یکی از قدیمی‌ترین و پرکاربردترین مصالح و لوازم کاربردی در صنایع و ساخت‌و‌ساز، لوله‌ها هستند و نمونه‌های مختلفی از آن‌ها در طول تاریخ مورد استفاده بشر قرار گرفته است. شاید بتوان قدیمی‌ترین لوله‌ها را به مصری‌ها و سومری‌ها نسبت داد که از چوب و ساقه گیاهان برای انتقال آب از جایی به جای دیگر استفاده می‌کردند.
امروزه با گسترش صنعت، شاهد ظهور و تولید طیف وسیعی از لولههای صنعتی و ساختمانی هستیم که هر کدام کاربرد و ویژگی متفاوتی از بقیه داشته و حتی روش‌های ساخت آن‌ها نیز با یکدیگر فرق می‌کند.
مهندسان حوزه صنایع و تاسیسات، لوله‌ها را با توجه به کاربرد، شکل، اندازه و متریال آن‌ها به دسته‌بندی‌های مختلفی تقسیم می‌کنند و هر کدام از این انواع لوله، مناسب استفاده در شرایط و مکان خاصی است که باید به آن توجه شود.
شناخت و انتخاب دقیق نوع لوله برای پروژه و مکانی که نیاز به سیستم لوله‌کشی دارد می‌تواند اولین قدم برای بالا بردن راندمان و صرفه‌جویی در هزینه‌های شما باشد. با ما همراه باشید تا با بررسی کامل و جامع لوله‌ها، شما را در انتخاب درست لوله همراهی کنیم.
در این مقاله قصد داریم که انواع لوله، کاربردهای آن‌ها و حتی فرآیند تولید لوله‌ها را برای شما به تفصیل بیان کنیم.
لوله‌ها انواع مختلفی دارند و دسته‌بندی‌های مختلفی از جنبه‌های گوناگون مانند جنس، سایز، کاربرد و حتی فرآیند تولید برای آن‌ها تعریف شده است. اما به طوری کلی لوله‌ها را بر اساس جنس و متریال به دو دسته کلی لولههای فلزی و لولههای غیرفلزی تقسیم می‌شوند.
لوله چیست؟
لوله یک استوانه تو خالی است که معمولا سطح مقطع دایره‌ای شکل دارد و برای انتقال موادی که سیال (مایعات، گازها، و حتی بعضی مواد جامدی ریز و پودری) هستند و می‌توانند از جایی به جای دیگر حرکت کنند، استفاده و غالبا از جنس فلزات و یا مواد پلاستیکی ساخته می‌شود. استانداردهای بین‌المللی و ملی مختلفی برای تولید لوله‌ها وجود دارد و آن‌ها را معمولا با رعایت یک یا چند مورد از این استانداردها تولید می‌کنند؛ به همین دلیل بسته به لوله انتخابی شما که از چه استاندارد و موادی در آن استفاده شده، قیمت لوله و کیفیت آن نیز متفاوت است.
سطح مقطع لوله‌ها لزوما دایره‌ای و گرد نیستند و به شکل مربع و مثلث هم وجود دارند؛ اما به دلیل اینکه حرکت مواد در لولههای استوانه‌ای و گرد راحت‌تر است، لولههای دایره‌ای محبوب‌تر هستند و بیشترین کاربرد را در انواع صنایع دارند. اگر بخواهیم دقیق‌تر به این مورد نگاه کنیم، معمولا در صنایع برای نامگذاری لولههای با سطح مقطع دایره‌ای از کلمه (pipe) استفاده می‌شود و برای اشکال دیگر کلمه (tube) به کار برده می‌شود. اما در بیشتر نقاط جهان pipe یا همان لوله کاربرد دارد. لوله‌ها در انواع صنایع کوچک و بزرگ و همچنین در منازل و ساختمان‌ها کاربرد دارند. سیستم لوله‌کشی صنعتی که در صنایع، کارخانه‌ها و نیروگاه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد را piping و سیستم لوله‌کشی ساختمانی را plumping می‌گویند.
سیستم‌های لوله‌کشی در انواع صنایع برای تکمیل مسیر و مرتبط کردن لوله‌ها به هم از اتصالات استفاده می‌کنند که انواع مختلفی از جمله، زانو، سه راهی و… دارند. این اتصالات یا به صورت قطعات جداگانه ساخته می‌شوند و یا خود لوله را با فرآیندهای خم کرده و شکل می‌دهند. در هر کدام از این حالت‌ها اتصالات نقش مهمی را در سیستم لوله‌کشی ایفا می‌کنند و باید کیفیت و استانداردهای لازم را داشته باشند.
