هوابرش یا هواگاز چگونه در هات تپ استفاده می شوند؟

هوابرش OXYFUEL یا برش اکسیژن – سوخت گاز عملیات برشی حرارتی است که در آن از اکسیژن و ماده ی قابل اشتعال گازی مثل استیلن ، پروپان ، MAPP ، پروپیلن و گاز طبیعی برای برش قطعات مختلف استفاده می کنند.

هوابرش یا هواگاز
هوابرش یا هواگاز

برش حرارتی صنعتی عملیاتی کاربردی در صنایع مختلف از جمله هات تپ است که برای انجام دادن آن از هوابرش استفاده می شود.

اجزای هوابرش به صورت دستی و مکانیزه مورد استفاده قرار می گیرند و ضخامت های ۰٫۵ تا ۲۵۰ میلی متر را با استفاده از حرارت برش می دهند.

هوابرش

هوا برش مقرون به صرفه ترین روش برای برش فولاد کربن است. هوابرش یا برش اکسیژن – سوخت گازی، موجب شکل گیری یک واکنش شیمیایی بین اکسیژن و آهن فولاد شده و اکسید آهن را به وجود می آورد. در واقع می توان هوابرش را فرایند زنگ زدگی سریع و کنترل شده توصیف کرد. شعله هایی که در هوا برش به صورت پیش گرم فولاد را داغ می کنند دمایی بالغ بر ۲۰۰۰ درجه سانتیگراد خواهند داشت. اکسیژن خالص در هوابرش با یک جریان متناوب به سمت منطقه ی داغ شده حرکت کرده و عمل اکسیداسیون را انجام می دهد.

واکنش فولاد در برابر گرما و اکسیده شدن به این شکل است که در مجاورت این دو خورده شده و از بین می رود. بنابراین با ایجاد جریانی ثابت از اکسیژن برشی مداوم و یکدست را به وجود می آورند. 

باید بدانیم که هوابرش را تنها برای فلزاتی به کار می برند که نقطه ی ذوب اکسیدهای آن ها از نقطه ی ذوب فلز پایه کم تر باشد. در این صورت واکنش اکسیداسیون بلافاصله پس از شروع با تشکیل پوسته ی محافظ متوقف می شود و دیگر برشی انجام نخواهد شد. بنابراین فولاد کم کربن و یا فولاد کم آلیاژ پایه های مناسبی برای برش خوردن با هوا برش هستند.

عناصر و اجزای عملیات هوابرش

  • شعله پیش گرم : این شعله از ترکیب سوخت گازی و اکسیژن برای تولید گرمایش لازم برای برش و واکنش اکسیداسیون تشکیل شده است. ترکیب اکسیژن و سوخت گازی در این شعله با نسبت های معینی انجام خواهد شد.
  • جریان اکسیژن : این مهم ترین عامل در کیفیت هوا برش است. خصوصیات مورد نظر برای جریان اکسیژن شامل مواردی از قبیل خلوص بالا ، فشار بالا ، جریان یکنواخت طولانی و متناسب بودن جریان با ضخامت قطعه ی پایه است.
  • تورچ (مشعل) : مشعل یا تورچ برش دارای ویژگی هایی است که از جمله ی آن ها می توان به طول ، تعداد شلنگ و شیرآلات و هم چنین ظرفیت ترکیب سازی اکسیژن و سوخت گازی ، اشاره کرد.
  • سرعت برش درون نمودارهایی از پیش نوشته شده برای بسیاری از فلزات پایه موجود است. استفاده از این نمودارها موجب ارتقای کیفیت برش می شود. سرعت برش با کیفیت برش ارتباط مستقیم و تنگاتنگی دارند.
  • مواد موجود در قطعه پایه : هوا برش فرایندی است که قابلیت اجرا روی مواد خاصی دارد. فلزاتی مثل نیکل ، کروم ، منگنز و سیلیکون می توانند واکنش اکسیداسیون را متوقف کرده و عملیات برش را ناتمام باقی بگذارند. این عناصر در شرایطی که غلظت کمی داشته باشند می تواند مانع از ایجاد برش شوند.

 

هر عملیات هوابرش موفق و با کیفیت برشی است که گوشه های آن کاملا صاف و مربعی باشد.

برش اکسیژن – سوخت گاز عملیاتی کم عارضه و بی خطر محسوب می شود اما افرادی که این عملیات را انجام می دهند متوجه می شوند که برش زدن قطعات فلزی مختلف با هوابرش کار چندان ساده ای هم نیست. دستیابی به کیفیت در عملیات هوابرش مستلزم درک بسیاری از عوامل مؤثر در کار است.  

