اصول نگهداری و تعمیرات Expansion Joints Metal

مقدمه :

در صنعت به منظور جلوگیری از خرابی های ناشی از تغییر طول و نوسانات خطوط لوله، استفاده از اتصالاتExpansion Joint اجتناب ناپذیر می نماید. متاسفانه گاهی اوقات بعلت عدم آگاهی و شناخت پرسنل و گروههای اجرایی از این اتصالات در زمانهای نگهداری در انبار، حمل و جابجایی، نصب و نیز بهره برداری از این تجهیزات، ناخواسته باعث بروز خرابیهای زود هنگام و کاهش عملکرد بهینه این اتصالات می گردند.
از آنجائیکه معمولاً به این اتصالات در قالب فعالیتهای نگهداری و تعمیرات پیشگیرانه و پیشگویانه کمتر توجه می گردد، تصمیم به تهیه و نگارش این مقاله گرفته شد تا با جمع آوری و بیان تجربیات متخصصین این صنعت، توجه و آگاهی پرسنل اجرایی را افزایش بخشیده و با ارائه مطالب کاربردی و عملی بتوانیم از این اتصالات به نحوه احسن و مفید استفاده نموده و عمر کاری آنها را افزایش دهیم.
بدیهی است این مقاله نواقص زیادی داشته و نظرات شما همکار و خواننده محترم در اعتلای کیفیت این نوشتار بسیار موثر و راهگشا می باشد و سهم بزرگی در تشویق و گسترش فرهنگ نوشتاری و بیان تجربیات خواهد داشت.

الف - تعاریف :

اتصالات اکاردئونی :

هر وسیله که شامل یک یا چند بلوز فلزی بوده و برای جذب تغییرات ابعادی ناشی از انبساط یا انقباض دمایی در یک خط لوله داکت یا مخزن از آن استفاده میشود.این نوع اتصالات قابلیت انجام انواع مختلفی از حرکات را در یک فضای محدود دارند. منشاء این حرکات ناخواسته می تواند تغییرات دمایی ناشی از سیال یا محیط، لرزش دستگاههای موجود در سیستم لوله کشی و یا حرکتهای ناشی از باد، نشست سازه ، زمین و غیره باشد. ( نمونه این اتصالات در مسیر گاز زیر FH-1001 موجود است )

موارد مصرف اتصالات آکاردئونی :

در انواع مختلف شامل : دوتایی، زاویه ای ، مقطع مستطیل، چند لایه ای و ....
در انواع اتصال جوشی ، رزوه دار، فلنج دار و ....
در جنس های مختلف شامل : ورقهای استلنس استیل(ASTM304,304L,309,316,316L,321) و انواع آلیاژهای فولادی در سایز های مختلف از ¾” به بالا

چگونگی جذب توسط اتصال اکاردئونی:

اتصال اکاردئونی باید توانائی جذب تغییر طول و اندازه در راسته هایی که به خاطر تغییر دما در سیستملوله کشی.ایجاد می گردد را داشته باشد.این اتصال ممکن است در معرض جا به جایی.جانبی.محوری زاویه ای یا ترکیبی از انها قرار گیرد

معرفی اتصالات اکاردئونی:

در صنایع پتروشیمی .نفت.گاز.خطوط بخار.تهویه مطبوع و بسیاری دیگر از صنایع که انتقال سیال از طریق خطوط لوله صورت می گیرد .مشکلاتی از قبیل ارتعاش دستگاههای موجوددر سیستم و تغییرات محوری.جانبی و زاویه ای بر اثر تغییرات دما و یا عوامل خارجی مانند:باد.زلزله و.....در خطوط لوله بوجود می اید به منظور رفع این مشکلات استفاده از اتصالات اکاردئونی
مناسبترین راه است
طراحی و تولید اتصالات انعطاف ‌پذیر (لرزه‌گیرهای لاستیکی، اتصالات آکاردئونی، اتصالات پارچه‌ای و شلنگهای فلزی)

محصولات :