لوله‌ها به طور کلی توسط قطری که دارند مشخص و دسته‌بندی می‌شوند و برای این کار از محاسبه دو نوع قطر قطرثابت خارجی (OD) و قطر داخلی لوله (ID) استفاده می‌کنند.
لوله‌ها را معمولا با استانداردها و قطر و اندازه‌های ثابتی در صنایع تولید می‌کنند؛ اما گاهی لوله‌هایی با اندازه و حتی استاندارد سفارشی نیز ساخته می‌شود که در صنایع حساس و راهبردی مانند صنعت نفت و پتروشیمی کاربرد دارند. نرخ این لوله‌ها باتوجه به فرآیند ساخت و مواد اولیه متفاوت است؛ مثلا قیمت لوله مانیسمان با لوله سیاه ساده فرق دارد.
کلاس لوله چیست؟
کلاس‌های مختلفی در دنیا برای رده‌بندی لوله‌ها از جنبه‌های مختلف مانند، ضخامت، فشار، وزن و… وجود دارد که مهم‌ترین و پرکاربردترین آن‌ها سیستم ارائه شده توسط سازمان استاندارد آمریکا به نام استاندارد (ANSI) است که بیشتر مهندسان و تکنسین‌ها در سرتاسر دنیا از جمله کشور خودمان از این روش برای کلاس‌بندی لوله‌ها استفاده می‌کنند.
در این روش درجه‌بندی لوله‌ها بر اساس توانشان در برابر فشار صورت می‌گیرد و برای بیان این ویژگی از واحدی به نام (schedule number) یا عدد اسکجوئل که همان شماره رده‌بندی لوله است، استفاده می‌شود.
در صنایع، اسکجوئل لوله، بیان‌گر مشخصات اساسی از جمله ضخامت، ابعاد لوله و فشار قابل تحمل برای لوله‌ها است.
یازده عدد اسکجوئل در صنعت برای بیان ویژگی‌های لوله‌ها و رده‌بندی آنان وجود دارد که عبارتند از:
۵، ۱۰، ۲۰، ۳۰، ۴۰، ۶۰، ۸۰، ۱۰۰، ۱۲۰، ۱۴۰، و ۱۶۰.
فرمول محاسبه عدد اسکجوئل لوله‌ها به شکل زیر بوده و عدد بدست آمده را با گرد کردن به صورت یکی از اعداد یازده‌گانه بالا بیان می‌کنند.
Schedule number = (1000) (p/s)
در این فرمول p بیان‌گر فشارکاری داخلی و s به معنای تنش مجاز مصالح در شرایط استفاده است.
به طور مثال، لولههای فولادی معمولی دارای تنش مجاز ۱۰۰۰۰ (psi)، در شرایط استفاده فشار داخلی ۳۵۰ (psig) هستند که طبق فرمول، عدد اسکجوئل برای این لوله‌ها در این شرایط عدد 40 به دست می‌آید.
استانداردها و کلاس‌بندی‌های متفاوت دیگری برای لوله‌ها طراحی شده است، اما به طور کلی لوله‌ها را با دسته‌بندی زیر می‌شناسند و استفاده می‌کنند.
- لوله استاندارد: برای لولههای ساختمانی و سیستم‌های کم فشار
- لولههای تحت فشار: جهت انتقال مواد در فشار و دما بالا
- لولههای خطوط صنعتی: مورد استفاده در خطوط انتقال نفت و پتروشیمی
در صنایع جداولی کاربردی برای انواع لوله‌ها از نظر شکل، سایز، قطر و… طراحی شده که کار را برای انتخاب لوله‌ها ساده‌تر می‌کنند. جدول وزن لوله یکی از پرکاربردترین این دسته‌بندی‌ها است. لوله‌ها در هر مکان و شرایطی که استفاده شوند، باید استانداردهای لازم در تولید و به کارگیری آن‌ها رعایت شده باشد تا از خطرات و خسارات احتمالی در آینده جلوگیری شود.
انواع لوله
لوله‌ها انواع مختلفی دارند و دسته‌بندی‌های مختلفی از جنبه‌های گوناگون مانند جنس، سایز، کاربرد و حتی فرآیند تولید برای آن‌ها تعریف شده است. اما به طوری کلی لوله‌ها را بر اساس جنس و متریال تقسیم و نامگذاری می‌کنند.
