بست و ساپورت چه نقشی در افزایش طول عمر سیستم‌های تأسیساتی دارند؟

در مهندسی مکانیک و تاسیسات ساختمانی و صنعتی، خطوط لوله انتقال سیالات (پایپینگ) به منزله رگ های حیاتی سازه شناخته می شوند. طراحی نادرست یا اجرای غیراصولی سیستم های مهاربندی نه تنها عملکرد شبکه لوله کشی را مختل می کند، بلکه می تواند خسارت های ساختاری جبران ناپذیری به بار آورد. بست و ساپورت تاسیساتی (Pipe Hangers and Supports) مجموعه ای از تجهیزات مهندسی شده هستند که وظیفه انتقال بارهای استاتیکی و دینامیکی لوله به اسکلت اصلی سازه را بر عهده دارند. این تجهیزات علاوه بر هدایت مسیر لوله، از بروز تنش های متمرکز فراتر از حد مجاز تأسیسات جلوگیری می کنند.

تحلیل بارگذاری ها و نیروهای موثر بر خطوط پایپینگ

طراحی بست و ساپورت بر پایه شناخت دقیق نیروهای وارده به شبکه پایپینگ صورت می گیرد. این بارها در استانداردها به سه گروه کلی تقسیم می شوند:

۱. بارهای اولیه یا ماندگار: این بخش شامل وزن خود لوله، وزن سیال جاری در لوله، وزن اتصالات و شیرآلات، و همچنین وزن عایق های حرارتی و برودتی است.
۲. بارهای ثانویه ناشی از کرنش: تغییرات دمای سیال یا محیط باعث انبساط یا انقباض حرارتی در طول لوله می شود. در صورتی که ساپورت ها امکان جابجایی مناسب را فراهم نکنند، تنش های حرارتی شدید درون لوله و بست ایجاد شده و منجر به کمانش لوله یا گسیختگی بست می گردد.
۳. بارهای اتفاقی و دینامیکی: بارهای ناشی از زلزله، ضربه قوچ، لرزش های تجهیزات دوار مانند پمپ ها و چیلرها، و بارهای ناشی از باد در خطوط روکار صنعتی در این دسته قرار دارند که نیازمند ساپورت های مقاوم لرزه ای و مهارکننده های جانبی هستند.

انواع بست و ساپورت از نظر کارکرد مهندسی

بست ها و تکیه گاه ها بر مبنای درجه آزادی حرکتی که برای خطوط لوله تعریف می کنند دسته بندی می شوند:

تکیه گاه های صلب و ثابت (Anchor): این نوع تکیه گاه ها تمام شش درجه آزادی حرکت خطی و چرخشی لوله را مهار می کنند و معمولا برای محدودسازی کامل انبساط حرارتی و هدایت آن به سمت لرزه گیرها یا خم های انبساطی به کار می روند.

راهنماها و مهارهای هدایت شونده (Guides): این سیستم ها تنها اجازه حرکت در راستای طولی لوله را می دهند و از جابجایی های جانبی و کمانش لوله در اثر نیروهای محوری پیشگیری می کنند.

ساپورت های آویزی و متحرک (Hangers): این سیستم ها وزن قائم لوله را نگه می دارند. در شرایطی که لوله دچار انبساط حرارتی عمودی می شود، به جای آویزهای صلب از ساپورت های فنری با بار متغیر یا بار ثابت بهره گرفته می شود تا بار تکیه گاهی ثابت بماند.

بست های عایق دار و جلوگیری از پل حرارتی

در خطوط لوله کشی سرمایشی و گرمایشی، تماس مستقیم بست فلزی با لوله فولادی یا مسی موجب ایجاد پل حرارتی می شود. این پدیده در سیستم های سرمایشی سبب تشکیل قطرات میعان، زنگ زدگی بست و تخریب عایق های الاستومری پیرامون لوله می گردد. استفاده از بست های دارای روکش لاستیکی (EPDM) یا ساپورت های پیش ساخته عایق پلی اورتان فشرده با دانسیته بالا، موجب ایزولاسیون صوتی، جذب ارتعاشات پمپ و حذف پل حرارتی می شود.

استانداردهای بین المللی مرجع در طراحی ساپورت

طراحی، فواصل مجاز نصب ساپورت ها بر اساس سایز لوله و انتخاب آلیاژ پیچ و بست ها طبق کدهای بین المللی مدون زیر انجام می پذیرد:

- استاندارد ASME B31.1 و ASME B31.3 مربوط به لوله کشی های صنعتی و نیروگاهی.
- استاندارد MSS SP-58 که معتبرترین دستورالعمل تخصصی جهت طراحی متریال، ابعاد، ضریب اطمینان و ساخت انواع ساپورت و آویز لوله است.

منابع و صفحات مرجع جهت مطالعه بیشتر

این محتوا بر اساس مبانی استاندارد بین المللی انجمن استانداردسازی تولیدکنندگان شیرآلات و اتصالات (MSS) و کدهای انجمن مهندسان مکانیک آمریکا (ASME) تدوین شده است. صفحات مرجع مستقیم زیر قابل استفاده و پیونددهی می باشند:

1. منبع مرجع مهندسی و محاسبات فاصله ساپورت‌ها (The Engineering ToolBox):

این مرجع جدول استاندارد حداکثر فواصل مجاز بین آویزها و بست‌های لوله و قطر رادهای رزوه دار را بر اساس سایز و جنس لوله در اختیارتان می‌گذارد:

https://www.engineeringtoolbox.com/piping-support-d_362.html

2. دانشنامه تخصصی مهندسی پایپینگ (Wikipedia - Pipe Support):

این صفحه منبعی جامع و همیشه در دسترس است که به طور دقیق مبانی مهندسی، انواع بارها (مرده، زلزله، باد، ضربه قوچ) و انواع ساپورت‌های صلب، فنری و آویزها را بررسی کرده است:

https://en.wikipedia.org/wiki/Pipe_support