1 - اتصالات آکاردئونی (طراح تولیدکننده): کاربرد در خطوط لوله در صنایع مختلف جهت خنثی‌سازی انبساط و انقباظ و جلوگیری از انتقال لرزش پمپ به خط لوله
2 - لرزه‌گیرهای لاستیکی (طراح تولیدکننده): کاربرد در ورودی و خروجی پمپهای سیستمهای تاسیساتی و برجهای خنک‌کننده
3 - اتصالات پارچه‌ای (طراح تولید‌کننده): کاربرد در داکتهای هوا، گازهای حاصل از احتراق و موارد مشابه در نیروگاهها، صنایع ذوب و تولید فلزات و صنایع سیمان. این محصول با همکاری شرکت دانمارکی Bording Bellows در ایران تولید می‌گردند.
4 - شلنگهای فلزی (طراح تولیدکننده): کاربرد در انواع سیستمهای لوله‌کشی و برای انواع سیالات.
5 - لوله و اتصالات (واردکننده)

اجزاء مهم این اتصالات:

1-بلوز (Bellows ) :
به قسمت انعطاف پذیر اتصال آکاردئونی که قابلیت انجام حرکات مورد نظر را دارد گفته میشود. اتصالات آکاردئونی موجود در زیرFH-1001 از نوع یونیورسال می باشد و دارای دو بلوز در طرفین بوده و از این نوع اتصال در مقایسه با نوع تک بلوز، زمانی استفاده میشود که می بایست حرکات جانبی بیشتری را خنثی نماید. جنس این قسمت معمولاً از سری فولادهای 300 بوده که بر اساس دما و نوع سیال و شرایط محیطی انتخاب می گردند. در ذیل دامنه کاربرد انواع آن تشریح شده است :
فولادهای 304 , 304L : در مواردی که دمای کاری بین 550 تا -250 درجه سانتیگراد است استفاده میشود و قابلیت جوشکاری بسیار خوبی دارند.

فولاد 309 : با توجه به درصد بالای کرم و نیکل آن تا دمای 1000 درجه سانتیگراد قابلیت استفاده دارد.فولادهای 316 , 316L : دارای قابلیت استفاده در محیطهای خورنده و اسیدی و تحمل دمایی بین 550 تا -100 درجه سانتیگراد
فولاد 321 : همانند فولاد 304 همراه با آلیا‍‍ژ تیتانیوم ، قابلیت استفاده در دماهای بالاتر از 304 را دارا می باشد.
2-لوله ( Pipe) :
در اتصالات فلنجدار رابط بین فلنج و بلوز بوده و در اتصالات جوشی بصورت مستقیم به خط لوله متصل میشود.
3-غلاف داخلی ( Sleeve ) :
از حرکت سیال درون پره ها جلوگیری می کند تا جریانی آرام داشته باشیم و در صورتیکه از این غلاف استفاده نشود و سرعت سیال بالا باشد پدیده اغتشاش پیش آمده و موجب بروز سر و صدا و افت فشار و همچنین سایش در اتصال خواهیم بود.
4-میل مهار ( Tie rod ) :
قطعاتی به شکل میله یا مفتول که در برخی از اتصالات آکاردئونی بکار میروند و هدف اولیه استفاده از آنها مهار کردن دائم نیروهای تراست ایجاد شده در بلوز در شرایط عادی کارکرد می باشد. لازم به ذکر است نمونه موجود در زیر FH-1001 فاقد میل مهار می باشد.

ب - نکات مهم در نگهداری و تعمیرات این نوع اتصالات:

راهنمای انبارداری :

1-انبارنمودن در فضای باز در برخی از موارد ممکن است زیان آور باشد و و نگهداری از آنها می بایست در مکانی خشک و خنک انجام شود.
2-مراقب بروز آسیبهای مکانیکی مانند روی هم گزاردن و یا ضربه زدن و یا پرت شدن این اقلام باشید.
3-سازندگان این نوع اتصالات به جهت جلوگیری از تغییر طول آنها، اتصالات ارسالی برای مشتریان را بوسیله میله یا نبشیهای طولی که به فلنجها یا لوله های دوسر اتصال آکاردئونی جوش میدهند ارسال می نمایند.
4-واشر ها و یا بلوکهای چوبی ما بین قسمتهای آکاردئونی را تا زمانیکه به محل مورد نظر حمل نشده اند باز ننمائید.

راهنمای نصب :

5-جهت حمل و نقل اتصال از پایه های نصب میل مهار و یا میله های حمل و نقل که جهت حفظ طول اتصال می باشند استفاده ننمائید.
6-در صورت استفاده از Belt و یا زنجیر برای جابجایی اتصالات نباید آنها را به بلوز وصل نمود.