لوله‌ها به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند:
- لولههای فلزی
- لولههای غیرفلزی
هر کدام از این دو دسته، خود انواع و اشکال گوناگونی دارند که در ادامه به بررسی پرکاربردترین آن‌ها خواهیم پرداخت.
لولههای فلزی
این گروه همان‌طور که از نامشان پیداست از انواع فلزات ساخته می‌شوند و عبارتند از:
- لوله فولادی
- لوله چدنی
- لوله مسی
لوله فولادی
این دسته از لوله‌ها که از جنس آهن می‌باشند را می‌توان پراستفاده‌ترین و گسترده‌ترین نوع لوله از نظر انواع دانست. لولههای فولادی در انواع و کاربردهای مختلفی تولید می‌شوند که مهم‌ترین آن‌ها عبارت است از:
لوله گالوانیزه
این نوع لوله که از ورق های فولادی ساخته می شود به سه دسته سبک، متوسط و سنگین دسته‌بندی می‌شود. لوله گالوانیزه که از ورق‌های سیاه و فولادی به‌دلیل استحکام بالا تولید شده اند و مقاومت در برابر خوردگی از دیرباز دارند به عنوان یک لوله قابل اعتماد در سیستم‌های لوله‌کشی خانگی مورد استفاده قرار می‌گرفتند.
لوله مسی
لولههای مسی در برابر خوردگی بسیار مقاوم‌اند و معمولا در سیستم‌های لوله‌کشی آب از آن‌ها استفاده می‌شود و معمولا نسبت به رقبای پلاستیکی خود قیمت بالاتری دارند، اما کیفیت و دوام بالای آن‌ها می‌تواند این مورد را پوشش دهد. لولههای مسی به دو دسته ثابت و انعطاف‌پذیر تقسیم می‌شوند. لوله مسی باتوجه به کاربرد بالای آن نسبت به سایر انواع این محصول، ممکن است بالاتر باشد اما به کیفیت آن می ارزد.
لوله داربستی
این لولههای فولادی شاید تنها نوع از لوله‌ها باشند که برای انتقال و جابجایی مواد مورد استفاده قرار نمی‌گیرند؛ بلکه کاربرد اصلی آن‌ها، استفاده در داربست‌های ساختمانی است. این لوله‌ها بسیار مقاوم هستند و طول عمر نسبتا خوبی نیز دارند. قیمت لوله داربست، باتوجه به کابرد بالای آن در ساختمان سازی، برای پیمانکاران مورد اهمیت است.
لوله مانیسمان
برای آشنایی با لوله مانیسمان و انواع آن اول از هرچیز باید بدانید که این لوله‌ها همان لولههای فولادی بدون درز هستند و از مستحکم‌ترین و قابل اعتمادترین انواع لوله برای انتقال مواد صنعتی به حساب می‌آیند. ویژگی اصلی این لوله‌ها نحوه ساخت آن‌هاست که باعث می‌شود ریسک نشتی مواد در خطوط انتقال را به کم‌ترین مقدار خود برساند.
لوله چدنی
لولههای چدنی که با روش ریخته‌گری تولید می‌شوند، مقاومت و طول عمر خوبی دارند و اغلب در سیستم‌های لوله‌کشی با فشار پایین مورد استفاده قرار می‌گیرند و جز لولههای صنعتی محسوب می‌شوند.
لوله غیرفلزی
لولههای غیرفلزی انواع مختلفی دارند که مهم‌ترین آن‌ها عبارتند از، لولههای پلی‌اتیلن، لولههای بتنی، لولههای پلاستیکی، لولههای سیمانی و لوله استیل این محصولات باتوجه به جنس، کاربرد مخصوص به خود را دارند.
لوله پلی‌اتیلن
لولههای پلی‌اتیلن که از مشتقات نفتی تولید می‌شوند، امروزه به یکی از پرکاربردترین انواع لوله در منازل و ساختمان‌ها تبدیل شده است. از مزایای این لوله‌ها می‌توان به سبک بودن، نصب راحت و سریع و قیمت مناسب اشاره کرد.
