گزارش اجرای خطوط انتقال آب و پساب فولاد سنگان با لوله‌های چدن داکتیل ضدزلزله (RJ) هامون نایزه
۳۱ شهریور ۱۴۰۵
تیزر پروژه خطوط انتقال آب و پساب فولاد سنگان
مصاحبه با مدیران فولاد سنگان
۱. خلاصه گزارش
این گزارش تجربه موفق تغییر استراتژیک فناوری لوله‌گذاری در خطوط انتقال آب و پساب مجتمع فولاد سنگان را مستند می‌کند. در پروژه اول، خط انتقال پساب به طول ۳۸ کیلومتر با لوله‌های چدن داکتیل سایز DN800 با اتصال تایتون و ضدزلزله (Restrained Joint – RJ) تولید شرکت هامون نایزه اجرا شد. در پروژه دوم نیز خط انتقال ۲۸ کیلومتری با لوله‌های چدن داکتیل سایز DN700 انتخاب گردید.
مسیر پروژه‌ها در نوار شرقی ایران و در همسایگی افغانستان واقع است؛ منطقه‌ای که به دلیل وزش بادهای شدید و مداوم، اجرای جوشکاری لوله‌های فولادی (که در طراحی اولیه پیش‌بینی شده بود) با چالش جدی مواجه شد. تصمیم کارفرما و مشاور به تغییر فناوری به چدن داکتیل ضدزلزله، ضمن رفع کامل مشکل اجرایی، مزایای اقتصادی مهمی از جمله حذف حفاظت کاتدیک و حذف بلوک‌های بتنی به همراه داشت. تکرار این انتخاب در پروژه دوم، بهترین گواه اعتبار فنی و اقتصادی این راهکار است.
۲. دامنه پروژه‌ها و مشخصات خطوط
این گزارش بر اساس اطلاعات میدانی ارائه‌شده توسط کارفرما و مجری طرح تدوین شده است.
مشخصات اصلی دو پروژه خط انتقال آب فولاد سنگان به شرح زیر است:
طراحی اولیه هر دو پروژه بر مبنای لوله‌های فولادی انجام شده بود؛ اما تجربه اجرای پروژه اول، زمینه‌ساز انتخاب قطعی لوله چدن داکتیل در پروژه دوم شد. اهمیت راهبردی این خطوط از آن جهت است که آب مصرفی فولادسازی از ملزومات حیاتی تولید است و هرگونه قطعی خط، خسارات سنگین صنعتی در پی دارد.
۳. چالش‌های اجرای لوله‌های فولادی در اقلیم بادخیز
در طراحی اولیه پروژه، استفاده از لوله‌های فولادی پیش‌بینی شده بود. با آغاز عملیات اجرایی در منطقه بادخیز مرز شرقی کشور، تیم فنی با چالش‌هایی مواجه شد که ادامه روش فولادی را عملاً غیراقتصادی و پرمخاطره ساخت:
- عدم امکان ایجاد محیط جوشکاری پایدار: وزش بادهای شدید و مستمر، امکان ایجاد حوضچه جوش استاندارد و محیط ایمن را حتی با نصب چادرهای محافظ در محل مونتاژ از میان برداشت.
- ریسک افت کیفیت جوش: جوشکاری خط لوله به پایداری محیطی حساس است؛ تلاطم هوا موجب ایجاد تخلخل (Porosity) در ریشه و پرکردن جوش، کاهش کیفیت اتصالات و پایین آمدن عمر مفید خط می‌شود؛ موضوعی که برای خط انتقال آب صنعتی یک نقطه ضعف بحرانی محسوب می‌شود.
- کندی پیشرفت فیزیکی: تکرار ناموفق تلاش‌های جوشکاری، توقفات مکرر و اتلاف منابع جوشکاری و بازرسی را به دنبال داشت و زمان‌بندی پروژه را به خطر انداخت.
این تجربه میدانی نشان داد که انتخاب فناوری لوله باید متناسب با اقلیم محل اجرا بازنگری شود، نه صرفاً بر مبنای روال‌های متعارف طراحی.
۴. مزایای فنی لوله‌های چدن داکتیل ضدزلزله RJ هامون نایزه
برای عبور از بن‌بست اجرایی، کارفرما و مشاور طرح، نوع لوله را به چدن داکتیل تایتون و ضدزلزله (RJ) تولید شرکت هامون نایزه تغییر دادند. این تصمیم مزایای فنی زیر را به همراه داشت:
۴.۱ الف) حذف فرآیند جوشکاری (نصب مکانیکی)
اتصالات RJ به صورت مکانیکی و قفل‌شونده اجرا می‌شوند؛ بنابراین پیشرفت پروژه هیچ وابستگی به شرایط جوی ندارد و سرعت نصب در شرایط جوی متفاوت مانند باد، طوفان یا گرما تغییر نمی‌کند. حذف جوشکاری و بازرسی‌های غیرمخرب مرتبط (RT/UT)، طولانی‌ترین بخش پروژه را از برنامه حذف کرد و خطای انسانی در اتصالات با قفل مکانیکی جایگزین شد.