7-برای تمیز کردن اتصال و اجسام خارجی بین بلوز از موادی که حاوی کلراید هستند و همچنین از برس سیمی استفاده نکنید. ( کلراید در تماس مستقیم با فولادهای ضدزنگ موجب خوردگی آنها می گردد)
8-برای تنظیم سوراخ فلنجهای اتصال آکاردئونی و Piping با وارد کردن نیرو از یک سر، اتصال را نچرخانید. ( بلوز ها قابلیت جذب حرکات پیچشی را ندارند)
9-از پیش تنظیم کردن ( Preset نمودن ) اتصالات آکاردئونی :
در نصب اتصال آکاردئونی ابتدا طول کلی اتصال می بایست با در نظر گرفتن طول آن در حالت عادی و دمای سیستمی که باید در آن شرایط نصب گردد محاسبه شود و پس از آن طول اتصال تنظیم ( فشرده و یا باز ) شده و در موقعیت خود نصب گردد. اطلاعات مورد نیاز برای محاسبات موارد ذیل می باشند:
-سایز اتصال و یا لوله
-دمای حداکثر و حداقل سیال عبوری از اتصال
-جنس لوله و ضریب انبساط حرارتی آن
-دمای محیط در زمان نصب اتصال
-نوع سیال
-طول بین دو تکیه گاه که اتصال مابین آنها واقع شده است
-فشار سیال

تغییر طول کلی لوله

حتماً از سازنده مقادیر مربوط به ضریب انبساط حرارتی و جدول مشخصات قسمت آکاردئونی (Bellows) را که شامل مقادیر حرکت محوری بر اساس دمای طراحی، فشار طراحی و سایز اتصال می باشد را دریافت نمائید.

