتر درازا و پیوستگی دارند.
جوشکاری هات تپ
جوشکاری هات تپ

همچنین بر حسب طراحی ها خطوط لوله در مکان های مختلف مجتمع صنعتی ممکن است دارای مسیرهای صعب العبور، یا نصب شده در ارتفاع و مواردی از این دست باشند. در این شرایط خطوط لوله نیازمند ساپورت ها و ابزارهای پوشش دهنده ای هستند که آنها را در محل مورد نظر پشتیبانی و مکان شان را تثبیت کنند. فرایند جوشکاری در ساخت و نصب این ساپورت ها نیز نقش عمده ای دارد.

  • یک مجتمع صنعتی پس از بهره برداری خطو لوله نیز همچنان به فرایندهای جوشکاری نیاز خواهد داشت. خصوصاً وقتی نیاز به تغییر طراحی ها، اصلاح عیوب، رفع مشکلات یا توسعه خطوط می باشد جوش کاری بار دیگر به عنوان اصلی ترین فرایند خود را بروز می دهد. در هر یک از این رویدادها گرچه ممکن است جوش کاری فرایند اصلی تلقی نشود اما نقش پشتیبانی کننده جدی دارد و روشی را نمی توان جایگزین آن کرد.

برای مثال تصور کنید یک خط نیازمند تغییر خطوط به دلیل فرسودگی و خوردگی خطوط لوله موجود است. در این شرایط طبیعتاً برنامه ریزان مجتمع سراغ روش هایی نظیر انسداد لوله بمنظور انجام عملیات تعمیراتی می روند. لذا خط مسدود شده و لوله برای تعمیرات از محل بریده و تعمیر می شود. لذا حین اتمام تعمیرات و نصب مجدد، بار دیگر به جوشکاری لوله روی مکان قبلی نیاز داریم.

افزون بر این انجام یکسری اقدامات اصلاحی روی خطوط لوله موجود، نظیر ایجاد یک انشعاب جدید روی خطوط لوله از طریق عملیات هات تپ از جمله دیگر فرایندهایی است که جوش کاری در آن نقش بسیار قابل توجهی دارد. از آن جا که اتصال مورد نیاز برای انجام انشعاب گرم که اغلب اسپلیت تی (Split tee) است، از طریق جوشکاری روی لوله به آن نصب می گردد، بنابراین جوشکاری بخشی حیاتی از این عملیات پیچیده خطوط لوله محسوب می شود.

در مجموع میتوان گفت جوشکاری روی خطوط لوله خصوصاً پس از بهره برداری و زمانی که سیال درون آنها جریان دارد فرایندی پیچیده دشوار و دارای متغیرهای عدیده است. عدم توجه به نکات ایمنی کار جوشکاری روی خطوط لوله و نیز بی توجهی به الزامات فنی، بدون شک کلیت فرایند را با مشکل و آسیب مواجه خواهد کرد و از این حیث توصیه می شود که حتی الامکان کار با رعایت استانداردها و الزامات موجود انجام شود یا به مجموعه یا شخصی واگذار شود که توان، دانش و تجربه کافی در این زمینه را داشته باشد.

بسیاری از واحدهای صنعتی به جهت عدم اشراف بر استانداردهای جوشکاری روی خطوط لوله حاوی سیال در صورت نیاز به انجام اصلاحات و تعمیرات ویژه روی خطوط دچار مشکل خواهند شد. در این شرایط شرکت پیشگام صنعت ابزار آمادگی کامل برای ارائه خدمات جوشکاری روی خطوط لوله را خواهد داشت. اصلی ترین استانداردهای جوش کاری روی خطوط لوله را می توان دو استاندارد زیر برشمرد:

