دستگاه هات تپ و روش انشعاب گرم

دستگاه هات تپ مهم ترین جزء در عملیات انشعاب گیری گرم یا هات تپ به  شمار می رود. این دستگاه در مقایسه با روش های قدیمی و سنتی تر انشعاب گیری ویژگی های منحصر به فردی دارد. با استفاده از دستگاه هات تپ می توان بدون این که شاهد حتی یک قطره نشتی سیال باشیم و ضمن این که خط لوله یا تانکر فعال است انشعاب گیری را انجام دهیم. بنابراین آب بندی تمامی منافذ که سیال می تواند از مجرای آن ها به بیرون نشت کند در این دستگاه بسته شده اند. البته به فراخور نیاز راه و چاره هایی برای استخراج سیال از درون دستگاه پیش بینی شده است تا در مواقع لازم و ضروری با استفاده از آن ها سیال از مجموعه خارج شود. برای مثال گاهی اوقات در حین اجرای عملیات هات تپ، وقتی که نسبت به سوراخ شدن لوله توسط مته شک می کنیم یا نسبت به فرایند برش دچار ابهام هستیم، می توانیم شیر تخلیه در مجاورت دستگاه هات تپ را باز کنیم و در صورت بیرون آمدن سیال اطمینان حاصل کنیم که فرایند پیشروی دستگاه درون لوله انجام شده است. اما چنان که اشاره شد، این مورد و مواردی از این دست تحت کنترل اپراتور اجرایی عملیات هات تپ است و بنابراین از اجزای آسیب زننده به فرایند انشعاب گرم ما نخواهد بود.

دستگاه هات تپ یک ماشین مکانیکی برای سوراخ کردن و بریدن لوله ها و مخازنی است که سیال در آن ها جریان دارد. این دستگاه دارای یک آداپتور است که روی ولو بسته می شود و به این ترتیب منافذ نشتی سیال مسدود می شود. استفاده از این دستگاه تأثیری تعیین کننده در افزایش بهره وری فرایندها دارد چرا که از بروز هر گونه وقفه و تاخیر در کار پیشگیری می کند. تمامی مراحل اجرایی کار در زمانی انجام می شود که مجموعه صنعتی بهره گیرنده از سرویس هات تپ فرایندهای جاری خود را بدون وقفه به پیش می برد و هیچ گونه خللی در کار او ایجاد نمی شود.

دستگاه هات تپ
دستگاه هات تپ پس از اتمام عملیات انشعاب گرم

دستگاه هات تپ ساختاری کاملاً مکانیکی دارد و هیچ جزء برقی و الکتریکی در آن یافت نمی شود. این دستگاه  دارای دو نوع حرکت است که هر یک دارای محرک های خاص خود هستند. برای برش لوله با دستگاه هات تپ، نیاز به این است که کاتر گردبر (Cutter) این دستگاه با لوله درگیر شده و ضمن حرکت دورانی آن را ببرد. بنابراین یک حرکت در راستای عمود بر لوله می باشد که ضمن آن پیشروی دستگاه و کاتر انجام خوهاد شد؛ حرکت دوم به صورت گردشی است که ضمن آن کاتر لوله را می برد. هیچ یک از این دو حرکت بدون دیگری عملکردی را برای دستگاه ایجاد نمی کنند. دستگاه Hot Tap باید هر دو حرکت را هم زمان داشته باشد تا برش لوله به نحو احسن انجام شود. حرکت رو به جلو و رو به عقب، یعنی پیشروی و عقب گرد شفت (Boring Bar) درون دستگاه هات تپ معمولاً به صورت دستی انجام می شود. یعنی اپراتور در انتهای دستگاه مستقر می شود و با جلو راندن شفت، پیشروی کاتر به سمت لوله را به انجام می رساند. اما صرف این حرکت برای بریدن لوله کفایت نمی کند. کاتر ضمن پیشروی باید حرکت دورانی نیز داشته باشد تا با لوله درگیر شده و آن را ببرد. حرکت دورانی معمولاً از طریق گیربکس به شفت دستگاه هات تپ منتقل می شود. محرک گیربکس دستگاه هات تپ خارجی است و خود دستگاه دارای محرک نمی باشد. معمولاً با استفاده از ابزارهای هیدرولیکی یا پنوماتیکی به گیربکس دستگاه انرژی تزریق می شود و گیربکس شروع به فعالیت می کند. حرکت گیربکس به شفت منتقل می شود و شفت حرکت دورانی انجام می دهد. به این ترتیب هم پیشروی و هم حرکن دورانی دستگاه حول محور شفت تغذیه می شوند و اکنون کاتر گردبر می تواند لوله را ببرد.

