اتصالات پیوسته و مزایای استفاده از آن ها در هات تپ

اتصالات پیوسته به تازگی در پروژه های عملیات هات تپ مورد استفاده قرار می گیرند. عملیات هات تپ با خطوط لوله و مخازن موجود در پالایشگاه ها و مجتمع های پتروشیمی در ارتباط است. علاوه بر این ها خطوط لوله ی نیروگاهی، آب و فاضلاب و گاز نیز می تواند از عملیات هات تپ بهره گیری کنند. این صنایع به منظور انشعاب گیری از خطوط لوله موجود در سایت کاری خود به عملیات هات تپ احتیاج پیدا می کنند. با استفاده از عملیات هات تپ می توانیم از خطوط لوله انشعاب تهیه کنیم. این روش انشعاب گیری را می توان جدیدترین روش انشعاب گیری در دنیا برشمرد.

در عملیات هات تپ اجزای اصلی و فرعی متعددی را به عنوان تجهیزات عملیاتی مورد استفاده قرار می دهیم. در این عملیات اتصالات، ولو (شیر صنعتی) و دستگاه هات تپ سه جزء اصلی و اساسی را تشکیل می دهند و بر روی خط لوله نصب می شوند. اجزای دیگری نیز به عنوان تجهیزات فرعی مورد استفاده قرار می گیرند که وظیفه ی آن ها راه اندازی و اعمال قدرت به دستگاه هات تپ خواهد بود. همچنین نیرو و اپراتورهای انسانی در حین اجرای عملیات، کنترل خط لوله و عملیات را در دست خواهند داشت.

اتصالات پیوسته اتصالات پیوسته اتصالات پیوسته و مزایای استفاده از آن ها در هات تپ hot tap operation
اتصالات پیوسته

شیوه ی کلی کار در عملیات هات تپ به این صورت است که خطوط لوله را بدون توقف در جریان سیال، برش می زنیم. این خطوط در حین برش خوردن تحت فشارند و سیال درون آن ها بلافاصله بعد از برش در دسترس خارجی قرار خواهد گرفت. به منظور جلوگیری از نشت و هدر رفت سیال از اتصالات خطوط لوله استفاده می کنیم. به منظور کنترل جریان سیال یک ولو یا شیر صنعتی را بر روی اتصال می بندیم. ماشین هات تپ را نیز به منظور برش زدن خط لوله بر روی ولو نصب می کنیم.

در صورت باز بودن شیر می توان اجزای برشی دستگاه هات تپ را به سمت لوله نزدیک کرد و پس از تماس یافتن این اجزا با دیواره ی لوله می توانیم آن را برش بزنیم. پس از برش زدن لوله، شیر را می بندیم تا راه نفوذ سیال را به محیط بیرونی لوله مسدود سازیم. سپس می توان لوله ی گذاری خط انشعابی را به طور دقیق انجام داده و ابتدای آن را به ولو وصل نمود. با باز کردن ولو سیال درون لوله ی انشعابی جریان می یابد و بهره برداری از این خط آغاز خواهد شد.

نصب اجزای عملیات هات تپ بر روی خط لوله

گفتیم که اجزای اصلی عملیات هات تپ اتصالات، ولو و ماشین هات تپ هستند. این اجزاء با استفاده از چهار فلنج بر روی خط لوله به یکدیگر متصل می شوند به طوری که یک فلنج در قسمت فوقانی اتصال جوش داده می شود و با فلنج زیرین ولو اتصال برقرار می کند. فلنج رویی ولو نیز با فلنج انتهایی دستگاه هات تپ اتصال برقرار می کند. فلنج ها اجزایی هستند که برای اتصال قطعات و لوله ها در خط لوله مورد استفاده قرار می گیرند. اتصال اجزای مختلف در خط لوله با استفاده از فلنج ها بسیار آسان بوده و با استفاده از پیچ و مهره های متعدد (بسته به کلاس فلنج) انجام می شود. این اجزا در صورت متصل کردن دو جزء به یکدیگر نیاز به آب بندی دارند. آب بندی کردن فلنج ها می تواند به مرور زمان با نقص مواجه شده و نشتی را در پی داشته باشد. بهتر است تا سعی شود که در یک سیستم تحت فشار و به خصوص در خروجی انشعابات از تعداد فلنج های کمتری استفاده کنیم تا فشار سیال پس از مدتی کارایی و آب بندی فلنج ها را تحت تأثیر منفی قرار ندهد.

