مواد لوله خط گاز: راهنمای کامل برای انتخاب گزینه مناسب

چرا انتخاب مواد یک تصمیم ایمنی است؟

یک خط گاز حامل یکی از پر انرژی ترین مواد است که از طریق هر ساختمان یا پروژه زیرساختی هدایت می شود. عواقب خرابی مواد - چه ناشی از خوردگی، جدا شدن مفصل یا آسیب مکانیکی - به اندازه‌ای شدید است که بیشتر حوزه‌های قضایی جایی برای بداهه‌سازی باقی نمی‌گذارند. انتخاب مواد برای لوله کشی گاز توسط کدها کنترل می شود، نه ترجیحات.

در ایالات متحده، NFPA 54، کد ملی گاز سوخت ، مشخص می کند که کدام مواد لوله برای تاسیسات گاز طبیعی مجاز هستند، مشخصات مواد، درجه بندی فشار، روش های اتصال و محیط های نصب را پوشش می دهد. اصلاحات محلی اغلب مواد خاصی را بیشتر محدود می کند. قبل از مشخص کردن هر ماده ای، باید کد قابل اجرا برای مکان پروژه را بررسی کرد.

با این حال، پنج ماده اصلی خط لوله گاز - فولاد، آهن سیاه، CSST، HDPE و مس - هر کدام بر اساس خواص فیزیکی خود نقشی مشخص در بازار دارند. درک اینکه چه چیزی این نقش ها را هدایت می کند، چیزی است که مشخصات مواد را از حدس مواد جدا می کند.

لوله فولادی و آهن سیاه: استاندارد فشار بالا

فولاد به عنوان ماده پیش فرض برای انتقال گاز فشار بالا و شبکه های توزیع با قطر زیاد باقی می ماند. استحکام فشاری و کششی آن به آن اجازه می‌دهد تا فشارهای عملیاتی را تحمل کند که باعث تغییر شکل یا پارگی هر جایگزین پلاستیکی می‌شود. لوله فولادی جوش داده شده، به ویژه، اتصالات بدون اتصالات مکانیکی ایجاد می کند - جوش با دیواره لوله پیوسته است و یک نقطه نشتی مشترک را به طور کامل حذف می کند.

لوله آهنی مشکی گونه ای است که بیشتر در کاربردهای گاز داخلی مسکونی و تجاری دیده می شود. فولاد نرم از نظر فنی با سطح اکسید آهن طبیعی به جای یک پوشش گالوانیزه، به طور تمیز رزوه می شود، اتصالات هوادهی با دوپ لوله یا نوار PTFE ایجاد می کند و فشارها را به خوبی بالاتر از سطح عرضه معمولی مسکونی تحمل می کند. مسئولیت اصلی آن خوردگی است: آهن سیاه هنگام قرار گرفتن در معرض رطوبت زنگ می‌زند، به همین دلیل است که در تاسیسات داخلی و بالای زمین که رطوبت کنترل می‌شود، محدود می‌شود.

فولاد گالوانیزه مقاومت در برابر خوردگی فولاد ساده را از طریق یک پوشش روی گسترش می دهد و آن را برای برخی از کاربردهای خارجی قابل استفاده می کند. با این حال، لایه روی با گذشت زمان تخریب می شود و پس از شکسته شدن، لوله از داخل خورده می شود. بسیاری از قوانین مدرن فولاد گالوانیزه را در خدمات گاز محدود می کنند و در برخی از حوزه های قضایی کاملاً ممنوع است. در صورت اجازه، بازرسی دوره ای را می طلبد که اپراتورها اغلب از آن غفلت می کنند.

محدودیت عملی در هر دو نوع فولادی کار است. رزوه کاری، برش و نصب لوله فولادی سفت و سخت نیازمند زمان و مهارت است. در پروژه های تجاری یا صنعتی با قطر بزرگ، این هزینه نیروی کار توسط مقیاس و فشار مورد نیاز سیستم جذب می شود. در کارهای مسکونی، اغلب تصمیم را به سمت گزینه های جایگزین سوق می دهد.

لوله های فولادی ضد زنگ راه راه (CSST): انعطاف پذیری برای نصب های مدرن

CSST در دهه 1990 به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفت و لوله‌کشی گاز مسکونی را با جایگزینی لوله‌های سفت و سخت با یک لوله فولادی ضد زنگ انعطاف‌پذیر که می‌توان آن را از داخل حفره‌های دیوار کشیده و بدون اتصالات در اطراف قاب قرار داد، تغییر داد. اتصالات کمتر به طور مستقیم به نقاط نشت بالقوه کمتر، نصب سریعتر و هزینه کار کمتر در مقایسه با آهن مشکی رزوه ای منجر می شود.