هات تپ و هوابرش

عملیات هات تپ ، کار گرمی است که در آن با استفاده از عملیات و فرایندهای مختلف از خطوط لوله انشعاباتی تهیه می شود. این انشعابات مادامی که درون خط لوله جریان سیال برقرار است ایجاد خواهند شد. در واقع خط لوله در حین عملیات انشعاب گیری گرم تحت فشار خواهد بود. برای انشعاب گیری برشی دایره ای شکل را با استفاده از دستگاه هات تپ روی لوله ایجاد می کنند تا سیال درون خط لوله را به دورن لوله ی انشعابی بفرستند و به اصطلاح خط لوله را انتقال دهند. 

در عملیات هات تپ اتصالات یا فیتینگ هایی را به منظور آب بندی لوله در حین برش روی لوله نصب می کنند. یکی از این اتصالات اسپلیت تی نام دارد. اسپلیت تی از اجزای چندگانه ای تشکیل شده که این اجزا عبارتند از ، پدها ، نیپل و فلنج. پد در واقع قطعه لوله ای است متناسب با سایز ، جنس و ضخامت خط لوله. این قطعه لوله از قسمت طولی و دقیقا از وسط به دو نیم تقسیم می شود و پدهای بالایی و پایینی اسپلیت تی را می سازد. برش قطعه لوله به منظور ساخت پدهای اسپلیت تی در هات تپ با استفاده از هوابرش انجام می شود. پس از برش پدهای اسپلیت تی با استفاده از هوابرش نیپل و فلنج اتصال را روی آن نصب می کنند و پس از آن با استفاده از نقشه اتصال را روی لوله نصب می کنند.

در واقع زمانی که جنس خط لوله و متعاقباً جنس پدهای اتصال اسپلیت تی  متناسب برای برش با هوابرش باشند از این عملیات برای ایجاد برشی دقیق و بدون نقص استفاده خواهد شد. 

طراحی و ساخت اسپلیت تی

اسپلیت تی اتصال سه راهیی مانندی  است که از دو بخش ۱- پد بالایی و پد پاییی . ۲- نیپل و فلنج . تشکیل  و به دو روش مکانیکی و جوشکاری به لوله متصل میشود. ولی ترجیحا از روش جوشکاری استفاده میکنند. اتصال اسپلیت تی به صورت دائم است یعنی بعد از اتمام کاربه لوله متصل می ماند.

ساخت split tee بر اساس مشخصات لوله و سایز انشعاب مورد نیاز نظر صورت میگیرد از انجایی که اسپلیت تی فشار زیادی را باید تحمل کند(فشار سیال درون لوله و فشار لوله و تجهیزات متصل به ان) نحوه ساخت ان بسیار حائر اهمیت است.

 ساخت split tee به طور کلی به صورت زیر است :

  • سازنده اسپلیت تی سایت و محل انشعاب گیری را بررسی میکند. طی این بررسی اطلاعاتی نظیر فشار اسمی و واقعی بدست می اید همچنین  سازنده نیز سایر پارامترهای مورد نیاز را اندازگیری میکند.در مرحله بعد سازنده ضخامت اسمی لوله را دریافت میکند و سپس تست ضخامت سنجی رو لوله انجام میدهد و فشار واقعی ان را بدست میاورد. عمر لوله و میزان صدمه به لوله مانند فسودگی  نیز مورد بررسی قرار میگرد در صورت بالا بودن میزان فرسودگی بهتر است عملیات هات تپ روی ان انجام نشود. از دیگر مواردی که در حین بازرسی باید بدان توجه کرد محل نصب اسپلیت تی است . محل نصب باید فضای کافی  برای نیروی کار و خود اتصال داشته باشد.داشته باشد مثلا گاهی ممکن است که سر زانویی خط لوله در محلی قرار داشته باشد که امکان نصب split tee بر روی وجود نداشته باشد.از دیگر نکاتی که مهم است محل اختصاص داده شده برای نصب ان  است. اگر در محیط های حساس و خطرناک مانند محیط هایی که مواد شیمیایی در ان وجود دارد و محل نصب اسپلیت تی در نزدیکی ابزارهای اندازگیری دقیق و تجهیزات کنترل و بازرسی  های حساس باشد باید دقت بالا برای نصب ان به کار برد تا به انها اسیبی وارد نشود.
  • با توجه به اطلاعات بدست امده اپدر بازرسی سایت مهندسین طراحی با استفاده از نرم افزارهایی مانند catia و solidworks و طبق دستورالمعل های استاندارد جوشکاری به ساختsplit tee می پردازند.
  • مهندسین و طراحان نتیجه و یافته های خود مانند سایز لوله ، سایز انشعاب ، موائ سازنده ، تجهیزات مورد نیاز برای نصب ان و … را یه صورت دقیق مکتوب میکنند تا اپراتور های اجرایی بتوانند به بهترین شکلsplit tee را روی لوله متصل کنند.
  • مهندس ناظر در تمام مراحل خروجی ها را بررسی میکند تا مشکلی نداشته باشند.
  • بعد از اتمام ساخت split tee عملیات تنش زدایی حرارتی روی ان انجام میشود زیرا در حین ساختsplit teeسطح ان به خاطر حرارتی که در حین ساخت دبه ان وارد شده یکنواخت نمی باشد برای مثال قسمتی هایی که حرارت مستقیم و بیشتری به انها خورده دچار ناهمگونی و فرورفتگی میشود . با تنش زدایی حرارتی این عیوب برطرف و سطح اسپلیت تی یکنواخت و همگون میشود.
  • پس تنش زدایی حرارتی روی ان تست فشار و تست جوش انجان میدهد . تست جوش خط لوله بسیار حائز اهمیت است و نشان میدهد که ایا در فشار مورد نظر تحمل کشش و .. را دارد . در صورت وجود اختلال باید انرا رفع کرد . سازنده اتصال وظیفه نصب اسپلیت تی را بر عهده دارد.

