عملیات هات تپ یا کار گرم توسط شرکت پیشگام صنعت ابزار در نقاط مختلفی از کشور و همچنین نقاط نفت خیز در کشورهای همسایه به خصوص در کشور عراق، اجرا شده است. با استفاده از عملیات هات تپ می توانیم انشعاب گیری از خطوط لوله را به صورت گرم انجام دهیم. این بدین معنی است که انشعاب گیری از خطوط لوله در روش نوین هات تپ، بدون توقف در جریان سیال درون خط صورت می پذیرد. در طول اجرای عملیات هات تپ و انشعاب گیری از خط لوله، بهره برداری از این خط بدون هیچ گونه افتی ادامه خواهد داشت. در واقع جریان سیال درون لوله، یاری رسان عملیات هات تپ خواهد بود. با استفاده از این جریان حرارت حاصل از مراحل مختلف عملیات هات تپ از نقطه عملیاتی دور می شود و مانع از اشتعال و انفجار سیال می شود. همان طور که می دانیم حرارت به راحتی می تواند سیالات گازی و مایع را دچار فعل و انفعالاتی کند که تبعات آن اشتعال و یا انفجار خواهد بود.
پروژه هات تپ “6×”12 اربیل عراق، یکی از هزاران پروژه ای است که توسط شرکت پیشگام صنعت ابزار اجرا شده است. این پروژه در پالایشگاه اربیل عراق که در اقلیم کردستان عراق واقع است، اجرا شد. کارفرمای این پروژه شرکت Kar Group و مجری طرح آن، همان طر که اشاره کردیم، شرکت پیشگام صنعت ابزار بوده است. خط لوله نیز در این پروژه حاوی سیالات نفتی بود. اجرای پروژه هات تپ بر روی خطوط لوله دارای سیالات نفتی نیاز به اجرای دستورالعمل های ایمنی دارد چرا که حساسیت این پروژه ها بی اندازه بالا است.
در این پروژه، همان طور که در بالا توضیح داده شد، سایز خط لوله اصلی (لوله ای که باید از آن انشعاب تهیه کنیم)، 12 اینچ و سایز لوله ی انشعابی 6 اینچ بوده است. بنابراین باید حفره ای به اندازه ی 6 اینچ بر روی خط لوله ی اصلی ایجاد می شد تا بتوان از طریق آن سیال نفتی را وارد خط لوله ی انشعابی کرد. سیالات نفتی عموماً برای بهره برداری یا تولید دیگر محصولات نفتی،با استفاده از انشعابات به مناطق یا واحدهای دیگر انتقال پیدا می کنند. این انشعاب گیری اگر به روش هات تپ انجام شود افتی در بهره برداری از خط لوله اصلی ایجاد نمی شود و همچنین سرعت عملیات هات تپ نسبت به دیگر عملیات انشعاب گیری بالاتر می باشد.
پیش از آغاز عملیات هات تپ نیاز به اطلاعاتی در رابطه با خط لوله داریم تا بتوانیم براساس این اطلاعات اجزای گوناگون عملیات هات تپ را ساخته و تهیه کنیم تا بر روی خط لوله نصب شوند و بستر عملیات هات تپ را تشکیل دهند. این اطلاعات فاکتورهایی هستند که به لوله و سیال جاری درون آن مربوط هستند.
اطلاعات مربوط لوله عبارت اند از جنس، ضخامت، متریال و آلیاژهای سازنده، وجود عایق بر روی لوله و نوع آن و غیره
اطلاعات مربوط به سیال نیز عبارت اند از ماهیت فیزیکی و شیمیایی، فشار و دما.
با استفاده از این فاکتورها پارامترها و اندازه های مختلف تجهیزات عملیات هات تپ مشخص می شود.
برای اجرای عملیات هات تپ به اجزای اساسی تحت عنوان اتصالات، شیر یا ولو (valve) و ماشین هات تپ نیاز داریم. با استفاده از این اجزاء بستر عملیات هات تپ مهیا می شود و پس از آن عملیات اجرا خواهد شد. علاوه بر اجزای اساسی فوق به تجهیزات دیگری برای راه اندازی قسمت های مختلف دستگاه هات تپ و همچنین تجهیزات ایمنی برای حفاظت از افراد و پرسنل اجرایی احتیج خواهیم داست. یادآوری می کنیم که عملیات هات تپ دارای ریسک بالایی است و پرسنل اجرایی آن علاوه بر داشتن دانش روز و تجربه طولانی مدت باید استفاده از تجهیزات ایمنی و حفاظت فردی را در دستور کری خود بپذیرند و آن ها را اجرا کنند.