این ماده برای مناطق فعال لرزه ای مناسب است. در جایی که سیستم‌های لوله‌کشی سفت و سخت می‌توانند در حین حرکت زمین در مفاصل بشکنند، CSST جابجایی را از طریق انعطاف‌پذیری خود جذب می‌کند، خاصیتی که به پذیرش آن در کالیفرنیا و ژاپن کمک کرد. هم برای کاربردهای داخلی و هم برای برخی از کاربردهای خارجی (جلیقه دار) تایید شده است.

نکته مهم مهندسی در مورد CSST آسیب پذیری آن در برابر قوس الکتریکی است. دیوار موجدار نازکتر از لوله صلب است و صاعقه نزدیک می تواند قوس الکتریکی ایجاد کند که لوله را سوراخ می کند. اکنون هر سازنده اصلی CSST و NFPA نیاز دارند اتصال CSST به سیستم زمین الکتریکی ساختمان . پیوند نادرست CSST به عنوان علت آتش سوزی سازه به دنبال حوادث رعد و برق شناسایی شده است. انطباق با الزامات اتصال غیرقابل مذاکره است و نصب های قدیمی CSST باید برای این خطر ارزیابی شوند.

HDPE: استاندارد خطوط گاز زیرزمینی

پلی اتیلن با چگالی بالا به ماده غالب برای توزیع گاز زیرزمینی در سطح جهان تبدیل شده است و دلایل آن هم در علم مواد و هم در اقتصاد نصب ریشه دارد. HDPE خوردگی نمی کند. هیچ واکنش الکتروشیمیایی با خاک، آب های زیرزمینی یا گازی که حمل می کند وجود ندارد و هیچ سیستم حفاظتی کاتدی مورد نیاز نیست - هزینه و هزینه قابل توجهی برای فولاد مدفون است.

مزیت فنی تعیین کننده HDPE در سرویس گاز، روش اتصال آن است. جوش لب به لب و الکتروفیوژن انتهای لوله و اتصالات را تا نقطه ذوب پلی اتیلن گرم می کند و آنها را به هم فشار می دهد و یک اتصال ایجاد می کند. پیوسته مولکولی با دیواره لوله . اتصال به رزوه ها، واشرها یا چسب ها متکی نیست - از نظر ساختاری از خود لوله قابل تشخیص نیست. نرخ نشت در سیستم‌های HDPE با ذوب مناسب در طول عمر طراحی نصب به صفر نزدیک می‌شود.

لوله گاز HDPE بر اساس آن طبقه بندی می شود SDR (نسبت ابعاد استاندارد) - نسبت قطر خارجی به ضخامت دیواره. مقادیر SDR کمتر به معنای دیواره های ضخیم تر و درجه فشار بالاتر است. به عنوان مثال، لوله SDR 11 دارای درجه بندی فشار تقریباً 100 psi در 73 درجه فارنهایت برای مواد PE4710 است که محدوده عملیاتی تقریباً تمام سیستم های توزیع گاز طبیعی را پوشش می دهد. لوله گاز HDPE با قطر بزرگتر، تا DN1200 میلی متر، در شبکه های توزیع گاز شهری و کاربردهای صنعتی استفاده می شود که در آن تقاضای ظرفیت جریان با عملکرد ساختاری مواد مطابقت دارد.

یکی از محدودیت های HDPE برای سرویس گاز، قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش است. پلی اتیلن تحت تشعشعات فرابنفش طولانی مدت تجزیه می شود، به همین دلیل است که لوله گاز HDPE برای تاسیسات مدفون تایید شده است و باید در جایی که از سطح زمین عبور می کند محافظت یا محافظت شود. ما را کاوش کنید لوله های HDPE به طور خاص برای توزیع گاز طبیعی مهندسی شده اند ، در گریدها و قطرهای SDR هم برای توزیع مسکونی و هم برای زیرساخت های شهری در مقیاس بزرگ موجود است.

با اتصالات مناسب، یک سیستم گاز HDPE به طور کامل یکپارچه شده است. ما اتصالات HDPE برای اتصالات سیستم گاز شامل کوپلینگ های الکتروفیوژن، سه راهی، زانویی، و اتصالات انتقالی به اندازه قطر لوله استاندارد می شود.

