نیروی شناوری لوله فولادی
طبق اصل ارشمیدس، هر سیالی به جسمی که در آن قرار گرفته نیروی شناوری وارد می‌کند اندازه این نیرو برابر با وزن سیال جابجا شده‌است.
بنابراین چنانچه یک شاخه لوله فولادی درون آب دریا قرار گیرد باید به مقدار حجم لوله، آب دریا درنظر گرفت و وزن این مقدار آب را محاسبه کرد تا نیروی شناوری که در جهت بالاست محاسبه شود. برای خنثی کردن این نیرو، باید وزن پوشش نهایی کانکریت بیشتر از آن باشد تا نیرویی به سمت پایین ایجاد ود و لوله شناوری خود را از دست دهد. نیروی مخالف شناوری برای هر لوله با توجه به سایز و ضخامت لوله، نوع آنتی کروژن یا پوشش محافظ در برابر خوردگی، ضخامت و چگالی کانکریت و چگالی آب دریا محاسبه می شود.
تور یا مش پوشش لوله کانکریت
نیروی مخالف شناوری NB
در خطوط لوله عبوری از دریا لازم است وزن لوله فولادی به روشی بالا رود که حالت شناوری خود را از دست دهد و خط لوله در کف دریا وضعیت پایداری داشته باشد. برای افزایش وزن لوله های فولادی، یک لایه اضافی بر روی پوشش خارجی آن قرار می دهند که از بتن وزنی یا کانکریت تشکیل شده است. وظیفه این لایه علاوه بر محافظت فیزیکی از پوشش خارجی، ایجاد نیروی مخالف شناوری است.
پوشش لوله کانکریت یا پوشش بتن وزنی در پروژه مهم خط لوله دوقلوی نورد استریم در بستر دریای بالتیک اجرا شده است. این پوشش در سیستم Pipe Protection با نام اختصاری CWC شناخته می شود.
اما وزن پوشش لوله کانکریت باید در یک دامنه یا تلرانس مشخص باشد و همچنین میانگین نیروی مخالف شناوری برای هر رول از لوله های فولادی نیز باید در یک دامنه خاص باشد. چنانچه وزن کمتر از رنج این دامنه باشد به معنی سبک بودن لوله یا مجموعه لوله هاست و درصورتیکه بیشتر از رنج مورد نظر باشد، با هزینه مصرف مواد بیشتر و خارج شدن لوله ها از بازه استاندارد وزنی مواجه خواهیم شد.
لوله هایی که توسط پوشش کانکریت محافظت می شوند جزو لوله های چند پوششی هستند. بگونه ای که حتی تا ۵ لایه از پوشش هم بر روی سطح خارجی و داخلی لوله می تواند اجرا شود. در این موارد محاسبات مربوط به وزن لوله و پوشش و درنظر گرفتن پارامترهای مهم محصول، بسیار مهم است تا کیفیت پوشش نهایی قابل قبول و پذیرفته شود و از مردود یا ریجکت شدن پوشش نهایی جلوگیری شود. چرا که در صورتیکه واحد تولید به علت معیوب بودن یا خارج از رنج وزنی بودن پوشش، مجبور به پوست کنی شود، ممکن است به آنتی کروژن یا پوشش محافظتی زیرین هم صدمه وارد شود و مجبور به اجرای کل فرایند از ابتدای امر شویم.
از این لحاظ نرم افزار Pipe Protection با قابلیت پشتیبانی پوشش لوله کانکریت، بصورت بلادرنگ همه پارامترهای موثر در تولید محصول نهایی را زیر نظر دارد و توسط نمودارهای لحظه ای، اپراتور خط تولید را از وضعیت آگاه می کند. اپراتورهای واحد تولید و کنترل کیفیت توسط داده های خروجی از نرم افزار می توانند به موقع در خصوص افزایش یا کاهش وزن پوشش کانکریت تصمیم گیری کنند و با تغییر درصد مواد ورودی به فیدر تغذیه، رنج وزنی لوله های پوشش شده را مطابق با استاندارد موردنظر مشتری تنظیم نمایند.
خطوط لوله فولادی عبوری از بستر دریا علاوه بر پوشش خارجی ضدخوردگی، با لایه کانکریت نیز محافظت می شوند
زون پوشش لوله کانکریت چیست؟
زون مجموعه ای از لوله ها با شرایط فیزیکی و محیطی یکسان است. برای مثال تعدادی از لوله ها با قطر خارجی، ضخامت و گرید یکسان که در سیالی با چگالی مشخص قرار می گیرند، یک زون را تشکیل می دهند و هر پروژه خط لوله شامل چندین زون است. نیروی مخالف شناوری مورد نیاز یا Target NB با توجه به نوع پروژه و برای هر زون به دو صورت در استانداردها تعیین می شوند:
۱- نیروی مخالف شناوری فرمولی
۲- نیروی مخالف شناوری جدول مقایسه ای
همچنین نیروی مخالف شناوری واقعی یا Line NB بصورت محاسباتی و برای تک تک لوله ها محاسبه می شود.
محاسبه وزن لوله
وزن لوله خام، آنتی کروژن و کانکریت، با در دست داشتن چگالی و حجم هر کدام از مواد (فلز، پوشش و بتن) جداگانه قابل محاسبه است هرچند می توان از سیستم توزین نیز استفاده کرد. در نرم افزار Pipe Protection سه نوع وزن وجود دارد:
۱- وزن لوله خام
۲- وزن لوله با آنتی کروژن
۳- وزن لوله با آنتی کروژن و کانکریت