كوع من الألومنيوم لخط الوقود والأنابيب الهيدروليكية على السفن

قد يبدو كوع الألومنيوم بمثابة وصلة صغيرة في نظام أنابيب السفينة، ولكنه غالبًا ما يحدد ما إذا كان يمكن توجيه خط الوقود أو الخط الهيدروليكي بأمان، وصيانته بسهولة، وإبعاده عن مخاطر الاهتزاز. وبدلا من التعامل مع المرفق باعتباره تغييرا بسيطا في الاتجاه، ينبغي للمهندسين البحريين أن ينظروا إليه باعتباره عنصرا لإدارة التدفق وإدارة الإجهاد.

على متن قارب أو قارب عمل أو يخت أو زورق دورية أو سفينة دعم بحرية، نادرًا ما تسير خطوط الأنابيب في خطوط مستقيمة. تعمل الحواجز وأساسات المحرك والخزانات والمضخات ومسارات الكابلات على إجبار خطوط الوقود والهيدروليك على المرور عبر المساحات الضيقة. يوفر كوع الألمنيوم البحري الذي تم اختياره بشكل صحيح ذلك الدوران بوزن أقل من التركيبات الفولاذية مع المساعدة في الحفاظ على ترتيب الأنابيب النظيف والصالح للخدمة.

أكثر من زاوية في تشغيل الأنابيب

تتمثل الوظيفة الأساسية لمرفق الألمنيوم في إعادة توجيه تدفق السائل دون الاعتماد على أقسام الأنابيب المنحنية بشكل حاد والتي يمكن أن تتسطح أو تتجعد أو تطور سمكًا غير متساوٍ للجدار. بالنسبة لخطوط إمداد الوقود وإرجاعه، يساعد ذلك في الحفاظ على التدفق المتوقع نحو المرشحات والخزانات النهارية ومضخات النقل والمحركات. بالنسبة للأنابيب الهيدروليكية، يعمل الكوع ذو نصف القطر الأملس على تقليل الاضطراب غير الضروري وفقدان الضغط الموضعي، خاصة عندما تكون سرعة السوائل ونبضات الضغط مرتفعة.

يعد الكوع بزاوية 90 درجة أمرًا شائعًا حيث يجب أن يتحرك الخط من مسار أفقي إلى رافع رأسي، أو يمر عبر حاجز، أو يربط وحدة مثبتة على سطح السفينة بنظام غرفة المحرك. يخلق الكوع بزاوية 45 درجة طريقًا أكثر لطفًا حيث تسمح مساحة التثبيت. تُفضل الأكواع ذات نصف القطر الطويل بشكل عام للدوائر ذات التدفق العالي لأنها تقلل من فصل التدفق وانخفاض الضغط مقارنةً بالتصميمات ذات نصف القطر القصير.

كما يحمي الكوع الخط ميكانيكيًا. يمكن أن يؤدي وضع ثني الأنبوب المباشر بالقرب من التركيب إلى تركيز الاهتزاز عند نقطة التوهج أو الخيط أو اللحام أو المشبك. يسمح الكوع للقائم بالتركيب بوضع الدعامات بشكل أكثر فعالية، والحفاظ على خلوص الانحناء، ومنع توصيلات الخرطوم من الدخول في زاوية غير طبيعية.

حيث يتم استخدام أكواع الألمنيوم البحرية

تشمل تطبيقات السفن النموذجية خطوط نقل الوقود ذات الضغط المنخفض والمتوسط، وأنابيب إرجاع الوقود، والأنظمة المساعدة لزيوت التشحيم، وخطوط التوجيه الهيدروليكي، ودوائر آلات سطح السفينة، والهيدروليكيات دافيت، وأنظمة علامات التبويب، وأدوات التحكم في الرافعة، وزلاجات الآلات المدمجة. وهي مفيدة بشكل خاص في أوعية الألمنيوم، حيث تعمل المواد المتوافقة على تبسيط عملية التصنيع وتقليل الوزن الهيكلي غير الضروري.

للأنظمة المبنية حولها أنابيب ألومنيوم من الدرجة البحرية ، يمكن تزويد الأكواع بنهايات كعب الأنبوب، أو نهايات اللحام، أو نهايات ملولبة، أو نهايات ذات حواف، أو واجهات تركيب هيدروليكية. يجب أن تتطابق طريقة الاتصال مع تصميم الأنابيب بدلاً من تحديدها فقط من أجل الراحة. قد يكون الكوع الملولب عمليًا لخط الضغط المنخفض القابل للخدمة، في حين أن الوصلات الملحومة أو المؤهلة من النوع المتوهج غالبًا ما تكون أكثر ملاءمة للطرق المعرضة للاهتزاز.

من أجل تركيب اتجاهي مصمم لهذا الغرض، أ 6061-T6 كوع أنبوب ألومنيوم بحري 90 درجة يمكن أن يوفر حلاً مدمجًا وصلبًا حيث يتم تنسيق الأبعاد وسمك الجدار وهندسة الاتصال مع بقية الخط.

معلمات الأبعاد والتشغيل النموذجية

تعتمد التقييمات الفعلية على السبائك، والحالة المزاجية، وسمك الجدار، والاتصال النهائي، وطريقة التصنيع، ورمز التصميم، ودرجة الحرارة، ودورة الضغط، وتوافق السوائل. القيم التالية هي معلمات شراء شائعة، وليست تقييمات ضغط عالمية.

يجب دائمًا حساب معدل الضغط أو اعتماده للتجميع المكتمل، ولا يُفترض من قطر الكوع وحده. قد تكون الميزة الأضعف هي الخيط أو التوهج أو منطقة اللحام المتأثرة بالحرارة أو جدار الأنبوب أو الختم أو مشبك التثبيت بدلاً من جسم الكوع.