به منظور تشریح عملیات هات تپ بهتر است تا در ابتدا اجزای اساسی شرکت کننده در این عملیات را بشناسیم.
اتصالات اولین جزء اساسی عملیات هات تپ اند که بر روی خط لوله نصب می شوند. اتصالات دو نقش مهم و اساسی را بر روی خط لوله ایفا می کنند. این اتصالات محل برشی را که توسط دستگاه هات تپ بر وی لوله ایجاد می شود، نشت گیری می کنید. برش هات تپ بر روی خطوط لوله ی دارای جریان ایجاد می شود، بنابراین با استفاده از اتصالات می توان مانع از نشت سیال شد. اتصالات خطوط لوله که در عملیات هات تپ مورد استفاده قرار می گیرند به انواع گوناگون ساخته و بر روی خط لوله نصب می شوند. هر کدام از این اتصالات خط لوله را به نحوی پوشش می دهند و گریدهای متفاوتی از استحکام را بر روی خط لوله پیاده می کنند. خروجی انشعاب محلی است که باید در تمامی مدتی که از لوله ای انشعابی بهره برداری می شود، دارای استحکام باشد و دچار هیچ گونه نشتی نشود. این امر با استفاده از اتصالات خطوط لوله میسر خواهد بود.
انواع اتصالات خطوط لوله و مورد استفاده در پروژه های هات تپ عبارت اند از اسپلیت تی، سدل نیپل و ولدولت. در واقع می توان این اتصالات را پرکاربردترین اتصالات خطوط لوله برشمرد. از میان این سه نوع اتصال، اسپلیت تی بیشترین کاربرد را در بیشتر پروژه های هات تپ دارا می باشد. دلیل این امر میزان بالای استحکام و نوع پوشش دهی اسپلیت تی است. پوشش دهی اسپلیت تی بر روی خط لوله به صورت تمام محیطی است. اسپلیت تی لوله را به صورت کمربندی دربرمی گیرد و بالاترین میزان استحکام را در نقطه ی انشعابی خواهد داشت.
نصب اتصال اسپلیت تی بر روی لوله
در پروژه انشعاب گیری گرم (هات تپ) از لوله حاوی سیالات نفتی در پالایشگاه اربیل عراق، از اتصال اسپلیت تی استفاده شد. بنابرایت توضیحاتی در رابطه با این اتصال (fitting) ارائه خواهیم داد.
اسپلیت تی اتصال سه راهی (tee) خط لوله است که پیش از نصب بر روی خط لوله به صورت دو تکه جداگانه (split) مشاهده می شود. این دو تکه با استفاده از جوشکاری و یا با استفاده از پیچ و مهره بر روی لوله نصب می شود. در صورتی که این اتصال را با استفاده از جوشکاری بر روی خط لوله نصب کنیم، آن را اسپلیت تی جوشی می نامیم و در صورتی که این اتصال را با استفاده از پیچ و مهره بر روی لوله ببندیم، به آن اسپلیت تی مکانیکی می گوییم.
اتصال اسپلیت تی مورد استفاده در پروژه مذکور (هات تپ پالایشگاه اربیل) از نوع جوشی بوده و با استفاده از عملیات جوشکاری بر روی خط لوله نصب شد (اسپلیت تی جوشی)
برای ساخت اتصال اسپلیت تی سایز لوله ی اصلی و انشعابی را در نظر می گیریم. اسپلیت تی دارای اجزایی به نام پدها، نیپل و فلنج اتصال است. پدها را با توجه به سایز لوله ی اصلی می سازند. در واقع پدها را با استفاده از برش طولی قطعه لوله ای همسان با خط لوله اصلی به دست می آورند. این لوله با استفاده از هوابرش دستی یا ریلی بریده می شود. لبه های این پدها بر روی خط لوله در کنار یکدیگر قرار گرفته و به یکدیگر جوش داده می شوند. جوش شیاری بهترین نوع جوش است که می تواند استحکام و کیفیت جوش بالایی را حاصل کند. با استفاده از اعمالی همچون سنگ زنی و فرزکاری می توان لبه های پدها را زاویه دار کرد تا هنگامی که در کنار یکدیگر قرار می گیرند شیار مورد نظر برای جوشکاری را به وجود بیاورند.