مس و مواد تخصصی

مس در اواسط قرن بیستم به طور گسترده برای لوله‌کشی گاز در کاربردهای مسکونی استفاده می‌شد و در حوزه‌های قضایی خاص، عمدتاً برای سیستم‌های گاز طبیعی و پروپان کم فشار، مجاز باقی می‌ماند. سبک وزن است، در اکثر محیط ها در برابر خوردگی مقاوم است و کار با آن در فضاهای تنگ آسان است. اتصالات مسی لحیم کاری یا لحیم کاری می شوند و اتصالات تمیز و بادوام را بدون ابزار رزوه ای ایجاد می کنند.

محدودیت حیاتی مس در سرویس گاز، واکنش آن با سولفید هیدروژن است. گاز طبیعی عرضه شده توسط برخی شرکت ها حاوی مقادیر کمی از سولفید هیدروژن است که با مس واکنش می دهد و سولفید مس را تشکیل می دهد - فرآیندی که به تدریج دیواره لوله و اتصالات را تخریب می کند. قبل از تعیین مس برای هر کاربرد گازی، تامین کننده گاز باید تأیید کند که گاز تحویلی فاقد سولفید هیدروژن است. چندین ایالت ایالات متحده، از جمله کالیفرنیا، مس برای لوله کشی گاز طبیعی را به طور کامل بدون توجه به ترکیب گاز ممنوع کرده اند.

لوله کامپوزیت آلومینیوم و پلاستیک (PEX-AL-PEX) یک گزینه تخصصی ترکیبی از پوشش پلی اتیلن و لایه بیرونی با یک لوله میانی آلومینیومی است. انبساط حرارتی کم، مقاومت در برابر تخریب اشعه ماوراء بنفش و شکل نیمه سختی را ارائه می دهد که راحت تر از فلز صلب نصب می شود. کاربردهای آن در خدمات گاز محدود و مختص حوزه قضایی است. بیشتر برای گرمایش هیدرونیک و آب خانگی مشخص می شود.

مقایسه مواد لوله های گاز

نحوه انتخاب مواد لوله گاز مناسب

سه متغیر ماده صحیح را برای هر پروژه خط گاز تعیین می کند. از طریق آنها به ترتیب کار کنید و انتخاب به سرعت محدود می شود.

1. محیط نصب. مسیرهای زیرزمینی در اکثر موارد فولاد و CSST را از در نظر گرفتن حذف می‌کنند - پروفیل‌های خوردگی و انواع اتصالات آن‌ها برای خدمات مدفون مناسب نیستند. HDPE استانداردی برای توزیع گاز مدفون در سطح جهانی است و اتصالات ذوب شده آن تنها گزینه قابل اعتماد برای مسیرهای طولانی زیرزمینی است. کاربردهای داخلی بالای زمین جایی است که آهن سیاه، CSST و مس با هم رقابت می کنند.

2. فشار عملیاتی. منبع گاز مسکونی معمولاً در فشارهای بین 0.25 psi (فشار کم) و 2 psi (فشار متوسط) در داخل ساختمان کار می کند. آهن سیاه و CSST هر دو این محدوده ها را به راحتی اداره می کنند. خطوط انتقال فشار بالا - که با ده ها یا صدها psi کار می کنند - به فولاد یا HDPE با قطر بزرگ با درجه SDR مناسب نیاز دارند.

3. کد محلی و الزامات ابزار. انتخاب مواد با دقت مهندسی شده در صورت شکست در بازرسی بی ارزش است. همیشه قبل از خرید مواد، فهرست مواد مجاز را با مقامات محلی دارای صلاحیت (AHJ) و شرکت گاز تأیید کنید. برخی از حوزه های قضایی مس را محدود می کنند. دیگران فولاد گالوانیزه را ممنوع می کنند. تعدادی از آنها الزامات پیوند CSST را اضافه کرده اند که بر پروژه های مقاوم سازی تأثیر می گذارد. HDPE برای گاز تحت استاندارد ISO 4437 و استانداردهای ملی معادل آن در اکثر بازارهای جهانی تایید شده است، اما گریدهای SDR خاص و روش‌های همجوشی باید برای حفظ این تاییدیه دنبال شود.

برای پروژه‌هایی که شامل زیرساخت‌های توزیع گاز زیرزمینی می‌شوند، ترکیب HDPE از اتصالات بدون نشتی جوش‌کاری شده، ایمنی در برابر خوردگی و عمر طولانی، آن را از نظر فنی و اقتصادی در اکثر برنامه‌های کاربردی به گزینه برتر تبدیل می‌کند. هزینه مواد اولیه کمتر از فولاد است، حفاظت کاتدی حذف شده است، و یک سیستم HDPE به درستی ذوب شده به فرکانس بازرسی که لوله فلزی در طول عمر خود نیاز دارد، نیاز ندارد.