اتصالات برنجی راهنمای نهایی

راهنمای ضروری اتصالات برنجی: انواع، کاربردها و مزایا در سیستم های لوله کشی

اتصالات برنجی اجزای ضروری هستند که لوله‌ها را به هم متصل می‌کنند، جریان را تنظیم می‌کنند و امکان انتقال کارآمد آب را در سیستم‌های لوله‌کشی فراهم می‌کنند. برنج، آلیاژی از مس و روی، از قرن نوزدهم ماده انتخابی برای اتصالات بوده است. این مقاله یک مرور کلی از انواع اتصالات برنجی، اهداف، نصب و مزایا در کاربردهای لوله کشی مسکونی و صنعتی ارائه می دهد.

اتصالات برنجی چیست؟

اتصالات برنجی اتصال دهنده ها و شیرهایی هستند که از آلیاژهای برنج ساخته شده اند که لوله های مستقیم را به هم متصل می کنند و جهت، قطر یا نوع لوله را تغییر می دهند. آنها با استفاده از رزوه های ماشینکاری شده یا اتصالات لحیم شده بین بخش های لوله آب بندی های هیدرولیکی ایمن ایجاد می کنند. برنج دارای استحکام و شکل‌پذیری کافی برای اتصالات برای تحمل نوسانات فشار، تنش‌های انبساط حرارتی و مونتاژ مکرر است.

آلیاژهای برنج مورد استفاده برای اتصالات حاوی 15-45 درصد روی مخلوط با مس هستند. روی در مقایسه با مس خالص، قابلیت ریخته گری، سختی و مقاومت در برابر خوردگی را بهبود می بخشد. مقادیر کمی آرسنیک، سرب و فسفر برای افزایش قابلیت ماشینکاری و روانکاری در طول رزوه کاری و سایر عملیات ماشینکاری اضافه می شود [1]. برنج "بدون سرب" مدرن به جای آن از بیسموت، سلنیوم یا سیلیکون برای انطباق با قوانین زیست محیطی استفاده می کند.

چرا از اتصالات برنجی در لوله کشی استفاده می شود؟

اتصالات برنجی یکی از اجزای ضروری سیستم‌های لوله‌کشی از زمان معرفی آب‌رسانی و سرویس بهداشتی داخلی بوده است. برنج مزایای بی نظیری را ارائه می دهد که زیربنای استفاده جهانی آن برای کاربردهای آب آشامیدنی است:

- مقاومت در برابر خوردگی - آلیاژهای برنج پایدارتر از مواد آهنی یا آلومینیومی در تماس با آب هستند. پتینه اکسید مس در مقابل واکنش های بیشتر مقاومت می کند و از تجمع رسوب روی سطوح جلوگیری می کند [2].

- مقاومت در برابر رسوب زیستی - اتصالات برنجی چسبندگی باکتری ها را محدود کرده و تشکیل بیوفیلم را محدود می کند. این امر کیفیت آب را در مقایسه با اجزای آهن حفظ می کند [3].

- استحکام کششی بالا - برنج ریخته گری استحکام تسلیم بیش از 200 مگاپاسکال و استحکام کششی بیش از 450 مگاپاسکال را نشان می دهد. این امر عملکرد بادوام را تحت فشارهای بالا و تنش های مکرر ممکن می سازد [4].

- چکش خواری و ماشین کاری - برنج به راحتی در هندسه های پیچیده جعل می شود. رزوه های ماشینکاری شده آب بندی و مونتاژ قابل اعتمادی را در مقایسه با اتصالات پلاستیکی ارائه می دهند [5].

- مواد غیر سمی - برنج مدرن بدون سرب حاوی کمتر از 0.25 درصد سرب است که طبق مقررات EPA، آن را برای تماس با آب آشامیدنی ایمن می کند [6].

- خصوصیات بدون جرقه - برنج نمی تواند جرقه ایجاد کند در هنگام ضربه یا سفت شدن. این امر خطرات آتش سوزی را در کاربردهای گاز یا سوخت قابل اشتعال حذف می کند [7].