اتصالات پیوسته

در عملیات هات تپ این امر به تازگی محقق شده و استفاده از اتصالات پیوسته موجب گردیده تا مقاومت بسیار بالایی در نقطه ی خروجی انشعاب وجود داشته باشد.

مزیت استفاده از اتصالات پیوسته حذف یک اتصال فلنجی و به طور کلی حذف دو فلنج است. در واقع می توان گفت هنگامی که از اتصالات پیوسته در عملیات هات تپ استفاده می کنیم به جای چهار فلنج تنها به دو فلنج نیاز خواهیم داشت.

در اتصالات پیوسته، اتصال و ولو به صورت پیوسته ساخته می شوند. سازه ی یک تکه ای که در ساخت آن هیچ گونه خلل و فرجی به محیط بیرونی وجود نخواهد داشت و انشعاب گیری در عملیات هات تپ را با اطمینان بیشتری به دنبال خواهد داشت.

اتصالات پیوسته در سایزهای گوناگون ساخته می شوند و برای نصب بر روی انواع خطوط لوله با سایزهای مختلف مناسب هستند. برای تعیین سایز اتصالات پیوسته نیاز داریم تا سایز لوله ی اصلی و انشعابی را مد نظر قرار دهیم. قسمت دربرگیرنده ی خط لوله که همان اتصال است با توجه به سایز لوله ی اصلی و قسمت شیر یا ولو آن با توجه به خط لوله ی انشعابی تعیین سایز می شوند.

 سطح اتصالات پیوسته نیز با استفاده از روش های پردازش، پرداخت می شود تا در دراز مدت و بدون هیچ گونه زنگ زدگی و یا خوردگی بر روی خط لوله باقی بمانند.

پروژه ی انشعاب گیری از خط لوله ی گاز در قرچک ورامین که به درخواست شرکت گاز استان تهران و توسط شرکت پیشگام صنعت ابزار انجام شد، یکی از پروژه هایی بود که در آن از اتصالات پیوسته بر روی خط لوله ی گاز استفاده شد. سایز لوله ی اصلی در این عملیات  ۱۲ اینچ و شایز لوله ی انشعابی نیز ۱۲ این بود. بنابراین در این عملیات از اتصالات پیوسته ۱۲ اینچی استفاده شد.

اتصالات پیوسته خطوط لوله در ایران توسط شرکت مدرس در سایزها و مدل های گوناگون تولید می شود.

فشار سیال در عملیات هات تپ

فشار سیال یکی از پارامترهای مهم در عملیات هات تپ است که در ابتدایی ترین نقطه اندازه گیری شده و با توجه به آن فاکتورهای متعددی را تنظیم می کنند. سیالی که فشار آن در عملیات هات تپ اندازه گیری می شود، سیال مایع یا گازی شکلی است که درون خطوط لوله مختلفی در جریان است. در عملیات هات تپ لوله های حاوی سیالات متنوع را با استفاده از دستگاه برش زن هات تپ، برش می زنیم تا بتوانیم سیال درون آن را وارد خطوط انشعابی کرده و این سیالات را به واحدها و نقاط دیگر منتقل کنیم. انشعاب گیری از خطوط لوله چه در پالایشگاه ها و نیروگاه ها و یا در واحدهای پتروشیمی و چه در خطوط لوله آب و گاز شهری، نیازی است که ممکن است برای هر خط لوله به حالت اضطرار تبدیل شود. هات تپ روش نوین انشعاب گیری از این خطوط است و تفاوت آن با روش های پیشین و سنتی در این است که عملیات برش لوله بر روی خطوط لوله ی تحت فشار ایجاد می شود. به خطوط لوله ای که درون آن ها سیالات مایع یا گازی در جریان است، خطوط لوله ی تحت فشار می گویند. این بدین معنی است که در عملیات هات تپ، درخواستی مبنی بر توقف جریان سیال از کارفرما نخواهد شد و عملیات بر روی خطوطی انجام می شود که در حال خدمات رسانی و بهره برداری هستند.