پس از اتمام مراحل فوق باید در مرکز یکی از پدها حفره ای به اندازه ی لوله ی انشعابی ایجاد کنیم. بنابراین باید از اندازه ی لوله ی انشعابی اطلاع داشته باشیم. حفره ی مورد نظر نیز با استفاده از هوابرش یا هواگاز در مرکز یکی از پدها ایجاد می شود. این حفره محل اتصال و نشستن نیپل است. نیپل قطعه لوله ای هم سایز لوله ی انشعابی است و در پروژه های مختلف ارتفاع متفاوتی دارد. بر روی نیپل نیز فلنجی جوش داده می شود تا با استفاده از آن بتوان اسپلیت تی را به شیر وصل کرد.
در این مرحله اسپلیت تی مونتاژ است و از دو قسمت جداگانه تشکیل شده است. یکی از این قسمت ها تنها یک پد است و قسمت دیگر پدی است که در مرکز آن نیپل قرار دارد.
پس از اینکه اسپلیت تی به طور کامل سرهم بندی شد نوبت به پردازش سطح آن می رسد. سطح اسپلیت تی طی مراحل ساخت و مونتاژ با توده ها و پلیسه های جوش ناهموار می شود. این ناهمواری می تواند سطح را دچار اختلال، خوردگی و پوسیدگی بعد از نصب بر روی خط لوله کند. خطوط لوله معمولاً در فضای باز نصب می شوند و این اکسیژن جو است که می تواند سطح اتصال را اکسید کند. اکسید شدن سطح فلزات زنگ زدگی و پوسیدگی را به دنبال دارد. این مشکلات می توانند استحکام را در نقطه ی خروجی انشعاب دچار تخلخل کنند و حتی می توانند پس از مدتی نشتی سیال را به دنبال داشته باشند.
پردازش سطح دارای مراحل مختلفی است و شامل اعمال گوناگونی می شود که بنابر میزان پردازش مورد نیاز و همچنین شرایط اقلیمی موجود در عملیات انتخاب می شوند. اعمالی که به منظور پردازش سطح بر روی اتصال انجام می شوند عبارت اند از چکش زنی برای جدا کردن پلیسه ها و توده های جوش بزرگ، سیم زنی با دستگاه فرز به منظور صیقل دهی و هموار سازی سطح و همچنین اعمالی همچون سند بلاست یا واترجت که پردازش سطح را به نقطه ی نهایی و حداکثری می رسانند.
در عملیات واترجت، جریان آب با استفاده از نازل های دستگاه واترجت با فشار زیاد به سمت سطح اتصال پرتاب می شود و ضربات ناشی از برخورد آب با سطح اتصال موجب صاف شدن و صیقلی شدن حداکثری سطح می شود. روند عملیات سندبلاست نیز همانند واترجت است با این تفاوت که در عملیات سندبلاست از دانه های شن و ماسه برای صیقلی کردن سطح استفاده می شود.
پس از اینکه سطح اسپلیت تی به طور کامل پردازش شد، رنگ زنی سطح آن را انجام می دهند تا این اتصال را به طور کامل از نفوذ و اکسایش توسط اکسیژن، محافظت کنند. اسپلیت تی در نهایت به شکل زیر بر روی خط لوله جوش داده می شود.
جوشکاری اسپلیت تی بر روی خط لوله
می توان گفت جوشکاری باکیفیت و پردازش صحیح سطح اسپلیت تی دو عاملی هستند که می توانند طول عمر اسپلیت تی را به حداکثر میزان خود نزدیک کنند تا برای مدت مدید بر روی خط لوله نصب شود و هیچ گونه نقص فنی و فیزیکی در عملکرد آن وجود نداشته باشد.
اتصالات حتی پس از اتمام عملیات هات تپ بر روی خط لوله باقی می مانند و قابلیت جدا شدن از روی خط لوله را ندارند بنابراین آن ها را اتصالات دائم خط لوله می نامیم.
شیرهای صنعتی را valve می نامیم. وَلوها را می توان بر روی خطوط لوله در فواصل متعدد و همچنین در مناطق خروجی انشعابات مشاهده کرد. با استفاده از ولو می توانیم جریان سیالات را درون خطو لوله های اصلی و انشعابی کنترل و یا قطع و وصل کنیم.
ولوها انواع مختلفی دارند. انتخاب نوع ولو در عملیات هات تپ با توجه به ماهیت فیزیکی سیال و نیز فشار آن انجام می شود. انواع ولوهایی که در عملیات هات تپ و بر روی خطوط لوله مختلف استفاده می شود عبارت اند از ولو توپی (Ball Valve)، ولو دروازه ای (Gate valve)، ولو پروانه ای (Butterfly Valve)، ولو ساندویچی (Sandwich Valve) و غیره.