لوله بتنی
لولههای بتنی که از قالب‌گیری بتن درست می‌شوند، از لولههای صنعتی بوده و با توجه به انواع آن یعنی، ساده و مسلح (ترکیب شده با فلز) در انواع سیستم‌های لوله‌کشی با فشار بالا و کم فشار استفاده می‌شوند. وزن بالای این نوع لوله‌ها حمل‌و‌نقل آن‌ها را دشوار می‌کند.
لوله پلاستیکی
این نوع لوله‌ها به دلیل سبک بودن و انعطاف بالایی که دارند در سال‌های اخیر بسیار مورد استقبال صنعتگران و مردم عادی قرار گرفته‌اند. لولههای پلاستیکی به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی، برای انتقال انواع مایعات از جمله آب و مواد شیمیایی بسیار مناسب هستند.
لوله سیمانی
این لوله‌ها که از ترکیب سیمان و آزبست به دست می‌آیند در برابر خوردگی بسیار مقاوم هستند اما، در مقابل ضربه نمی‌توانند تاب بیاورند. از دیگر ویژگی‌های این نوع، می‌توان به سبک و مقرون‌به‌صرفه بودن آن‌ها اشاره کرد.
فرآیند تولید لوله
این لوله‌ها معمولا به دو روش کلی ساخته می‌شوند که عبارت است از:
- لولههای بدون درز
- لولههای جوشکاری شده
در روش تولید بدون درز، همان‌طور که از نامش پیداست، لوله‌ها هیچگونه درز و یا اتصالی ندارند. در این روش، لوله از یک شمش فولادی گرد ساخته می‌شود. شمش را تحت فشار و گرمای بسیار زیاد قرار می‌دهند، سپس با ابزار آلات مخصوصی (سمبه و قالب) شمش را سوراخ می‌کنند و این شمش که اکنون به صورت یک استوانه درآمده را تحت کشش و چرخاندن قرار می‌دهند تا به شکل مورد نظر دست پیدا کنند. در مرحله بعدی مواد اسیدی مخصوصی را به تمام سطح لوله‌ها می‌زنند و بدین ترتیب لوله بدون درز ما اکنون آماده است.
اما روش پرکاربرد دیگر در تولید لولههای فلزی، استفاده از جوشکاری است. در این روش ورق‌های فلزی را خم و رول می‌کنند، سپس محل به هم رسیدن ورق را با جوشکاری به هم وصل و مهر و موم می‌شود.
برای این کار ورق‌ها رو به اندازه‌های معین برش داده و با استفاده از غلطک‌های مخصوص آن‌ها را رول می‌کنند تا دو سر ورق کنار یکدیگر قرار بگیرد. سپس درز لوله در یک محیط خنثی شیمیایی، جوش داده می‌شود. معمولا قسمت جوشکاری شده در این لوله‌ها ضعیف‌ترین قسمت از نظر مقاومت هستند.
فرآیند تولید لولههای غیر فلزی
انواع غیرفلزی لوله‌ها که شامل لولههای سیمانی، بتنی، پلی‌اتیلن و پلاستیکی هستند نیز، فرآیندهای تولید مخصوص به خود را دارند که به بیان آن‌ها می‌پردازیم.
لولههای پلی‌اتیلن و پلاستیکی که معمولا از مواد با پایه نفتی از جمله PVC، P.E، و P.P ساخته می‌شوند، فرآیند ساخت تقریبا مشابهی را دارند؛ به این صورت که مواد نفتی پایه به صورت مذاب به درون قالب‌ها ریخته می‌شوند و پس از سرد شدن از دستگاه جدا می‌گردند.
در فرآیند تولید لولههای سیمانی، ماده خمیری شکلی که از ترکیب سیمان، آزبست و سیلیس تحت شرایطی خاص تولید می‌شود را درون غالب ریخته و پس از خشک شدن، لولههای سیمانی را از قالب جدا می‌کنند.
برای تولید لولههای بتنی دو روش وجود دارد؛ در روش اول بتن را در قالب‌های آماده می‌ریزند و پس از خشک شدن از قالب جدا می‌کنند که به این لوله‌ها، لوله بتنی ساده می‌گویند. در روش دوم برای بالا بردن استحکام لوله، میلگردهای فولادی را در قالب کار می‌گذارند و سپس عملیات بتن‌ریزی را انجام می‌دهند که به لولههای تولید شده با این روش لوله بتنی مسلح می‌گویند.
