لوله

لوله

تعریف ساده

• لوله قطعه‌ای توخالی و کشیده است که معمولاً برای عبور سیال (مایع یا گاز)، کابل، یا به‌عنوان عضو سازه‌ای استفاده می‌شود. لوله‌ها بین دو نقطه انتقال برقرار می‌کنند و می‌توانند از فلز، پلاستیک، سرامیک یا ترکیبات دیگر ساخته شوند.

کارکردهای اصلی

• انتقال سیالات: آب، گاز، فاضلاب، نفت، بخار، هوا فشرده.
• حفاظت و هدایت کابل‌ها و سیم‌ها.
• عضو سازه‌ای: شاسی، ستون سبک، اسکلت حفاظتی (در سازه‌های صنعتی و مبلمان).
• کاربردهای ویژه: مبدل حرارتی (لوله‌های باندل)، لوله‌های دکوراتیو، لوله‌های فشار بالا (هیدرولیک)، و لوله‌های زیرزمینی.

مشخصات فنی کلیدی

• قطر اسمی (Nominal Diameter, DN یا NPS): نامگذاری استاندارد که با قطر داخلی یا اسمی مرتبط است، نه همیشه مقدار دقیق میلی‌متری.
• قطر خارجی (OD) و قطر داخلی (ID): OD اندازه بیرونی، ID اندازه واقعی داخلی که عبور جریان را تعیین می‌کند.
• ضخامت جداره (t): تفاوت بین OD و ID؛ تعیین‌کننده مقاومت فشاری و وزنی.
• استاندارد و کلاس فشاری: PN (pressure nominal)، کلاس 150/300 (ANSI), یا استانداردهای دیگر؛ پوشش یا فشار طراحی را مشخص می‌کند.
• جنس و آلیاژ: فولاد کربنی، فولاد ضدزنگ (استنلس استیل)، مس، پلی‌اتیلن (PE), پلی‌پروپیلن (PP), PVC, HDPE و غیره.
• روش تولید: درزدار (welded — ERW, SAW) یا بدون درز (seamless — مانیسمان).
• پوشش/محافظت: گالوانیزه، آستر داخلی (اپوکسی، پلی‌اتیلن)، عایق حرارتی، پوشش ضدخوردگی.

انواع متداول (براساس کاربرد و جنس)

• لوله‌های آب شهری: معمولاً از چدن، فولاد گالوانیزه، PVC یا PE ساخته می‌شوند.
• لوله‌های گاز: فولاد بدون درز یا پلی‌اتیلن PE100 (برای شبکه‌های فشار پایین) با استانداردهای خاص.
• لوله‌های فاضلاب: PVC-U، HDPE، چدن خاکستری با قطرهای بزرگ و اتصال‌های مخصوص.
• لوله‌های نفت و گاز فشار بالا: فولاد آلیاژی، ساخته‌شده طبق استانداردهای دشوار (API, ASTM).
• لوله‌های مبدل حرارتی و حرارت‌فناور: لوله‌های مسی یا استیل ضدزنگ.
• لوله‌های آبیاری/زیرزمینی: HDPE (لنگر و جوش لب‌به‌لب) با اتصالات الکتروفیوژن یا جوشی.

پارامترهای طراحی مهم

• افت فشار و سرعت جریان (با استفاده از معادلات دارسی-وايزباخ یا هایزن-ویلیامز).
• محدودیت دما و فشار (وابسته به جنس و ضخامت).
• خوردگی و عمر مفید (با توجه به محیط و محافظت).
• ضریب زبری برای محاسبات هیدرولیکی (e/D).
• نوع اتصال: رزوه‌ای، جوشی، فلنجی، پیچی/فشاری (compression), الکتروفیوژن (برای PE).

نمادها و استانداردهای معمول

• DIN/EN, ASTM, API, AWWA (آب شهری), ISO، و استانداردهای ملی مانند ISIRI برای ایران.
• مثال نام‌گذاری: “لوله فولادی بدون درز 114.3×4.5 mm” یا “HDPE PN10 DN63”.

مثال عددی ساده

• لوله فولادی با OD = 114.3 mm و ضخامت جداره t = 4.5 mm → ID ≈ 114.3 − 2×4.5 = 105.3 mm. سطح مقطع مقید برای جریان = π×(ID/2)^2.