۴.۲ ب) عدم نیاز به حفاظت کاتدیک
برخلاف لوله‌های فولادی که اجتناب‌ناپذیر نیازمند سیستم حفاظت کاتدیک و نگهداری مداوم آن هستند، لوله‌های چدن داکتیل به دلیل ماهیت متالورژیکی و پوشش‌های داخلی و خارجی مقاوم، به حفاظت کاتدیک نیاز ندارند. نتیجه این امر، کاهش هزینه‌های جاری (OPEX) و حذف استهلاک و پایش سیستم کاتدیک در طول عمر ۵۰ ساله خط است.
۴.۳ ج) جذب جابه‌جایی‌های زمین و رفتار ضدزلزله
اتصال RJ به دلیل مکانیزم قفل‌شونده و انعطاف‌پذیری ذاتی در مفصل، تنش‌های کششی و فشاری ناشی از زمین‌لرزه و نشست‌های نامتقارن خاک را بدون گسستن تحمل می‌کند و اجازه انحراف زاویه‌ای محدودی در هر مفصل می‌دهد؛ استفاده از این نوع اتصال گیردار، باعث یکپارچگی خطوط لوله و توزیع تنش‌ها و کرنش‌های حاصله بین قطعات مختلف خط لوله می‌گردد. از خواص اصلی این نوع اتصال عدم نیاز به پیچ و مهره و سهولت و سرعت در فرآیند مونتاژ و دمونتاژ می‌باشد.
۴.۴ د) حذف بلوک‌های بتنی و بهبود هیدرولیک
استفاده از اتصالات RJ در سیستم‌های لوله‌کشی چدن نشکن می‌تواند، مشروط به انجام محاسبات مهار و تأمین طول مهارشده موردنیاز، امکان حذف نیاز به بلوک‌های بتنی مهاری (Thrust Blocks) را در محل تغییر مسیرها و انشعابات، از جمله زانویی‌ها و سه‌راهی‌ها، فراهم نماید.
این موضوع صرفه‌جویی چشمگیری در حجم عملیات بتن‌ریزی و زمان اجرا ایجاد می‌کند. همچنین ضریب اصطکاک پایین داخلی لوله داکتیل، افت فشار (Head Loss) را کاهش داده و بهره‌وری پمپاژ را در خط ۴۰ کیلومتری پروژه اول و خط ۳۷ کیلومتری پروژه دوم بهبود می‌دهد.
۴.۵ هـ) آب‌بندی مطمئن
اتصال R.J Pipe طراحی پیشرفته‌ای از اتصال فشاری مقید انعطاف‌پذیر (Push-in Flexible Restrained Joint) می‌باشد که سیستم قفل‌شونده آن مانع از جدا شدن لوله در حین رانش یا نشست زمین می‌گردد.
مونتاژ لوله‌های R.J Pipe، مشابه لوله‌های تایتون از نوع فشاری بوده که به آسانی و سرعت انجام می‌شود. فرآیند آب‌بندی پس از قرار گرفتن واشر با طراحی خاص در داخل سرکاسه آغاز می‌شود و در ادامه با قرار گرفتن اسپیگات لوله مجاور در داخل سرکاسه و در نهایت با چرخاندن گلند تا موقعیت مناسب و قرار دادن لقمه قفل‌کن و نصب پین فنری چاکدار، فرآیند مونتاژ تکمیل می‌شود.
۵. جمع‌بندی و اعتباربخشی با تکرار انتخاب در پروژه دوم
انتخاب لوله‌های تایتونی و ضد زلزله سایز ۸۰۰ میلیمتر با جنس چدن داکتیل تولید شرکت هامون نایزه در پروژه اول انتقال پساب برای شرکت فولاد سنگان به طول ۳۸ کیلومتر، نشان داد که این فناوری در اقلیم بادخیز شرق کشور، پاسخگوی چالش‌هایی است که اجرای لوله فولادی را متوقف کرده بود؛ به گونه‌ای که اجرای خط لوله چدن داکتیل برای کارفرما و مجری طرح مناسب و موفق ارزیابی گردید لذا در پروژه دوم (۲۸ کیلومتر، DN700) نیز همین لوله با برند هامون نایزه انتخاب اول و قطعی کارفرما و مشاور تبدیل شد.
این تکرار تصمیم، معتبرترین گواه بر برتری فنی و اقتصادی لوله داکتیل است: حذف جوشکاری در اقلیم دشوار، حذف حفاظت کاتدیک و هزینه‌های نگهداری آن، سرعت بالای نصب مکانیکی و پایداری طولانی‌مدت خط در برابر حرکات زمین.
توصیه می‌شود این الگوی موفق در سایر پروژه‌های انتقال آب مناطق بادخیز و لرزه‌خیز کشور نیز مبنای انتخاب قرار گیرد.
۶. منابع
- داده‌های میدانی و شرح تجربه اجرا، ارائه‌شده توسط کارفرما و مجری طرح پروژه‌های خط انتقال آب فولاد سنگان.
- نشریه ۱۲۸ (دستورالعمل طراحی و اجرای لوله‌گذاری)، سازمان برنامه و بودجه کشور.