این ویژگی‌ها، برنج را به ماده ایده‌آل برای اتصالات اتصال لوله‌ها، تنظیم جریان، و امکان استفاده کارآمد از آب در خانه‌ها و ساختمان‌های تجاری تبدیل می‌کند.

انواع اتصالات برنجی و کاربرد آنها

اتصالات برنجی را می توان بر اساس هندسه و کاربردهای لوله کشی متمایز به هفت نوع عمده طبقه بندی کرد:

1. کوپلینگ لوله

کوپلینگ های لوله، اتصالات آستین دار با رزوه های داخلی هستند که به صورت مکانیکی دو بخش لوله را به هم وصل می کنند. کوپلینگ ها گسترش خطی لوله کشی و ترتیب انعطاف پذیر لوله ها را امکان پذیر می کنند. کوپلینگ های رزوه ای یا گیره ای محکم از نشتی ناشی از لرزش، ناهماهنگی یا حرکت لوله جلوگیری می کنند.

سه طرح کوپلینگ وجود دارد: کوپلینگ‌های مستقیم برای اتصال لوله‌های هم اندازه، کوپلینگ‌های کاهنده برای اتصال قطرهای مختلف، و کوپلینگ‌های افست که امکان انتقال زاویه‌دار بین بخش‌های لوله نامرتب را فراهم می‌کنند. لوله کش ها به طور گسترده از کوپلینگ های برنجی برای اتصال لوله های مس، فولاد گالوانیزه، PVC و CPVC در سیستم های توزیع آب استفاده می کنند.

2. زانوهای لوله

زانوهای لوله حاوی خمیدگی های زاویه دار برای تغییر مسیر جریان سیال بین جهت های لوله کشی عمود بر یا حاد هستند. زاویه آرنج 90 درجه و 45 درجه رایج است. زانوها باعث جلوگیری از انسداد برای لوله کشی در اطراف تجهیزات، دیوارها یا ستون های سازه می شوند. آنها تلاطم و کاهش فشار را در اثر تغییر جهت سریع القا می کنند.

زانوها با ریخته‌گری و ماشین‌کاری استوک برنجی، خم کردن ورق‌های فلزی یا ترموپلاستیک‌های قالب‌گیری تزریقی تشکیل می‌شوند. زانوهای برنجی به طور قابل اعتمادی تنش‌های تغییر تکانه و فرسایش را در جریان‌های آب گرم، هوای فشرده، روغن و زهکشی حفظ می‌کنند. برای جلوگیری از انحراف مفاصل، براکت های محکم آرنج توصیه می شود.

3. سه راهی لوله

سه راهی های لوله ابتدایی ترین اتصالات لوله هستند - به شکل حرف "T" با سه درگاه اتصال برای انشعاب یا ترکیب جریان سیال. اندازه سه راهی برابر قطر جریان را برای انحراف به نقاط استفاده چندگانه حفظ می کند. سه راهی های کاهش دهنده قطر را در هنگام انشعاب به خطوط خدمات ثانویه تغییر می دهد.

جهت‌گیری‌های دویدن شامل سه راهی مستقیم، شاخه‌ای و کاهنده است. سه راهی های برنجی و مسی DZR برای بالانس هیدرولیکی دقیق در سیستم های آب خانگی، گرمایش و آب کندانسور ترجیح داده می شود. جریان عبوری جریان را حفظ می کند، در حالی که خطوط منشعب مایع را می کشند یا تزریق می کنند.

4. اتحادیه های لوله

اتصالات لوله امکان قطع سریع بخش های لوله را بدون جداسازی گسترده در اتصالات فراهم می کند. آنها تعویض سریع کنتورها، شیرها و اجزاء بین لوله ها را تسهیل می کنند. اتصالات از انتهای نر و ماده رزوه‌دار تشکیل شده‌اند که در یک حلقه فلنج مرکزی محکم شده‌اند.

اتحادیه ها با فعال کردن پیش مونتاژ و سپس موقعیت یابی انعطاف پذیر بخش های لوله کشی، تعمیر و نگهداری و اصلاحات را ساده می کنند. برنج از سفت شدن مکرر نخ ها جلوگیری می کند. اتحادیه‌های طراحی‌شده برای سرویس 10،000 به علاوه psi در ایستگاه‌های تنظیم فشار، مجموعه‌های تجهیزات، و لوله‌های ابزار نصب می‌شوند.