 

طراحی و ساخت اسپلیت با توجه با سیال به کار برده شدهع متفاوت است برای مثال برای سیال های پر فشار از فول سدل استفاده میکنند که به خاطر عایق بندی خود تحمل فششار بالاتری نسبت به اسپلیت تی دارد.

  • اتصال اسپلیت تی مطابق با استانداردANSI /ASME B31.8 ,B 31.1, B31.2, B31.3 طراحی و در اختیار مصرف کنندگان قرار میگیرد.
  • اسپیلیت تی برا لوله با سایز ۶ اینچ تا ۵۶ اینچ وجود دارد.
  • فشار اسپلیت تی مطابق با استاندارد ANSI CLASS 150 TO ANSI CLASS 900 طراحی میشود. در صورت نیاز split tee با فشار بالای ۹۰۰ نیز ساخته میشود.

 

به طور کلی از اسپلیت تی در زمینه های مختلفی مانند موارد زیر استفاده میکنند:

  • وروردی انشعاب جدید
  • جلوگیری از کشیده و خراب شدن شکل قسمت بریده شده لوله
  • ورودی جدید برای نصی تجهیزات کنترلی و ابزارهای دقیق اندازگیری
  • برای مسدود کردن خط لوله
  • برای قسمتی از لوله که خراب شده است.
  • برای نصب تجهیزات و ابزارهای مورد نظر بر روی لوله

طراحی و ساخت اسپلیت تی

معایب و مزایای استفاده از اسپلیت تی:

مزایا:

  1. این اتصال به صورت کامل لوله را میپوشاند و به عبارت دیگر تمام محیطی است از این رو فشار بالایی که از سیال و خط لوله اعمال میشود را دارد.
  2. برای لوله هایی که ضخامت بالایی دارد split teeکاربرد فراوانی دارد. قسمت بریده شده لوله نیازمند اتصالی است که بتواند فشار را تحمل و از دفرمه شدن لوله جلوگیری کند بنابراین اسشپلیت با میزان تحمل بالایی که دارد بسیار مناسب است.
  3. زمانی که ضخامت لوله بسیار کم از برای اطمینان بیشتر از اسپلیت تی استفاده میکنند.
  4. برای اتصالات سای به سایز و reduse سایز استفاده میشئد که غلت به کار گیری ان تحمل فشار بالای ان است.

معایب:

  1. اسپلیت تی وزن بسیار بالایی دارد و چون مسنقیم به لوله متصل میشود به مرور زملن ممکن است باعث کج شدن لوله شود. در این شرایط که وزن اسپلیت تی و تجهیزات دیگیری که بر روی ان متصل میشوند بالاست میتوان با استفاده از اهرم های فلزی و یا بتنی پایه ای درست کرد و زیر لوله نصب کرد.
  2. جوشکاری split tee نصبت به بقیه اتصلات دشوار تر است و باید نه از حد معمول کم و یا بیشتر باشد تا به لوله اسیبی وارد نشود.
  3. اسپلیت تی به خاطر وزن بالایی که دارد فقط میتوان از جرثقیل برا جابه جایی ان استفاده کرد که نصب split tee توسط جرثقیل کار دشواری است .

طبق نکات ذکر شده در بالا میتوان نتیجه گرفت که همیشه استفاده از اسپلیت تی بهترین راه نیست میتوان به جای ان از اتصالات دیگر مانند سدل نیپل استفاده کرد.