اختيار السبائك والمزاج من وجهة نظر عمر الخدمة

يتم اختيار 6061-T6 على نطاق واسع للأكواع المصنعة آليًا والمبثوقة والمزورة لأنها تجمع بين القوة الجيدة والقدرة على التشغيل الآلي ومقاومة التآكل. إنها مناسبة تمامًا للأنابيب الهيدروليكية وأنابيب الوقود الصلبة عندما يأخذ التصميم في الاعتبار تقليل القوة المرتبطة باللحام. إذا تم لحام كوع 6061-T6 في خط، فإن المنطقة المتأثرة بالحرارة لا تحتفظ بحالة T6 الكاملة. يجب أن تستخدم الحسابات الهندسية الخصائص المناسبة لحالة ما بعد اللحام ما لم يتم تحديد عملية معالجة حرارية مؤهلة.

5083 و5086 عبارة عن سبائك بحرية غنية بالمغنيسيوم وتتميز بمقاومة ممتازة للتعرض لمياه البحر. غالبًا ما يتم تفضيلها لمقاطع الأنابيب الملحومة والأكواع المصنعة، خاصة عندما يتطلب الأمر الجو البحري والتعرض للرذاذ. كثيرًا ما يتم اعتبار المواد الصلبة مثل H116 وH321 للخدمة البحرية الحساسة للتآكل. لا يتم تحديد هذه السبائك عادةً كمنتجات T6.

يوفر 6082-T6 قوة أعلى في العديد من التطبيقات الهيكلية والميكانيكية، في حين يتم اختيار 6063-T5 أو T6 غالبًا للمقاطع المبثوقة الأخف حيث تكون الهندسة المعقدة والتشطيب السطحي مهمًا. بالنسبة لمرفق الوقود أو الكوع الهيدروليكي، يجب أن يأخذ اختيار السبيكة في الاعتبار ليس فقط القوة ولكن أيضًا طريق التصنيع، ودرجة حرارة السائل، والتعرض الخارجي للملح، والارتباط بمعادن مختلفة.

حدود التركيب الكيميائي النموذجية، في المئة بالوزن

قد تختلف قيم التركيب قليلاً حسب مواصفات المواد المعمول بها وشهادة المطحنة.

المعايير واعتبارات الامتثال

يجب تصميم مجموعات الأنابيب البحرية وفقًا للقواعد التي تحكم السفينة وعلمها وترميز الفئة وموقع الخدمة وفئة السوائل. اعتمادًا على المشروع، يمكن الإشارة إلى ABS أو DNV أو Lloyd's Register أو Bureau Veritas أو متطلبات التصنيف الأخرى. يتم تنسيق واجهات الأنابيب والتركيبات الهيدروليكية بشكل شائع مع ISO 8434، أو SAE J514، أو SAE J1453، أو مواصفات التركيب الخاصة بالمشروع. قد تشير ممارسات تصميم الأنابيب أيضًا إلى ASME B31.3 حيثما ينطبق ذلك.

تتطلب أنظمة الوقود المزيد من الحذر. يمكن أن يختلف قبول المواد لأنابيب الوقود بين الأسطح المفتوحة، ومساحات الآلات، والمقصورات المحمية، والمواقع عالية الخطورة للحريق. تقيد بعض قواعد الفئة استخدام الألومنيوم لأنظمة سوائل معينة أو تتطلب المزيد من الحماية من الحرائق والتدريع والاختبار وعناصر التحكم في التثبيت. يجب على مصمم السفينة تأكيد القبول قبل الاختيار النهائي للمواد.

تفاصيل التثبيت التي تطيل عمر الخدمة

يعمل كوع الألمنيوم بشكل أفضل عندما لا يتحمل وزن أنبوب غير مدعوم. قم بتثبيت المشابك بشكل قريب بدرجة كافية للتحكم في الاهتزاز، مع السماح بالحركة الحرارية عند الحاجة. تجنب دفع أطراف الأنبوب المنحرفة إلى الكوع، حيث أن التحميل المسبق للتجميع يمكن أن يؤدي إلى تشققات التعب بمرور الوقت.

يستحق التآكل الجلفاني اهتمامًا وثيقًا. الألومنيوم المتصل مباشرة بالفولاذ المقاوم للصدأ أو سبائك النحاس أو الفولاذ الكربوني في بيئة المياه المالحة الرطبة يمكن أن يتآكل بسرعة. استخدم تركيبات متوافقة حيثما أمكن، وقم بعزل المعادن المتباينة بحواجز غير موصلة معتمدة، وحماية الأسطح المكشوفة، ومنع مياه البحر الراكدة من التجمع حول الوصلات.

قبل التشغيل، قم باختبار الضغط لقسم الأنابيب بالكامل وفقًا لإجراءات السفينة المعتمدة. افحص الخيوط وأوجه التوهج واللحامات والأختام وتباعد المشابك والتخليص من مكونات العادم الساخنة. في الأنظمة الهيدروليكية، تأكد من متطلبات النظافة لأن التلوث يمكن أن يؤدي إلى تلف المضخات والصمامات والمحركات قبل فترة طويلة من ظهور التآكل المرئي على الكوع.

يحافظ الكوع المصنوع من الألومنيوم الذي تم اختياره جيدًا على تحرك السوائل بكفاءة بينما يجعل مسار أنابيب الوعاء بأكمله أخف وزنًا وأكثر نظافة وأكثر متانة. قيمته الحقيقية ليست مجرد تحويل الخط، ولكن السماح للخط بالبقاء على قيد الحياة أثناء حركة السفينة، والجو المالح، ومتطلبات الصيانة، وضغط التشغيل على مدى مواسم عديدة.