5. آداپتورهای لوله

آداپتورها لوله‌هایی را با اندازه‌ها یا انواع ناهماهنگ به هم می‌پیوندند و امکان اتصال اجزای جدید به سیستم‌های موجود را فراهم می‌کنند. انتهای آداپتور نر و ماده برای مطابقت با دو سبک و ابعاد لوله اتصال. آداپتورهای رایج عبارتند از بوش های کاهنده، کوپلینگ های دی الکتریک و واشر لاستیکی.

آداپتورها از آسیب به اجزای لوله های پلاستیکی ناشی از فشار ناشی از اتصالات تمام فلزی با گشتاور بالا جلوگیری می کنند. اتصالات دی الکتریک فلزات ناسازگار مانند فولاد گالوانیزه و مس را به صورت الکتریکی جدا می کند. آب بندی مناسب از ورود میکروب ها جلوگیری می کند و امکان نظارت و کنترل از طریق متر و دریچه ها را فراهم می کند.

6. دوشاخه لوله

شمع های لوله باعث آب بندی موقت یا دائمی دهانه لوله می شود. آنها خطوط خدمات و نازل های تجهیزات را در طول تعمیر و نگهداری یا تغییرات جدا می کنند. شاخه‌های برنجی مخروطی که در درگاه‌های رزوه‌ای رانده می‌شوند، دریچه‌های سیستم را بدون نشتی می‌بندند. پروفیل های شمع ضد غرق اختلالات جریان را کاهش می دهند.

شاخه های پرس مناسب دائمی برای کاربردهایی که نیاز به بسته شدن طولانی مدت قابل اعتماد دارند، از نیرو استفاده می کنند. شاخه های برنجی سر مربعی و سر شش گوشه امکان کنترل دقیق گشتاور را در حین نصب فراهم می کند. دوشاخه ها برای جداسازی ایمنی بخش های بیکار مستعد خوردگی داخلی اجباری هستند.

7. درپوش لوله

درپوش های لوله در انتهای باز لوله یک مهر و موم ضد آب ایجاد می کنند. درپوش ها از نشت و ورود اکسیژن به لوله های قطع شده که می تواند خطوط آب راکد را خورده کند، جلوگیری می کند. آنها بر روی خروجی لوله ها با استفاده از سیمان، اتصالات رزوه ای یا پرس اصطکاکی محکم می شوند.

کلاهک ها باید در حین آب بندی دهانه، فشار سیستم را بدون بیرون ریختن تحمل کنند. درپوش‌های برنجی رزوه‌شده که در خروجی‌های مادگی پیچ شده‌اند، بسته شدن ضد نشتی و حذف آسان را فراهم می‌کنند. درپوش ها و دوشاخه ها اغلب به جای یکدیگر برای کاربردهای جداسازی و بسته شدن استفاده می شوند.

مزایای استفاده از اتصالات برنجی در لوله کشی

اتصالات فلزی دوام بی نظیری با پلاستیک برای سیستم های لوله کشی با فشار و دمای بالا ارائه می دهند. برنج ریخته گری به دلیل این مزایا به عنوان بهترین ماده اتصال ظاهر شده است:

- مقاومت در برابر خوردگی - برنج مانند فولاد زنگ نمی زند و رسوب را جمع نمی کند و جریان آب را صاف نگه می دارد [8].

- مقاومت در برابر رسوب زیستی - اتصالات برنجی فیلم های باکتریایی را مهار می کند و کیفیت و طعم آب را حفظ می کند [9].

- استحکام کششی بالا - برنج می تواند تنش مونتاژ مکرر و انبساط حرارتی را تا 150 درجه تحمل کند [10].

- چکش خوار و انعطاف پذیر - برنج به راحتی به اشکال پیچیده تراشیده می شود و نیروها را بدون ترک خوردگی جذب می کند [11].

- فرمولاسیون بدون سرب - برنج مدرن از منابع آب آشامیدنی در برابر آلودگی سرب محافظت می کند [12].