ولو با استفاده از دو فلنج در عملیات هات تپ به دیگر اجزا پیوند می خورد. یک فلنج برای اتصال به اسپلیت تی و فلنج دیگر برای اتصال به دستگاه هات تپ. در واقع می توان ولو را حلقه ی میانی عملیات هات تپ طلقی کرد.
در عملیات هات تپ اجرا شده در پالایشگاه اربیل عراق از نوع ولو توچی (Ball Valve) بوده است. بال ولو معمولاً در فشارهای بالای سیال استفاده می شود. با استفاده از این ولو جریان سیال را در مراحل مختلف هات تپ قطع و وصل کرده و نیز پس از لوله گذاری خط انشعابی نیز می توان جریان سیال را با استفاده از شیر قطع و وصل و یا کنترل کرد.
نصب ولو توپی بر روی اسپلیت تی
دستگاه هات تپ مهم ترین عملکرد را در عملیات هات تپ دارد. این دستگاه برش دهنده ی لوله است. اجزای برش دهنده ی این دستگاه به صورتی دورانی می چرخند و بنابراین برشی دایره ای بر روی خط لوله ایجاد می کنند. این برش به اندازه مقطع خط لوله ی انشعابی است. در واقع این تجهیزات برشی دستگاه هات تپ هستند که باید با مقطع و سایز لوله ی انشعابی هم خوانی داشته باشند تا فشار ورودی به داخل لوله کم تر یا بیشتر از حد انتظار نباشد.
دستگاه هات تپ نیز دارای اجزای مختلفی است و با استفاده از نیروهای محرک خارجی برش بر روی خط لوله را تکمیل می کند.
این دستگاه دارای محوری به نام شفت است. شفت منتقل کننده نیرو از قسمت بالایی دستگاه به سمت قسمت های پایینی است. شفت از یک سو به اهرمی وصل است که توسط اپراتور می چرخد، چرخش این اهرم شفت را به سمت جلو هدایت می کند. در قسمت انتهایی شفت اجزای برشی در محفظه ای به نام آداپتور قرار دارند که با حرکت روبه جلوی شفت به سمت جلو حرکت می کنند. با حرکت رو به جلوی شفت، اجزای برشی دستگاه به دیواره ی لوله نزدیک می شوند. شفت توسط قسمتی به نام هولدر یا نگهدارنده کاتر به تجهیزات برشی متصل است و حرکت خود را متوجه این تجهیزات می کند.
هولدر کاتر نگهدارنده کاتر است و مانع از جدا شدن این قطعه از بقیه اجزای دستگاه می شود. همچنین در طول عملیات برشی اجازه خارج شده این تجهیزات را از محور اصلی نمی دهد.
کاتر عضو برشی دستگاه هات تپ است. کاتر قطعه ای استوانه ای شکل است که به صورت دوار می چرخد و برشی بر روی خط لوله ایجاد می کند. در یک سمت کاتر (قسمت انتهایی) دندانه هایی وجود دارد. شکل و تعداد این دندانه ها در کاترهای مختلف متفاوت است. بر روی این دندانه ها الماسه هایی وجود دارد. این الماسه ها هستند که لوله را برش می دهند. الماسه نیاز به بازرسی ادواری دارند چوب پس از استفاده در پروژه های متعدد کند می شوند و کارایی خود را از دست می دهند. بنابراین الماسه ها قطعات برنده ای هستند که نیاز به تعویض و جایگزینی پیدا می کنند.
گیربکس قطعه ای است که کاتر را می چرخاند. گیربکس از نیروهای محرک خارجی تغذیه می کند. این نیروی محرک توسط دستگاه پاوریونیت تأمین می شود. این دستگاه با استفاده از نیروی هیدرولیکی سبب چرخش گیربکس می شود و گیربکس نیز به تبع گردش خود، کاتر را می چرخاند.
در مرکز کاتر مته ای وجود دارد که مته راهنما نامیده می شود. این مته ی وظیفه ی دریل کردن خط لوله را بر عهده دارد. ابتدایی ترین نقطه ی لمس لوله توسط دستگاه هات تپ از طرف مته راهنما می باشد. زمانی که لوله توسط کاتر برش می خورد، قطعه ای دایره ای شکل از دیواره ی لوله جدا می شود. این قطعه کوپن نامیده می شود. سقوط کوپن به داخل خط لوله می تواند مشکلاتی را به دنبال داشته باشد. بنابراین در عملیات هات تپ سعی بر این است تا این قطعه را به همراه دستگاه بیرون بکشیم. مته راهنما در مرکز کاتر قرار دارد و لوله را دریل می کند. در واقع مته راخنما در حال دریل کردن مرکز کوپن است. بر روی این مته پین هایی وجود دارد که پس از دریل کردن دیواره ی لوله و ورود به درون لوله گشوده می شوند و مانع از سقوط کوپن به داخل خط لوله می شوند. خروج کوپن به همراه دستگاه هات تپ نشان از اجرای صحیح و بدون نقص عملیات دارد. این قطعه معمولاً به کارفرما تحویل داده می شود تا از صحت اجرای عملیات هات تپ اطمینان پیدا کند.