انواع مختلف دیگری از لوله های غیرفلزی از جنس آلومینیوم نیز وجود دارند که براساس آلیاژهای مختلف، طبقه بندی و در صنایع تولید می شوند. قیمت لوله آلومینیومی به نوع آلیاژ و سایز آن بستگی دارد.
کاربرد انواع لوله
همین‌طور که گفته شد امروزه انواع مختلفی از لوله‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند و هر کدام برای کاربرد و مکانی خاص تولید می‌شوند. لوله‌ها معمولا در انواع صنایع بزرگ از جمله نفت وگاز، پتروشیمی، سیستم لوله‌کشی شهرها، کارخانه‌ها و صنعت ساختمانی کاربرد دارند. به طور کلی می‌توان کاربرد لوله‌ها را به شکل زیر بیان کرد:
- انتقال مواد نفتی و پالایشگاهی
- خطوط انتقال آب
- سیستم لوله‌کشی کارخانه‌ها و تولیدی‌ها
- سیستم فاضلاب
- لوله‌کشی آب منازل
انتقال مواد نفتی و پالایشگاهی
این نوع لوله‌ها به دلیل حساسیت و ارزش بالای موادی که انتقال می‌دهند، استانداردها و ویژگی‌های خاصی را دارند و باید در برابر هرگونه خوردگی، نشتی و شکستگی مقاوم باشند. لولههای استفاده شده در انتقال این مواد معمولا از انواع فولادی و مانیسمان هستند.
خطوط انتقال آب
در خطوط انتقال آب که ممکن است بین یک مخزن تا شهر، بین مزارع کشاورزی و… باشد از انواع لوله‌ها استفاده می‌شود که از جمله می‌توان به لولههای پلاستیکی و پلی‌اتیلن اشاره کرد. نکته مهم در انتخاب لولههای این خطوط، عدم خوردگی و انعطاف‌پذیری بالا است.
سیستم لوله‌کشی کارخانه‌ها و تولیدی‌ها
لولههای به کار برده شده در این مکان‌ها باید علاوه بر مقاومت و مقرون‌به‌صرفه بودن، توانایی حمل طیف گسترده‌ای از مواد شیمیایی و اسیدی را داشته باشند. معمولا در این محیط‌های صنعتی از انواع لولههای سیمانی، مسی، پلاستیکی و فلزی استفاده می‌شود؛ از این مقاطع برای گاز کشی نیز استفاده می شود، به همین خاطر قیمت لوله گاز برای ساختمان سازان و صنعتگران اهمیت دارد.
سیستم فاضلاب
با گسترش شهرها و صنایع در سال‌های اخیر، دفع فاضلاب‌های شهری و صنعتی به یک دغدغه همیشگی برای مسئولان شهری تبدیل شده است. از این رو شاهد گسترش و بهینه‌سازی سیستم‌های دفع و انتقال فاضلاب در بیشتر شهرهای جهان می‌باشیم. پر کاربردترین انواع لوله برای استفاده در فاضلاب‌ها، لولههای سیمانی و بتنی هستند که از مهم‌ترین ویژگی‌های آن‌ها دوام بالا و قیمت مناسب است.
لوله‌کشی آب منازل
انتقال آب از شالوده‌های آب شهرها به منازل و تقسیم آن به قسمت‌های مختلف ساختمان از مهم‌ترین کاربردهای لوله‌ها است. سیستم لوله‌کشی ساختمانی باید مقرون‌به‌صرفه و بادوام باشد. انواع مختلفی از لوله‌ها در سیستم لوله‌کشی منازل استفاده می‌شوند که مهم‌ترین آن‌ها لولههای فلزی مسی و فولادی و همچنین لولههای پلی‌اتیلن هستند.
سخن پایانی
لوله و سیستم لوله‌کشی در دنیای امروز بخشی حیاتی و جدایی‌ناپذیر از زندگی و صنعت است که بدون آن ادامه حیات جدید بشر مقدور نبوده و دچار اختلال می‌گردد.
ما در این مقاله سعی کردیم شما را با انواع لوله‌ها، کاربرد و ویژگی‌های آنان آشنا کنیم. انتخاب و استفاده از لوله‌ها برای کاربردها و مکان‌های مختلف امری تخصصی بوده و نیازمند دانش کافی در حوزه مواد و تاسیسات است. اگر شما در این موارد آگاهی دارید و انواع لوله و کاربردهای آن را می‌شناسید خوشحال می‌شویم که تجربیاتتان را با ما به اشتراک بگذارید.