- بدون جرقه - برنج نمی تواند جرقه هایی را آزاد کند که گازها یا سوخت های قابل اشتعال را در حین نصب مشتعل می کند [13].

- مقرون به صرفه - برنج نسبت به آلیاژهای درجه یک مانند اتصالات فولادی ضد زنگ یا برنز مقرون به صرفه تر است [14].

انتخاب، قرار دادن و نصب مناسب اتصالات برنجی برای ایجاد مجموعه های لوله کشی قابل اعتماد و طولانی مدت بسیار مهم است. سطوح صحیح گشتاور در حین سفت کردن از اعوجاج یا شکستگی مفصل جلوگیری می کند. درک قابلیت های فیتینگ عملکرد بهینه سیستم را ممکن می سازد.

نتیجه

اتصالات برنجی به دلیل خواص بی‌نظیر مواد، بیش از یک قرن است که سنگ بنای سیستم‌های لوله‌کشی مدرن بوده است. کوپلینگ ها، زانوها، سه راهی ها، آداپتورها، اتصالات و سایر اتصالات از دوام، مقاومت در برابر خوردگی و تطبیق پذیری آلیاژهای برنج استفاده می کنند. این راهنما مروری جامع از انواع اتصالات، اهداف، ملاحظات نصب و مزایایی ارائه کرده است که نقش همه‌جانبه برنج را در کاربردهای لوله‌کشی مسکونی و صنعتی تضمین می‌کند. اتصالات برنجی یک مجرای قوی و قابل اعتماد برای انتقال ایمن یکی از با ارزش ترین منابع ما - آب - فراهم می کند.

منابع:

[1] CDA - انجمن توسعه مس، "آلیاژهای برنج بدون سرب"، 2020.

[2] M. Betts، "انطباق آلیاژهای برنج با قوانین بدون سرب"، مواد و طراحی، جلد. 32، ص.{3}}، 2011.

[3] جی آر دیویس (ویرایش)، "مواد لوله کشی چدن و ​​برنج" در مس و آلیاژهای مس، ASM International، 2001.

[4] ASTM B124/B124M - 15، مشخصات استاندارد برای میله، میله و شکل های آهنگری مس و آلیاژ مس، ASTM International، West Conshohocken، PA، 2015.

[5] K. Morvay و F. Giles، "پیش بینی عملکرد برنج در دستگاه های لوله کشی آب آشامیدنی"، The Int. مجله ارزیابی چرخه زندگی، ش. 23، ص 1297-1309، 2018.

[6] EPA، "قاعده سرب و مس"، کد مقررات فدرال، 40 CFR 141.43، عنوان 40، بخش 141، بخش 43.

[7] JA Echard و NE Holdren، راهنمای مقاومت در برابر خوردگی، ویرایش دوم. هیوستون، تگزاس: لاستیک شیمیایی، 1994.

[8] V. Ashworth و همکاران، "آیا برنج یک ماده ایمن برای کاربردهای لوله کشی آب آشامیدنی خانگی است؟"، علوم و فناوری آب: تامین آب، جلد. 17، صفحات 1537–1548، 2017.

[9] "چرا از اتصالات و شیرآلات برنجی استفاده کنیم"، 2020. [آنلاین].

[10] MIL-STD-777J، برنامه لوله‌کشی، سوپاپ‌ها، اتصالات، و اجزای لوله‌کشی مرتبط برای کشتی‌های سطحی نیروی دریایی، وزارت دفاع، ایالات متحده آمریکا، 30 اکتبر 2019.

٪5b11٪5d A. Kr٪c3٪a4mer٪2c S. McNeil٪2c and B. Peters٪2c Forming and Forging٪2c RWTHedition Series٪2c RWTH Aachen University٪2c 2019.

[12] EPA، "قاعده سرب و مس"، کد مقررات فدرال، 40 CFR 141.43، عنوان 40، بخش 141، بخش 43.

[13] MM Avedesian و H. Baker، منیزیم و آلیاژهای منیزیم. مواد پارک، OH: ASM International، 1999.

[14] SN Lekakh, V. Richards, KD Peaslee, "Understanding Brass Alloys," International Journal of Metalcasting, vol. 12، ص. 69-94، 2018.