1-در صورتیکه در زمان نصب اتصال در نزدیکی محل کار عملیات جوشکاری در حال انجام است قسمت آکاردئونی را کاملاً بپوشانید تا از سوراخ شدن قطعه در اثر جرقه های ناشی از جوشکاری جلوگیری شود.
2-در صورتیکه نیاز است مسیری که اتصال نصب شده است تست و آزمایش گردد حتماً اتصلات آکاردئونی را مهار نمائید و بعد از تست و شروع بهره برداری و استفاده از مسیر، مهارهای نصب شده در مرحله قبل را با توجه به مشخصات فنی اتصال آزاد نمائید.
3-از وارد نمودن هر گونه ضربه به Bellows خودداری نمائید زیرا بسیار حساس و نازک می باشد.
4-در صورتیکه مسیر Piping دارای ناهمراستایی می باشد از نصب اتصال آکاردئونی خودداری نمائید زیرا با توجه به نیروهای اعمال شده به اتصال، آسیبهای جدی به بلوز و سایر اجزاء وارد خواهد آمد.( هیچگاه از اتصالات آکاردئونی برای جبران عدم همراستایی خط لوله استفاده نشود )
5-دقت گردد همه راهنماها و ساپورتهای مسیرهای Piping برای حرکت لوله ها در مسیر اتصال آکاردئونی آزاد باشند.
6-بعد از اینکه اتصال در سرویس قرار گرفت باید بررسی شود که آیا انبساط گرمایی طبق مدل طراحی توسط اتصال جذب می گردد؟
7-می بایست بصورت دوره ای وضعیت بلوز از نظر لرزش غیر عادی بررسی گردد. جهت اجرای این آیتم پیشنهاد میگردد همانطور که با وسواس و توجه زیاد مسئله ارتعاشات تجهیزات دوار توسط واحد CM مورد بررسی قرار می گیرد، وضعیت ارتعاشات این نوع اتصالات هم در دستورکار بازرسیهای دوره ای قرار گیرند بطوریکه در ایتدا در صورتیکه اتصال سالم بوده مقادیر ارتعاشات در محلهای لوله قبل از اتصال و همچنین محل بعد از اتصال اندازه گیری شود و بعنوان مرجع مد نظر قرار گیرد و با بازرسیهای ماهانه ، مقادیر اخذ شده را با وضعیت مرجع مقایسه و عملکرد اتصال بررسی شود. این مقادیر و رکوردهای بدست آمده می بایست در محلی نگهداری شده تا بتوان در صورت نیاز به آنها مراجعه نمود. لازم به ذکر است با توجه به اینکه هدف از نصب اتصالات آکاردئونی جذب ارتعاشات می باشد بطور معمول این کاهش مقادیر ارتعاشات در خروجی 75% کمتر از مقادیر ورودی به اتصال می باشد.
در اتصالات آکاردئونی دایره ای ، بلوزهای فلزی در کاربردهایی که لرزش و ارتعاش با فرکانس بالا و دامنه کم موجود است بکار میروند.این نوع اتصالات برای فرکانس کم و با دامنه بالا مناسب نیستند. لرزشهایی که حاصل پالسهای فشاری هستند بوسیله نصب اتصالهای آکاردئونی فلزی از بین نمی روند تا زمانیکه پالسهای فشاری به فراتر از اتصال بوسیله ماده در جریان انتقال یابند. در بلوزهای منفرد برای جلوگیری از حالت تشدید در بلوزها فرکانس طبیعی بلوز باید کمتر از 2/3 فرکانس سیستم باشد یا بزرگتر از 2 برابر فرکانس سیستم.
8-خوردگی می تواند بطور قابل توجهی عمر کارکرد را کاهش دهد. و می بایست برنامه ای منظم برای این بررسیها داشته باشیم. انواع مختلف خوردگی متناوباً در اتصالات آکاردئونی مشاهده میشود که بصورت ذیل می باشند:
-فرسودگی تنشی : با شکست یا ترک در ماده به عنوان نتیجه ترکیب تنش و یک عامل فرساینده دیده میشود.
-خوردگی بصورت خرد شدن از داخل که بوسیله آغاز آن از مزرهای زبر ماده شناخته میشود.
-کندگی که یک آسیسب موضعی در فلزات است.
-خوردگی تدریجی فلز که نتیجه برخورد و سائیدگی بوسیله تماس مایع و یا گاز با بدنه ماده تحت هجوم بوجود می آید.
-خوردگی از نوع اکسیداسیون که در دمای بالا و معمولاً در هوای گرم و خطوط فرسوده رخ میدهد.
9-با توجه به اینکه این نوع اتصالات در مسیرهایی نصب خواهند شد که اجزاء جوشی بکار رفته در مسیر به جهت اطمینان از عملکرد آنها به روشهای مختلفی بازرسی شده، پیشنهاد می گردد توسط واحد محترم بازرسی فنی قسمتهای مهم یک اتصال آکاردئونی خریداری شده مورد توجه و بازرسی ( تستهای جوش و ضخامت سنجی )قبل از نصب قرار گیرد.
10- برای کاربردهای دمای بالا برای کاهش دمای بلوزها و قادر ساختن فلز بلوزها به داشتن خواص فیزیکی بهتر، مساحت حلقوی بین بلوزها باید بوسیله یک عایق سرامیک بسته بندی شود یا بوسیله تماس مستقیم یک گاز مانند هوا و یا نیتروژن نصب شود تا دمای بلوز کاهش یابد.
11-پیشنهاد می گردد برای تمامی اتصالات آکاردئونی برگه مشخصات پیوست را تکمیل نمائید و یا از سازنده بخواهید که این اطلاعات را در اختیار شما قرار دهند. این اطلاعات در بررسیهای دوره ای که در آیتم بعد به آن اشاره شده مفید واقع خواهد شد.

12- چک لیست روتین پیشنهادی برای برنامه های بازدید دوره ای ( ترجیحاً هر سه ماه یکبار ):
-بررسی وضعیت انبساط گرمایی اتصال مطابق با استاندارد ( ثبت تغییر طول های اتصال )
-بررسی وضعیت لرزش غیر عادی اتصال و مقایسه آن با مقادیر مرجع
-بررسی وضعیت ظاهری بلوزها و عدم آسیب دیدگی آنها
-بررسی نشتی در نقاط مختلف
-بررسی هر گونه حرکت غیر معمول مسیری که اتصال در آن نصب شده است
-بررسی وضعیت اتصالات پیچ و مهره ای و سفت نمودن آنها در صورت نیاز
-تمیز نمودن اجزاء اتصال از مواد خارجی با رعایت ضوابط
-ضخامت سنجی قسمتهای مختلف اتصال
منابع و مراجع :
استاندارد انجمن سازندگان اتصالات آکاردئونی EJMA
کتاب راهنمای کاربردی اتصالات آکاردئونی شرکت ارتعاشات صنعتی ایران
کاتالوگهای شرکتهای سازنده اتصالات آکاردئونی
http://iivco.20un.com/
http://www.erteashmilad.blogfa.com/
http://kimiyakar.com/