لوله آتشخوار چیست و کاربرد لوله های آتشخوار

برای انتقال سیالات به بخش ‌های گوناگون یک سیستم، از لوله های مختلفی استفاده می‌ شود اما در بعضی مواقع که دمای سیال مورد نظر بسیار بالاست، استفاده از لوله آتشخورا توصیه می شود. دلیل این انتخاب این است که تمام لوله‌ ها نمی توانند حرارت بالا را تحمل کنند و در صورت شکستن لوله هنگام انتقال سیال، خسارات مالی و حتی جبران ناپذیری را به دنبال خواهد داشت.

امروزه لوله آتشخوار در صنایع مختلف در سایزها، قطور، ضخامت ها و انواع گوناگونی تولید می ‌شود و ما در این مقاله قصد داریم تا به بررسی لوله آتشخوار و کاربردهای آن بپردازیم.

لوله آتشخوار چیست؟

لوله آتشخوار یک نوع لوله است که به خاطر جنس خاص آلیاژی که دارد، می تواند عبور سیالاتی با فشار و حرارت بالا را تحمل کند. این آلیاژ برای بالا بردن مقاومت لوله در برابر فشارهای بالا، مقداری کربن دارد که مقدار آن بین ۱۷/۰ الی ۲۰/۰ است. در واقع آلیاژ لوله‌ های آتشخوار ترکیبی از درصد کمی کربن با آهن است که سبب ایجاد استحکام، جوش پذیری و شکل‌ پذیری آنها می شود.

همچنین برای افزایش تحمل این لوله ها در برابر حرارت، آلیاژشان شامل مقداری منگنز نیز می شود. وجود این دو عنصر باعث شده تا اکثر لوله های آتشخوار توانایی تحمل عبور سیالاتی با حداقل دمای ۴۵۰ درجه سانتی گراد را داشته باشند و فشار داخل آنها به ۸۰ اتمسفر نیز برسد. لازم به ذکر است که اگر یک لوله آتشخوار نیاز به جوشکاری داشته باشد، باید ۱۵ دقیقه در دمای ۵۲۰ الی ۶۰۰ درجه روی آن عملیات جوشکاری انجام شود تا احتمال وجود هر گونه درز یا نشتی از بین برود.

اگر بخواهیم به ابعاد لوله آتشخوار نیز اشاره ای داشته باشیم، باید متذکر شد که این لوله ها با قطرهای گوناگونی در بازار موجود هستند. در این بین، لوله‌ هایی که قطر خارجی 3، 4، 5، 8، 25، 31، 38، 44، 50، 57، 60، 63.5 و 76.1 میلی‌ متر دارند، پرکاربردترین لوله های آتشخوار محسوب می شوند.

در ادامه مقاله، انواع استانداردهای موجود برای لوله های آتشخوار را به طور خلاصه معرفی خواهیم کرد.

استانداردهای لوله آتشخوار

لوله آتشخوار با استانداردهای متفاوتی که هر یک از آنها دارای ویژگی خاصی هستند، تولید می ‌شود و هم اکنون قصد داریم تا این استانداردها را بررسی کنیم:

• لوله‌ آتشخوار ASME SA192: این لوله آتشخوار دارای محتوای حدود 18/0 الی 2/0 درصد کربن است و لوله هایی با این استاندارد می‌ توانند تا 27 بار فشار اتمسفری و 550 درجه سانتی گراد حرارت را تحمل بکنند.
• لوله آتشخوارSt35.8: لوله آتشخواری که با این استاندارد تولید می شود، ترکیبی از 0.55 الی 0.7 درصد منگنز و 0.17 الی 0.19 درصد کربن را دارا است. حداکثر فشار قابل تحمل این در این استاندارد، ۲۵ بار و حداکثر حرارت نیز حدود ۵۸۵ درجه سانتی گراد تخمین زده شده است.
• لوله آتشخوار ASTM boiler tube A179: لوله ‌های بویلر دارای کمترین میزان کربن در آلیاژ خود، یعنی 16 الی 0.18 درصد هستند و تحمل ۱۵ بار فشار و ۵۳۰ درجه سانتی گراد حرارت غیرمستقیم را دارند.
• لوله آتشخوار St45.8: آلیاژ این استاندارد از لوله ‌های آتشخوار دارای حدود 2/0 درصد کربن و 55 الی 0.65 درصد منگنز است و می تواند فشاری معادل با ۳۰ بار و حرارت غیر مستقیمی تا ۵۳۵ درجه را تحمل کند.

