اتصالات مکانیکی در عملیات هات تپ

اتصالات مکانیکی در عملیات هات تپ

اتصالات مکانیکی هات تپ ایجاد یک انشعاب جدید روی خط لوله را بدون نیاز به جوشکاری فراهم می کنند. اتصالات مکانیکی هات تپ با استفاده از یک فلنج به شیر کنترل کننده یا ولو وصل می شوند. از این انشعاب معمولا در شرایط کاری که جوشکاری میسر نیست استفاده می شود.

شرکت ها و پالایشگاه های نفت و گاز نیاز دارند تا هر ساله خطوط لوله ی پالایشگاه یا واحد های خود را گسترش داده و یا خطوط بهره برداری را به واحد های دیگری منتقل کنند و یا اینکه سیستم و خطوط لوله ی خود را بهبود بخشیده و تعمیر کنند.

خارج کردن خطوط لوله ی موجود در پالایشگاه ها و مجتمع های پتروشیمی از سرویس موجب هدر رفت محصولات و تولیدات شده و نارضایتی هایی را به دنبال خواهد داشت. همچنین در پالایشگاه های گازی انتشار گاز متان مشکل دیگری است که با خاموش کردن بخش هایی از پالایشگاه گریبان گیر سیستم پالایشگاهی خواهد شد.

هات تپ یک روش جایگزین برای انشعاب گیری و انتقال خطوط لوله در این اماکن است. مزیت هات تپ این است که وقتی می خواهند خط لوله ای را از یک بخش در پالایشگاه به واحد دیگری منتقل کنند یا وقتی قصد گسترش و توسعه ی پالایشگاه را دارند ، خطوط را از سرویس دهی خارج نمی کنند. در این حالت با استفاده از تجهیزات عملیات هات تپ روی لوله برشی می زنند و دیواره ی لوله را سوراخ می کنند و پس از آن به راحتی می توانند از طریق دیواره ی لوله به سیال درون آن دسترسی داشته باشند.

اتصالات مکانیکی

اتصالات مکانیکی هات تپ

برای شروع عملیات هات تپ نیاز به اتصالاتی دارند تا آن ها را روی لوله نصب کنند و از طریق اتصال یا فیتینگ به بدنه ی لوله دسترسی پیدا کنند. این اتصال ها در محل کارگاه پیمانکار و مجری طرح هات تپ  و خارج از محیط پالایشگاه یا واحد صنعتی ساخته می شود و برای نصب روی خط لوله به پالایشگاه منتقل می شوند. اتصالات مذکور را یا به وسیله ی جوشکاری و یا به صورت مکانیکی روی خط لوله نصب می کنند. اتصالاتی را که به صورت مکانیکی روی خط لوله نصب می شوند اتصالات مکانیکی می نامند.

یکی از اتصالات مکانیکی هات تپ با نام اسپلیت تی مکانیکی شناخته می شود. اسپلیت تی ها اتصالات کمربندی هستند که روی قسمتی از لوله نصب می شوند و دور تا دور لوله را به طور کامل پوشش می دهند. از اتصالات در عملیات هات تپ به این دلیل استفاده می شود که یک سیستم روی خط لوله قرار بگیرد و به کمک آن بتوان مانع نشت سیال به بیرون از خط لوله شد هم چنین با استفاده از آن بتوان دیگر اجزای عملیات هات تپ را روی خط لوله سوار کرد. در نظر داشته باشید که مادامی که درون خط لوله جریانی از سیالات مختلف برقرار است برشی دایره ای شکل و متناسب با سایز انشعاب را روی خط لوله و به کمک دستگاه هات تپ ایجاد می کنند. بنابراین باید سازوکاری وجود داشته باشد تا پس از ایجاد برش روی خط لوله شرایط ناایمن ایجاد نشود ، سیال درون لوله به بیرون راه نیابد و یا آسیبی متوجه محل پالایشگاه و کارکنان نشود.

بنابراین طراحی و ساخت اتصالات می تواند راه حلی برای جلوگیری از پیشامد های دردسرساز باشد.

از اتصالات مکانیکی در موقعیت های خاص و بنابر تشخیص مهندسین و تیم طراحی استفاده می شود. اتصالات مکانیکی با استفاده از روش بولینگ یا پیچ و مهره روی خط لوله نصب می شود. پیش از ساخت اتصال مؤلفه هایی از قبیل جنس و ضخامت خط لوله ، جهت عملیات و زاویه ی آن ، ماهیت سیال به همراه دما و فشار آن و همچنین میزان تحمل بار خط لوله با استفاده از تجهیزات ابزار دقیق اندازه گیری شده و در اختیار مهندسین طراح اتصالات مکانیکی قرار می گیرد. سپس با توجه به مولفه های فوق سازه ی اسپلیت تی مکانیکی در محل کارگاه ساخته می شوند. برای ساخت اسپلیت تی های مکانیکی باید وزن مخصوصی را در نظر بگیرند. استفاده از اتصالات بزرگ و سنگین در برخی شرایط مثل انجام عملیات هات تپ در ارتفاع غیر ممکن است. 