فشار سیال در خطوط لوله  فشار سیال فشار سیال در عملیات هات تپ Supercritical Pressure Pipeline 124839433
فشار سیال در خطوط لوله

عملیات هات تپ

پروسه ی عملیاتی هات تپ به این صورت است که ابتدا تجهیزاتی به نام اتصالات خطوط لوله را در محل کارگاه هات تپ ساخته و سپس بر روی خط لوله نصب می کنند. این اتصالات مانع از درز و نشت سیال بعد از برش می شوند. ولو یا شیر صنعتی نیز یکی دیگر از تجهیزات مورد استفاده در هات تپ است که بر روی اتصال قرار می گیرد و می توان با استفاده از جریان خروجی از لوله ی اصلی به لوله ی انشعابی را کنترل کرد. شیر صنعتی یا VALVE نه تنها پس از بهره برداری از خط لوله ی انشعابی، بلکه در حین عملیات هات تپ نیز کاربرد ویژه ای برای اجرای عملیات دارد. مجموعه ی شیر و اتصال به صورت دائم بر روی خط لوله باقی می مانند. این مجموعه دارای مسیری در قسمت داخلی است که مقطع این مسیر با مقطع لوله ی انشعابی یکسان بوده و فشار سیال از ابتدای ورود به مسیر انشعابی تا انتهای آن یکسان خواهد بود مگر اینکه بنابر اهداف فنی تیم اداره ی کننده ی خط لوله، این فشار در برخی نقاط کمتر یا بیشتر شود.

ماشین هات تپ آخرین و مهم ترین جزء عملیات هات تپ است که در ابتدای عملیات بر روی مجموعه ی ولو و اتصال بسته شده و در انتهای عملیات از محل استقرار خود خارج می شود و اتصال آن بر روی خط لوله موقت خواهد بود.

این دستگاه دارای اجزای برشی است. اجزای برشی دستگاه هات تپ در هر دستگاه و بنابر پارامترهای هر پروژه ی هات تپ قبلیت تغییر دارند و تعویض می شوند. اجزای برشی این دستگاه در هر عملیات باید برشی به اندازه ی مقطع لوله ی انشعابی بر روی لوله اصلی ایجاد کنند. این تجهیزات باید بتوانند از مسیر درونی ولو و اتصال نیز عبور کرده و خود را به دیواره ی لوله برسانند و سپس آن را برش دهند.

پس از اینکه دستگاه هات تپ لوله را برش داد تجهزات برشی آن از دیواره ی لوله فاصله می گیرند و از مسیر درونی ولو و اتصال عقب کشیده می شوند، آنگاه شیر یا ولو را در حالت بسته قرار می دهیم تا جلوی جریان سیال را که حالا میل به خروج از درون حفره دارد، گرفته باشیم. ولو تا پیش از آمادگی لوله ی انشعابی برای بهره برداری در حالت بسته قرار خواهد گرفت و پس از اتمام عملیات لوله گذاری انشعابی و آمادگی این خط برای بهره برداری باز خواهد شد.

فشار سیال در عملیات هات تپ

پیش از شروع عملیات هات تپ، پارامترهایی را از منطقه ی عملیاتی به عنوان اطلاعات و ضروریات ابتدایی هات تپ جمع آوری می کنیم. این اطلاعات تعیین کننده ی نکات فنی و ایمنی عملیات هات تپ می باشند. یکی از این پارامترها فشار سیال است که با استفاده از آن می توانیم فاکتورهای بسیاری از عملیات مشخص کرده و در جهت اجرای صحیح عملیات قدم برداریم.

فشار سیال در ابتدا به دو صورت فشار اسمی و فشار کاری مجاز مشخص می شود. فشار اسمی از طریق تیم کنترل کننده ی خط لوله به پیمانکار هات تپ اطلاع داده می شود و یا اینکه با استفاده از دستگاه های فشار سنج یا گیج فشار و به توسط پیمانکار یا کارفرما اندازه گیری می شود. این فشار در نهایت با شرایط و پروسه ی عملیاتی تطبیق داده می شود و فشار مجاز کاری و یا محدوده ی آن مشخص می شود.