  • ASME BPVC Section IX: از سری استانداردهای انجمن مهندسین مکانیک آمریکا یا ASME کد بویلرها و مخازن تحت فشار، از جمله استانداردهای معتبری است که برای جوشکاری روی خطوط لوله حاوی سیال بسیار کاربردی می باشد. در واقع Section IX این کد مشخصاً به جوش کاری روی خطوط لوله و مخازن تحت فشار می پردازد و از این حیث بسیار کاربردی و مفید خواهد بود.
  • API 1104: موسسه نفت آمریکا یا API قدیمی ترین واحد ارائه دهنده استانداردهای مربوط به صنایع نفت و گاز محسوب می شود که بر حسب سوابق و دانش فنی بسیار بالای خود صدها استاندارد در زمینه فرایندهای متنوع خطوط لوله و مخازن نفتی، گازی و پتروشیمی تدوین کرده است. استاندارد API 1104 مشخصاً به الزامات جوشکاری در خطوط لوله نفت و گاز پرداخته است و از این حیث برای انجام این فرایند رجوع به استاندارد مذکور از الزامات است.

اعتبار این دو استاندارد بین المللی چنان بالاست که بسیاری از کارفرمایان و پیمانکاران در سرتاسر جهان، به صورت قراردادی نانوشته همگی این دو استاندارد را به عنوان معیار بین المللی و مورد توافق میان خود می پذیرند و در تدوین دستورالعمل جوش و روش های اجرایی انجام جوشکاری به این دو استاندارد استناد می کنند.

شرکت پیشگام صنعت ابزار نیز در تدوین دستورالعمل جوشکاری روی خط لوله و آماده کردن چک لیست مراحل انجام کار، ابتدا اطلاعات اولیه و مشخصات فنی خط و سیال را از مشتریان دریافت کرده و بر اساس آن دست به محاسبات و سنجش متغیرها بر جسب استانداردهای ذکر شده می زند. پس از انجام آنالیزها و دستیابی به نتایج، آن ها را در دستورالعمل ها و روش های اجرایی پیاده و به اپراتورهای انجام کار جهت رعایت تحویل می دهد.

اسپلیت تی
اسپلیت تی

بازرسی جوش

بازرسی جوش کلیه فرایندهای پایش و بازرسی را می گویند که به منظور ممانعت از بروز ایراد در جوشکاری انجام می گیرد. این فرایند سه مرحله را شامل می شود که مطابق با روند پیشرفت فرایند جوشکاری تقسیم بندی می شود: مرحله اول بازرسی ها پیش از آغاز جوشکاری است که شامل آخرین هماهنگی ها با تدوین کنندگان دستورالعمل و روش اجرایی جوشکاری برای پروژه است. سپس بازرس باید کلیه تجهیزات، ابزار و مواد، و تأسیساتی که برای عملیات جوش کاری آماده گردیده است مورد بازرسی قرار دهد و دستگاه جوش از بابت صحت عملکرد و تناسب با فرایند موردنظر جوش مورد ارزیابی قرار گیرد. در نهایت نکات ایمنی جوش پیش از آغاز عملیات نیز از الزامات است. باید ابزارهای کار، لباس کار و پوشش های محافظتی جوشکاران، وسایل اطفاء خریق، محل تردد و قرار گیری اپراتورهای جوشکاری بر حسب رعایت موارد ایمنی، و ایمنی تأسیسات برق و… مورد پایش قرار گیرد.

مرحله دوم فرایند بازرسی شامل نظارت بر عملیات جوشکاری می باشد. بازرس باید تا جای ممکن در محل جوشکاری حضور داشته و با مشاهده خطوط جوش حین انجام کار توصیه های لازم را به اپراتورها منتقل کند تا از بروز ایراد در هر مرحله از کار پرهیز شود. در صورت که محیط کار و خط لوله دارای شرایط نامتعارفی می باشد باید ضرورتاً از جانب بازرسین مسئله منتقل شود. برای مثال در صورت بارانی و بادی بودن آب و هوا، یا برای مثال سرد بودن خط لوله و مواردی از این نظیر باید پیش از آغاز عملیات جوشکاری تدابیر لازم اتخاذ شود تا به فرایند جوشکاری آسیبی وارد نیاید. حین انجام کار نیز باید مراقب ایرادات ولو جزئی در جوش کاری بود؛ به وجود آمدن درزها، چاله های جوش، ایجاد حفره، عدم پیوستگی، خوردگی و مواردی از این نظیر باعث می شوند عملیات دچار ایراد شود. باید تا جای ممکن فیله جوش همگن، یکنواخت دارای ضخامت متناسب با نوع کار و بدون هر گونه درز و ایراد باشد. بدیهی است رفع ایرادات احتمالی در این مرحله بسیار آسان تر از زمانی خواهد بود که عملیات به اتمام رسیده و آماده انجام کارهای دیگر شده‌ایم.