لازم به ذکر است همواره از محرک های خارجی هیدرولیکی یا پنوماتیکی برای انتقال حرکت دورانی به دستگاه هات تپ استفاده نمی شود. گاهی اوقات و زمانی که سایز عملیات کوچک و ضخامت لوله و جنس آن سبک و غیر ضخیم می باشد، این حرکت را نیز می توان به صورت دستی به مجموعه وارد کرد.

در عملیات های انشعاب گرم هات تپ سایز کوچک دیگر نیازی به محرک های تغذیه دستگاه هات تپ وجود ندارد و می توان به صورت دستی حرکت دورانی آن را نیز تأمین کرد. در ادامه بر حسب شاخص عملکرد دستگاه هات تپ، به بررسی اجزا و قطعات آن می پردازیم:
  • گیربکس دستگاه هات تپ: این جزء از hot Tap Machine به موتور محرک هیدرولیکی یا پنوماتیکی متصل است و ضمن دریافت نیرو از آن، انرژی دریافتی را تبدیل به جرکت دورانی شفت دستگاه هات تپ می کتد. گیربکس معمولاً یا در بالای دستگاه هات تپ سوار است و یا در قسمت پایین قبل از آداپتور جانمایی می شود. این بخش از دستگاه دارای کانکتورهایی است که از طریق آن و به وسیله شیلنگ به موتور محرک مرتبط می شود. به این ترتیب انرژی از موتور به گیربکس منتقل شده و این قطعه ضمن ساز و کار مکانیکی خود، حرکت دورانی برای شفت ایجاد می کند. مجددا یادآوری می شود که کلیه حرکات و ورودی ها و خروجی های دستگاه هات تپ به صورت مکانیکی می باشند. گیربکس تنها بخش از این دستگاه است که ورودی آن هیدرولیکی یا پنوماتیکی است. گیربکس این ورودی را تبدیل به حرکت مکانیکی از نوع دورانی کرده و به این ترتیب شفت را راه می اندازد.
  • شفت دستگاه هات تپ: چنان که از تصاویر پیداست، دستگاه هات تپ معمولاً یک دستگاه با طول بالاست. دلیل این امر شفت های موجود در آن است. در واقع بدنه بلند دستگاه هات تپ حاوی شفتی است که وظیفه انتقال حرکت های مکانیکی دستگاه به کاتر را دارد. شفت دارای دو ورودی و یک خروجی است که هر سه نیز مکانیسم مکانیکی دارند. ورودی اول حرکت دورانی شفت است که از گیربکس به آن منتقل می شود. ورودی دوم نیز حرکت عمودی شفت است که معمولاً به صورت دستی توسط اپراتور مجری عملیات انشعاب گرم هات تپ به شفت وارد می شود. در این خصوص مجری عملیات باید تبحر زیادی داشته باشد. ماهیت درگیری کاتر با لوله و فرایند برش گرم لوله، تا حد زیادی وابسته به کیفیت باردهی به شفت توسط اپراتور است. اپراتور به صورت دستی فرایندهای پیش روی و عقب نشینی شفت در لوله را مدیریت و تنظیم می کند. مجری عملیات باید بر اساس داده های فنی خط و لوله، سرعت پیشروی را تنظیم کند. در این خصوص جنس و ضخامت لوله بسیار مهم است. اگر لوله از جنس سخت باشد و ضخامت بالایی داشته باشد، طبیعتاً باردهی و پیشروی شفت پیچیده تر خواهد بود. اپراتور باید سرعت را به گونه ای تنظیم کند که جین پیشروی در نتیجه درگیری کاتر با لوله، آسیبی متوجه کاتر نشود، چرا که آسیب دیدن کاتر به معنای آن است که عملیات شکست خورده است و تیم اجرایی چاره ای جز این نخواهد داشت که دستگاه را مجددا باز کند، و با رفع ایرادات کاتر، عملیات را مجددا استارت بزند.