در صورتی که فشار سیال بیش از اندازه کم باشد، اجرای عملیات هات تپ بر روی خط لوله میسر نخواهد بود. گفتیم که در طول اجرای عملیات هات تپ سیال درون خط جریان دارد. علاوه بر مزیت های اقتصادی این امر، مزیت فنی و عملیاتی دیگری در تداوم جریان سیال وجود دارد و آن خنک کاری عملیات برشکاری بر روی لوله است. تجهیزات برشی دستگاه هات تپ اصطکاک زیادی را بر روی خط لوله در حین برش ایجاد می کنند و این اصطکاک زاینده و تولید کننده ی حرارت بالایی است. در صورتی که این حرارت در نقطه ی برش دفع نشود، عاملی برای ایجاد احتراق یا انفجار خواهد بود. اما در صورتی که جریان سیال در حین برش لوله تداوم داشته باشد، حرارت ایجاد شده در حین برش به سیال منتقل شده و به صورت متناوب از منطقه ی عملیات دور می شود.

بنابراین در صورتی که فشار سیال درون لوله پایین باشد و امکان افزایش موضعی فشار آن در منطقه ی عملیاتی وجود داشته باشد، از کارفرما درخواست می شود که فشارسیال را در نقطه ی مورد نظر افزایش دهد تا فرایند خنک کاری به درستی و حداکثر میزان ممکن انجام شود. 

عامل دیگری که فشار سیال در آن دخیل است، انتخاب نوع اتصال است. هرچه فشار سیال در نقطه ی انشعاب بیشتر باشد به میزان استحکام بیشتری برای مقاومت دهی به این نقطه احتیاج داریم. این استحکام را اتصالات خطوط لوله تأمین می کنند. می توان گفت مستحکم ترین اتصال خط لوله اسپلیت تی است. البته اسپلیت تی را تنها می توان بر روی خطوط لوله مورد استفاده قرار داد و در صورتی که انشعاب گیری از مخازن، هدف عملیاتی باشد از انواع  اتصالات دیگر استفاده می شود. اتصالات محل برش هات تپی را نشت گیری می کنند بنابراین باید بتوانند حداکثر میزان مقاومت را در برابر فشار سیال داشته باشند.

تجهیزات دیگری هستند که بنابر میزان فشار سیال انتخاب می شوند. به طور مثال فلنج هایی که برای متصل کردن اجزای عملیات هات تپ به یکدیگر به کار می روند. هم فلنج ها و هم قطعات آب بند درون آن ها (گسکت ها) باید بنابر میزان فشار سیال مشخص شده و مورد استفاده قرار گیرند. این تجهیزات باید توانایی تماس با دما، ماهیت شیمیایی و فشار سیال را داشته باشند، در غیر اینصورت پس از مدت کوتاهی دچار آسیب و تغییر شکل می شوند و کارایی خود را از دست می دهند.

عملیات هات تپ همچنین می تواند بر روی مخازن نیز انجام شود. اندازه گیری فشار مخازن نیز از پارامترهایی است که به عنوان عاملی تعیین کننده در مراحل مختلف عملیات به کار می رود. 

نرم افزار سالیدورک چه کاربردی در هات تپ دارد؟

نرم افزار سالیدورک نرم افزاری برای طراحی سه بعدی در محیط کامپیوتر است که با استفاده از آن می توانیم مدل هایی را برای جامدات ارائه دهیم. طراحی در این نرم افزار به صورت مکانیکی انجام می شود. نرم افزار سالیدورک تولید شرکت Dussault System می باشد و نرم افزاری قوی در بین تمامی نر افزارهای CAD و CAE است. این نرم افزار در طراحی اتصالات خطوط لوله ای که در هات تپ مورد استفاده قرار می گیرند، کاربرد زیادی دارد.

نرم افزار سالیدورک  نرم افزار سالیدورک نرم افزار سالیدورک چه کاربردی در هات تپ دارد؟ example
نرم افزار سالیدورک

عملیات هات تپ بر روی خطوط لوله و یا مخازن اجرا می شود. خطوط لوله و مخازنی که عملیات هات تپ بر روی آن اجرا می شود می توانند در پالایشگاه ها، نیروگاه ها و واحد های پتروشیمی وجود داشته باشند. این خطوط انتقال دهنده سیالات از محل استخراج یا تولید به محل بهره برداری یا مصرف هستند. در برخی مواقع نیاز است تا سیال درون این خطوط را به منظور مصرف یا بهره برداری به واحد دیگری منتقل کنیم. در چنین شرایط دو راهکار را پیش رو خواهیم داشت. راهکار اول این است که برای انشعاب گیری از خط لوله، جریان سیال درون آن را در زمان انشعاب گیری متوقف کرده و لوله را ایزوله را کنیم. راهکار دوم این است که برش را بر روی لوله ی تحت فشار (دارای جریان) ایجاد کنیم. راهکار دوم همان عملیات هات تپ است. در عملیات هات تپ و در حین برش هات تپی خط لوله دارای جریان است و لوله به اصطلاح تحت فشار خواهد بود. اینکه لوله در زمان انشعاب گیری دارای جریان است مزیت های فنی، ایمنی و اقتصادی را به دنبال خواهد داشت.