دستگاه هات نیز توسط فلنجی بر روی ولو بسته می شود و بستر عملیاتی به طور کامل مهیا می شود.
با شروع عملیات هات تپ اهرم دستگاه هات تپ توسط اپراتور انسانی به گردش درمی آید. دستگاه پاوریونیت نیز در حال نیرورسانی به گیربکس و چرخش آن است و به تبع آن کاتر نیز می چرخد. ولو نیز در شروع عملیات هات تپ باز است و تجهیزات برشی عملیات هات تپ می توانند از درون آن بگذرند و به دیواره ی لوله نزدیک شوند. با هربار گردش اهرم توسط اپراتور، کاتر و مته راهنما یک مرحله به جلو حرکت کرده و به لوله نزدیک تر می شوند. با رسیدن مته راهنما به لوله، دیواره ی لوله دریل شده و سپس کاتر به لوله می رسد و آن را برش می دهد. با اتمام برش دیواره ی لوله، اهرم دستگاه به صورت عقب گرد توسط اپراتور می چرخد و کاتر از لوله فاصله گرفته و به عقب برمی گردد. در این حالت سیال نیز از محل برش خارج شده و از درون نیپل و ولو بالا می آید. پس از اینکه کاتر از درون محفظه ی ولو بیرون کشیده، شیر را می بندیم تا از خروج و نشت سیال جلوگیری کنیم.
در این مقطع انشعاب آماده تحویل است و عملیات هات تپ با خروج کوپن به اتمام رسیده است. لوله گذاری خط انشعابی نیز توسط کارفرما و یا پیمانکار لوله گذاری انجام می شود و با استفاده از فلنج بر روی ولو قرار می گیرد. در این مرحله می توان ولو را باز کرد و جریان سیال را در خط لوله انشعابی برقرار ساخت.
در عملیات هات تپ “6×”12 اربیل عراق، ابتدا عملیات حفاری انجام شد تا به خط لوله دسترسی پیدا شود. پس از آن به منظور تردد ایمن و آسان کف منطقه ی حفاری شده بتن ریزی و مسطح شد. سپس برای دسترسی به دیواره ی لوله عایق روی لوله را از آن جدا کردیم. جداسازی عایق لوله باید به گونه ای انجام شود که به لوله آسیبی وارد نشود. سپس اتصال اسپلیت تی را با استفاده از عملیات جوشکاری بر روی نصب کردیم. تعداد پاس های جوش برای اتصال این اتصال بر روی لوله از پیش طراحی و مهندسی شده بود. پس از اتصال اسپلیت تی، ولو توچی را به آن متصل کردیم و از این مجموعه ی دونایی تست فشار هیدرواستاتیک تهیه کردیم تا از صحت عملکرد این دو اتصال دائمی خط لوله در برابر فشار سیال اطمینان حاصل کنیم. سپس دستگاه هات تپ به مجموعه اضافه شد و از مجموعه ی سه تایی اجزای هات تپ نیز به صورت یکجا تست هیدرواستاتیک دیگری تهیه شد تا از عدم نشتی این سه اتصال در کنار یکدیگر و همچنین عدم نشتی در دستگاه هات تپ اطمینان کسب شود. پس از این مراحل عملیات هات تپ کلید خورده و برش روی لوله تکمیل گشت و کوپن نیز در پایان عملیات به کارفرما تحویل داده شد.
شرکت پیشگام صنعت ابزار مجری بیش از 4000 هزار عملیات هات تپ در کشور و خاورمیانه است. اجرای عملیات هات تپ توسط شرکت پیشگام صنعت ابزار بر روی خطوط لوله پالایشگاهی، پتروشیمی، نیروگاهی، گاز شهری و آب و فاضلاب انجام شده است. استفاده از روش هات تپ در انشعاب گیری مقرون به صرفه بوده و با صرفه ی زمانی بهتری نسبت دیگر روش های انشعاب گیری انجام می شود.