در ساخت اسپلیت تی مکانیکی از دو پد با لبه های بلند استفاده می شود. این لبه ها محلی هستند که پیچ و مهره ها از درون آن ها رد شده و دو پد اسپلیت تی مکانیکی را به هم متصل و محکم می کنند. بر روی یکی از پد ها نیپل جوشکاری می شود اما خود اتصال اسپلیت تی مکانیکی با استفاده از پیچ و مهره روی لوله وصل می شود. بر روی نیپل نیز فلنج قرار می گیرد تا با استفاده از آن بتوان سایر اجزای عملیات هات تپ را به بکدیگر مرتبط کرد.

اتصالات مکانیکی هات تپ دارای خصیصه ای هستند که با استفاده از آن ها اطمینان از صحت عملکرد اتصال روی خط لوله کسب خواهد شد. این اتصالات دارای یک سیستم تنظیم آب بندی هستند که در طرفین اتصال قرار گرفته و یک حلقه ی مهر و موم شده و غیر قابل نفوذ را به وجود می آورند. در این حالت گروه اجرایی مطمئن می شوند که اتصال مکانیکی نصب شده روی خط لوله مانع از نشت سیال به بیرون از خط لوله می شود.

اتصالات مکانیکی اسپلیت تی معمولا در شرایطی استفاده می شوند که خط لوله از جنسی باشد که جوشکاری روی آن امکان پذیر نباشدو هم چنین عملیات جوشکاری ممکن است در برخی محیط های پالایشگاهی خطرساز باشد. از طرفی ماهیت سیال درون لوله می تواند طوری باشد که جوشکاری کردن روی خط لوله موجب انفجار در منطقه ی عملیاتی شود. به منظور ممانعت از اتفاق افتادن خطرات بالا در این مواقع از اتصالات مکانیکی اسپلیت تی استفاده می شود.

اتصالات مکانیکی

اجرای هات تپ خطوط لوله

عملیات انشعاب گیری خطوط لوله به روش گرم یا هات تپ (Hot tap)، از شاخه فرایند های به اصطلاح کار گرم روی خطوط لوله محسوب می شود که به خاطر مزایای مشهود خود در مقایسه با سایر روش ها، طی دهه های اخیر با استقبال بالایی خصوصاً در مجتمع های صنعتی نفتی و گازی مواجه شده است. اجرای هات تپ یکی از روش های بی بدیل برای اخذ انشعاب از خطوط لوله، مخازن و تانکرها و سایر ابزارهای انتقال یا ذخیره سیال محسوب می شود چرا که در این روش بدون نیاز به قطع جریان سیال یا تخلیه منبع، می توان کلیه فرایند ها را به انجام رساند و از انشعاب جدید بهره برداری کرد.

پس از معرفی این فن آوری کارآمد، واحد های صنعتی مذکور در صدد برآمدند ضمن فراهم کردن تجهیزات و ماشین آلات مورد نیاز هات تپ، و دریافت آموزش های تخصصی لازم، فرایندهای انشعاب گیری مربوط به مجتمع های خود را بدون نیاز به قطعی جریان و توقف فرایندها به انجام برسانند، اما ماهیت تخصصی و ویژه این فرایند، به مرور برخی واحدها را تبدیل به ارائه دهنده تخصصی سرویس اجرای هات تپ روی خطوط لوله و مخازن تبدیل کرد، به طوری که در حال حاضر بسیاری از مجتمع های صنعتی پالایشگاهی و پتروشیمی، فعال در حوزه های نفت و گاز، ترجیح می دهند با برون سپاری فرایند و انتخاب یک پیمانکار کارآمد و معتبر در زمینه اجرای هات تپ، عملیات های انشعاب گیری و اتصالات مکانیکی در هات تپ را به ایشان محول کنند.

اسپلیت تی مکانیکی و شرایط نصب آن بر روی خط لوله

اسپلیت تی مکانیکی جزء اتصالات مکانیکی خط لوله است و در هات تپ استفاده می شود. اسپلیت تی مکانیکی با اسپلیت تی جوشی تفاوتی به لحاظ عملکرد ندارد و تنها تفاوت آن ها نوع نصب آن ها بر روی خطوط لوله است. اسپلیت تی مکانیکی را ابا استفاده از پیچ و مهره یا فرایند bolting بر روی خط لوله نصب می کنند (به صورت مکانیکی) و اما اسپلیت تی جوشی را با استفاده از عملیات جوشکاری و یا هوا جوش بر روی خط لوله جوش می دهند. بدیهی است که برای تعبیه کردن محل مناسب به منظور بستن پیچ و مهره ها، نیاز داریم تا شکل ساختار اسپلیت تی جوشی را تا اندازه ای تغییر دهیم.