مزیت فنی: برش بر روی لوله زاینده ی حرارت بالایی است و جریان درون لوله به مانند سیستم خنک کننده عمل می کند و حرارت موجود در نقطه ی برش را به خود جذب کرده و از منطقه ی عملیاتی دور می شود.

مزیت ایمنی: با دور شدن متناوب حرارت از منطقه ی عملیاتی خطر احتراق یا انفجار کاهش پیدا می کند.

مزیت اقتصادی: با قطع کردن جریان درون لوله میزان بهره برداری از خط کاهش می یابد و بنابراین ضررهای اقتصادی متوجه صاحبان خطوط لوله (دولتی و خصوصی) می شود. اما در عملیات هات تپ انشعاب گیری از خط لوله بدون توقف در جریان انجام خواهد شد.

برای اجرای عملیات هات تپ اجزای سه گانه اصلی و دیگر اجزای فرعی مورد نیاز هستند.

اجزای اصلی عملیات هات تپ را اتصالات، ولو (شیر) و دستگاه هات تپ تشکیل می دهند. این سه جز به صورت متوالی بر روی خط لوله یه یکدیگر وصل می شوند.

اتصالات سازه های نشت گیر خطوط لوله هستند که با پوشش دهی حفره ی هات تپی مانع از خروج سیال از محیط داخلی لوله پس از ایجاد برش می شوند.

این اتصالات را براساس اندازه ها و پارامترهای مربوط به خطوط لوله طراحی می کنند. با استفاده از اندازه خطوط لوله ی اصلی و انشعابی مدل اتصال را در نرم افزارهایی مانند سالیدورک طراحی می کرده و سپس نقشه ی آن را استخراج می کنند. برخی از قطعات اتصالات خطوط لوله ساختاری دارند که نمی توان به راحتی اندازه و ابعاد آن ها روی قطعات پیاده کرد. این قطعات ابتدا باید در نرم افزار سالیدورک یا کتیا طرح ریزی شوند و پس از آن باید از نقشه ی آن ها قالب هایی تهیه کرد تا با استفاده از این قالب ها بتوان برشکاری و ساخت قطعه را با دقت بالایی انجام داد.

نرم افزار سالیدورک SOLIDWORKS

طراحی در نرم افزار سالیدورک در سه محیط مختلف انجام می شود که عبارت اند از DRAWING، ASSEMBLY و PART. طرح ها و مدل های تولید شده در این نرم افزار می توانند وارد نرم افزارهایی مثل CAD شوند و در آن جا مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرند. نرم افزار سالیدورک بر مبنای پاراسالید عمل می کند. پارامترهای مورد نیاز را می توان در این نرم افزار به صورت عددی و هندسی به کار برد و این یکی از بهترین مزیت های این نرم افزار است. یکی دیگر از مزیت های قابل توجه این نرم افزار، عدم درگیری با محاسبات پیچیده ی ریاضی است.

علاوه بر فرایندهای مدلسازی، سالیدورک را می توان برای طراحی اعمالی همچون ورق کاری، جوشکاری، ریخته گری، قالب سازی، تزریق پلاستیک، جوش دادن قطعات و غیره نیز به کار برد.

مزایای نرم افزار سالید ورک SOLIDWORKS

  • امکان تهیه فیلم و انیمیشن در حین موتاژ و دمونتاژ شدن مدل مورد نظر
  • عملکرد سریع
  • امکان معادله نویسی و برقراری ارتباط میان اندازه ها و پارامترهای مختلف
  • امکان طراحی قالب های مختلف از جمله فلزی و پلاستیکی
  • امکان سه بعدی سازی مدل های استخراجی در نرم افزار ۳D MAX.