در خصوص شفت نیز باید ملاحظات ویژه را رعایت کرد. آسیب ندیدن آن شرط ضروری برای انجام صحیح عملیات است. همچنین اتصالاتی که شفت را به گیربکس، و منبع حرکن عمودی آن متصل می کنند باید مدام مورد بازرسی قرار گیرند تا در حین اجرای عملیات انشعاب گرم hot tap با ایراداتی از ناحیه شفت مواجه نشویم.

  • آداپتور نگهدارنده کاتر: بر حسب سایز انشعابی که می خواهیم بگیریم و کلاس فشار طراحی خط لوله، باید یک آداپتور روی دستگاه هات تپ متصل شود. این آداپتور در انتهای شفت و پیش از محل اتصال شفت با کاتر روی مجموعه نصب می شود. آداپتور هم نقش نگهدارنده کاتر را بر عهده خواهد داشت و هم ابزار اتصال دستگاه هات تپ به ولو محسوب می شود. از این رو کلاس فشار آن باید معادل کلاس فشار ولو باشد. معمولا شرکت های مجری عملیات هات تپ خود سازنده آداپتور نیز می باشند و با طراحی و ساخت آن نیاز خود در زمینه انشعاب گیری را رفع می کنند. شرکت پیشگام صنعت ابزار خود سازنده آداپتورهای مورد نیازش جهت انجام عملیات های انشعاب گیری به شمار می رود. این شرکت بر حسب سایز انشعاب و کلاس فشار طراحی، متریال های لازم شامل ورق، لوله و فلنج با سایز و کلاس فشار ولو را تهیه نموده و ضمن فرایندهای تراشکاری و جوشکاری عملیات ساخت را به انجام می رساند.
  • نگهدارنده یا هولدر کاتر: محل قرار گیری این اتصال دستگاه هات تپ در میان کاتر و آداپتور است. به عبارتی هولدر کاتر درون آداپتور و پیش از کاتر، به انتهای شفت متصل می شود. از این رو یک سر هولدر به شفت متصل است، اما سر دیگر آن به کاتر پیچ و مهره می شود. با توجه به این نکات می توان گفت که هولدر حرکت دورانی و عمودی شفت را به کاتر منتقل می کند. از این حیث وروردی های این اتصال به لحاظ کارکردی حرکات دوگانه دورانی و عمودی شفت می باشند. خروجی های آن نیز همین دو حرکت است که مستقیما به کاتر منتقل می شوند.

هولدر کاتر همچنین وظیفه نگاه داشتن کاتر در محل نصب را نیز بر عهده دارد. کاتر از طریق هولدر به مجموعه متصل می شود و تا زمانی که این هولدر کارکرد خود را به درستی انجام می دهد، کاتر نیز به مجموعه متصل است. بروز هر گونه ایراد از این ناحیه می تواند به ایجاد مشکل در عملیات، و چه بسا جدا شدن کاتر از دستگاه هات تپ و افتادن آن درون لوله شود. تصور کنید که هولدر به درستی روی شفت نصب نشده باشد، یا در پیچ و مهره کردن آن به کاتر دچار اهمال شده باشیم. در این شرایط حین اجرای عملیات انشعاب گیری گرم هات تپ و بر اثر فشار وارده از جانب محل درگیری کاتر با لوله، ممکن است اتصال هولدر به کاتر تضعیف شده و به یکباره شاهد جدا شدن کاتر از آن شویم. بنابراین ارتباط کاتر با دستگاه هات تپ و شفت آن قطع شده و عملیات به شکست می انجامد. در چنین شرایطی بیرون آوردن کاتر نیز مشکلات خاص خود را خواهد داشت. کاتر ضمن پیشروی های اولیه برش لوله  ونفوذ به فضای داخلی لوله را فراهم می کند و به این ترتیب فضای درونی آداپتور مملو از سیال می شود. بنابراین اگر در این موقعیت کاتر از مجموعه جدا شود، حتی با عقب نشینی کامل شفت نیز ممکن است کاتر اجازه بستن ولو و انجام اقدامات اصلاحی را ندهد. از سوی دیگر از آن جا که کاتر لوله را بریده است، سیال در فضای داخلی متصاعد است و برای آب بندی و نشتی گیری آن حتما باید ولو بسته شود که با وجود کاتر امکان پذیر نیست.