اسپلیت تی مکانیکی
اسپلیت تی مکانیکی

استفاده از اسپلیت تی مکانیکی

استفاده از این اتصال مکانیکی بسته به شرایط خط لوله دارد. چندین پارامتر وجود دارند که با توجه به آن ها از نوع مکانیکی این اتصال استفاده خواهیم کرد. یکی از این پارامترها جنس خط لوله است. پرواضح است در صورتی که جنس خط لوله از نوعی باشد که عملیات جوشکاری بر روی آن غیر ممکن باشد، باید از اسپلیت تی مکانیکی استفاده کنیم.

اما علاوه بر این مورد پارامترهای زیر مجموعه ای نیز وجود دارند که حتی در صورت مناسب بودن جنس خط لوله برای جوشکاری نیز باید مد نظر قرار گیرند. ضخامت خط لوله نیز یکی دیگر از این پارامترها است. در صورتی که ضخامت خط لوله کم باشد آن گاه استفاده از عملیات جوشکاری همراه با ریسک خواهد بود. ممکن است حرارت حاصل از جوشکاری موجب برهمکنش و فعل و انفعالات سیال شود. همچنین ماهیت سیال نیز در این منظر بسیار مهم است. سیالات و به خصوص سیالات گازی بنابر ماهیت خود به راحتی می توانند توسط حرارت تحریک شده و این تحریک پذیری می تواند در نهایت اشتعال و آتش سوزی را به دنبال داشته باشد.

پس از بررسی تمامی پارامترهای ذکر شده و در صورت احتمال بروز نقص فنی و ایمنی در استفاده از عملیات جوشکاری از اسپلیت تی مکانیکی استفاده می کنیم.

ساخت اسپلیت تی مکانیکی

برای ساخت اسپلیت تی مکانیکی پدهایی را از یک قطعه لوله به دست می آوریم. برای این کار یک قطعه لوله متناسب طول منطقه ی عملیاتی بر روی خط لوله انتخاب کرده و آن را از قسمت طولی به دو قسمت مساوی تقسیم می کنیم.

سپس لبه های هر پد را برای بستن پیچ و مهره ها، خم کرده و یا قطعه ی مستطیلی شکل را با زاویه ۹۰ درجه به آن جوش می دهیم. بر روی این لبه های برگشته و یا قطعات جوش خورده سوراخ هایی وجود دارند که پیچ ها درون آن ها قرار گرفته و از قسمت بیرونی با استفاده از مهره ها بسته می شوند و اتصال محکمی را به وجود می آورند. در نوع مکانیکی اسپلیت تی نیز همانند اسپلیت تی جوشی، نیپل در مرکز یکی از پدها قرار می گیرد و پس از نیز فلنجی بر روی آن جوش داده می شود.

پس از این که اتصال را به فاز عملیاتی انتقال دادند از قطعات آب بند لاستیکی یا فلزی برای آب بندی این نوع اسپلیت تی استفاده می شود. به دلیل اینکه نمی توان این نوع اسپلیت تی را بر روی خط لوله جوش داد، نشت گیری و درز بندی این اتصال از اهمیت ویژه ای نصبت به اتصالات دیگر برخوردار است.

برای نشت گیری این اتصال مکانیکی آب بند ها یا نشتی گیرهایی را انتخاب می کنند که مقاومت لازم را در برابر حرارت و فشار سیال داشته باشند. همچنین مواد و متریال سازنده ی این قطعات آب بند نباید با سیال وارد واکنش شیمیایی شوند. هر گونه تغییر شکل در این قطعات می تواند موجب نشت سیال شود پس در انتخاب آن ها در هر عملیات باید بهترین و متناسب ترین آب بند را انتخاب کنیم.

این قطعات به شکل نواری در فاصله ی طول بین دو پد قرار می گیرند. دو قطعه ی آب بند اورینگ یا دایره ای شکل نیز در دو انتهای اسپلیت تی مکانیکی قرار می گیرند و اتصال را نشت گیری می کنند. پس از جایگذاری قطعات نشت گیر، پیچ و مهره ها نیز در دو سوی پدها بسته می شوند. در این حالت فلنج بر روی اتصال بسته شده و دستگاه هات تپ نیز مستقر می شوند و پس از آن عملیات هات تپ نیز استارت می خورد.

عملیات هات تپ به منظور انشعاب گیری از خطوط لوله و مخازن ذخیره سازی مختلف انجام می شود. این خطوط لوله در اماکن مختلفی از جمله پالایشگاه های نفتی و گازی، مجتمع های پتروشیمی، نیروگاه های سیکل ترکیبی، آب و فاضلاب و خطوط گاز رسان شهری انجام می شود. در این عملیات از انواع اتصالات جوشی و مکانیکی بنابر نوع خط لوله و ماهیت شیمیایی سیال آن استفاده می شود. اسپلیت تی مکانیکی یک نمونه از این اتصالات می باشد.