مرحله پایانی بازرسی نیز تست جوش خواهد بود. به عبارتی دیگر پس از اتمام فرایند جوش کاری، به منظور کسب اطمینان از درستی فرایند روی خطوط جوش تست و بازرسی صورت می گیرد تا پیش از بهره برداری ایرادات احتمالی بروز پیدا کنند. انجام تست های غیر مخرب جوش بهترین راهکار برای کسب اطمینان از صحت فرایند جوشک اری است.

تست غیر مخرب (NDT) جوش

با استفاده از تست های غیر مخرب می توان خطوط جوش را بدون نیاز به هر گونه اثرگذاری منفی روی قطعه مورد ارزیابی و بازرسی قرار داد. در این زمینه نیز استانداردهای بین المللی موجودند که بهره گیری از آنها از اصول و رویه های بازرسین جوش می باشد. برای مثال استاندارد ASME BPVC- Section V کد استانداردی است که انجمن مهندسین مکانیک آمریکا در این راستا تدوین کرده و بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. دیگر استاندارد متعبر در زمینه تست غیر مخرب AWS A02.4 می باشد که از سوی موسسه جوش آمریکا تدوین شده است و مرجع معتبری برای جوش کاری و تست غیر مخرب آن بشمار می رود.

اسپلیت تی
جوشکاری اسپلیت تی

تست های غیر مخرب در جوشکاری خطوط لوله بسیار رایج می باشند. انواع روش های تست گیری از خطوط جوش بر حسب متغیرهای حاکم بر جوشکاری وجود دارند که بازرسین بر حسب نیاز کاری و پروژه ای یکی از آن ها را بر‌می گزینند. تست چشمی جوش (VT)، تست مایع نافذ(PT)، تست مغناطیسی (MT)، تست اولتراسونیک یا امواج فراصوتی (UT)، و تست رادیوگرافی (RT) از جمله تست های جوش غیر مخرب محسوب می شوند که هر یک مورد استفاده ای خاص خود را داشته و بازرس بر حسب آن متغیری از جوش که نیاز به بازرسی دارد یکی یا ترکیبی از این موارد را برای انجام تست برمی گزیند.

از سوی دیگر ما برای کسب اطمینان از صحت فرایند جوش کاری و در کل برای  سنجش ضریب استحکام قطعات و اتصالات نصب شده روی خطوط لوله به بازرسی های فوق بسنده نمی کنیم و تست فشار را نیز روی قطعات و اتصالات انجام می دهیم. در این بازرسی که معمولاً به صورت هیدرولیکی انجام می شود تمام منافذ اتصال مسدود شده و فقط از یک منفذ سیال را به صورت هیدرولیکی وارد محفظه اتصال می کنیم تا به جداره آن فشار وارد آید. این فرایند را تا زمانی که به اتصال فشاری برابر با فشار کاری وارد شود ادامه می دهیم تا در خصوص صحت و استحکام آن در مقابل فشار کاری اطمینان حاصل شود.

شرکت پیشگام صنعت ابزار دارای سابقه سالهای متمادی فعالیت در حوزه های جوش و اتصالات، خصوصاً ساخت و نصب اسپلیت تی و سایر اتصالات روی خطوط لوله، آمادگی  ارائه خدمات کامل در این زمینه را به مشتریان دارد.