حال که با پرکاربردترین استانداردهای لوله آتشخوار آشنا شدیم، در ادامه به بررسی ویژگی هایی که هنگام انتخاب این لوله ها حائز اهمیت است، خواهیم پرداخت.

ویژگی های لوله آتشخوار

اگر هنگام استفاده از لوله های آتشخوار در صنایع، ملاک ‌های زیر را در نظر بگیریم، شاهد یک سیستم لوله کشی مناسب خواهیم بود. این ویژگی ها عبارتند از:

• تطابق ضخامت لوله با میزان تحمل حرارت و فشار: از آن جایی که لوله های آتشخوار در ضخامت های گوناگونی تولید می ‌شوند، باید ضخامت لوله با میزان حرارت و فشار قابل تحمل آن، مطابقت داشته باشد. به طور مثال توصیه می شود برای حرارت های بالا از لوله‌ هایی که ضخامت کمی دارند، استفاده نشود.
• نداشتن درز: در حالت کلی، لوله های بدون درز، به دلیل نداشتن درزجوش دارای استحکام بالایی هستند و میزان نشتی را به حداقل مقدار ممکن می رسانند. بنابراین اگر می خواهید یک سیستم لوله کشی بی نقص داشته باشید بهتر است که لوله مورد نظرتان را از نوع بدون درز انتخاب کنید.
• کیفیت مناسب: بدیهی است که داشتن کیفیت مناسب و استاندارد یکی از اصلی ترین ویژگی ‌هایی است که یک لوله را بر دیگری برتری می بخشد که این کیفیت از روش تولید، نحوه جوشکاری، تست ‌های کنترل کیفیت و … سرچشمه می گیرد.
• ضد زنگ بودن: ضد زنگ بودن یکی از مهم ترین نکاتی است که هنگام انتخاب لوله آتشخوار باید به آن توجه کرد زیرا در طولانی مدت، عبور سیالاتی با حرارت بالا، می تواند موجب زنگ ‌زدگی لوله شود. محل اتصال لوله با بخش ‌های دیگر سیستم، بیشترین خطر زنگ ‌زدگی را دارند پس بهتر است که با آبکاری و پوشش ‌های چندگانه، به آن خاصیت ضد زنگ دهیم.
• مقدار منگنز و کربن: همان طور که در ابتدای مقاله گفتیم، کربن و منگنز، دو عنصر اصلی برای تولید لوله آتشخوار به حساب می آیند که با دقت بالایی با آهن ترکیب می شوند زیرا اگر این ترکیب به شکل ناصحیحی انجام پذیرد، شاهد لوله‌ های بی‌ کیفیتی خواهیم بود.
• شکل ‌پذیری: به خاطر جریان سیالات داغ در لوله ها باید توانایی انقباض و انبساط را داشته باشند تا مانع ترکیدن آنها بشود‌. در بعضی مواقع هم لازم است که این لوله‌ ها با زوایای مختلفی خمکاری شوند که اگر لوله انعطاف ‌پذیر نباشد، به پروژه خسارت وارد می شود.

لوله‌ های آتشخوار در صنایعی که با حرارت و فشار بالا سر و کار دارند، کاربردهای فراوانی دارند که در انتهای این مقاله تعدادی از آنها را نام می بریم.

کاربردهای لوله آتشخوار

اگر بخواهیم به ‌طور کلی بگوییم، صنعتگران هر زمان که به لوله ‌هایی با قابلیت تحمل حرارت و فشار بالا نیاز باشند، از لوله‌ های آتشخوار استفاده می‌ کنند. حال اگر بخواهیم کمی ریزبینانه تر کاربردهای این نوع لوله را بررسی کنیم، در موارد زیر خلاصه می شوند:

• ساخت دیگ ‌های بخار
• صنایع شیمیایی
• کشتی ‌سازی
• نیروگاه‌ های هسته ‌ای
• ساخت موتورهای دیزل
• صنایع نفت، گاز و پتروشیمی
• ساخت انواع مبدل ‌های حرارتی
• صنعت کاغذ سازی
• تولید انواع اسلحه
• در ایستگاه‌ های فشرده ‌سازی
• صنایع ساختمانی