بنابراین در این قسم شرایط مشکلات مجری عملیات فزونی خواهد یافت و پیدا کردن یک راه حل جهت رفع عیب دشوارتر خواهد شد.

  • کاتر: کاتر یک قطعه گردبر است که توسط هولدر به دستگاه هات تپ متصل می شود. این قطعه در واقع کار اصلی فرایند هات تپ یعنی برش لوله به سایز انشعاب مورد درخواست مشتری را انجام می دهد. البته فرایند اصلی برش توسط الماسه هایی انجام می شود که روی دندانه های کاتر نصب می شوند. در واقع در حین ساخت کاتر، انتخای آن را عاج دار و دندانه دار می سازند تا بتوانند روی هر یک از دندانه ها یک الماسه نصب کنند. کار اصلی برش توسط این الماسه ها انجام خواهد شد؛ آن ها هستند که با لوله درگیر شده و برش و نفوذ را به پیش می رانند. این مورد در خصوص تمامی کاترهای سایز متوسط یا سایز بالا صدق می کند، اما کاترهای سایز کوچک معمولا به صورت یک تکه ساخته می شوند و الماسه ای در کار نیست که جداگانه روی کاتر نصب شود. عملکرد صحیح کاتر به معنای برش دقیق و به موقع لوله خواهد بود و عملکرد نادرست آن به معنای معوق ماندن و چه بسا شکست در انجام عملیات انشعاب گیری خواهد بود. به این دلیل در خصوص آماده سازی، نصب کاتر و برش لوله باید نهایت دقت را به خرج داد. بار دهی دستگاه هات تپ نباید به گونه ای باشد که باعث شکسته شدن الماسه ها و از دست رفتن کارکرد آن ها شود. اگر سرعت باردهی نسبت به جنس لوله زیاد باشد و پیش روی با سرعت بالا انجام شود احتمال بروز چنین رویدادی زیاد خواهد بود. در این خصوص مجری عملیات باید محاسبات لازم را انجام داده باشد و به اپراتور منتقل کرده باشد. عملیات انشعاب به روش گرم یا هات تپ باید به صورت پیوسته انجام شود تا کار به بهترین نحو ممکن به اتمام برسد. از این رو آسیب دیدن کاتر یعنی وقفه در کار و کاهش ضریب کیفیت کار. بنابراین مجری عملیات بر اساس جنس لوله باید سرعت باردهی را مشخص کرده باشد.ضخامت لوله نیز در این خصوص دارای اهمیت است و پیشروی کاتر باید به گونه ای باشد که لوله به صورت کامل طی یک فرایند پیوسته و بدون وقفه بریده شود.
  • مته راهنما: اولین جزء از دستگاه هات تپ که با لوله درگیر می شود مته راهنما است. در واقع پیش از عملیات برش لوله توسط کاتر، مته راهنما با آن درگیر شده و سوراخکاری را روی لوله انجام می دهد. تنها پس از سوراخ کردن لوله توسط مته، و جا انداختن مته در محل است که برش گرم لوله توسط کاتر انجام می شود. مته پس از سوراخ نمودن لوله، در آن تثبیت می شود و حکم محوری را خواهد داشت که مانع لغزش و لنگی انداختن کاتر حین برش می شود.

یکی دیگر از کارکردهای مته راهنما بیرون کشیدن کوپن از لوله پس از اتمام فرایند برش است. به محض اتمام عملیات برش گرم توسط کاتر، عقب نشینی شفت آغاز می شود و ضمن عقب نشینی، کوپن نیز از مجموعه خارج می شود. کوپن بخش بریده شده از لوله توسط دستگاه هات تپ است. ممکن است چنین تصور شود که پس از برش کامل لوله بخش بریده شده به درون لوله خواهد افتاد و امکان بیرون آوردن آن وجود ندارد. این امر خصوصاً در مورد عملیات هایی که به صورت عمودی انجام می شوند بیشتر صدق می کند. اما واقعیت امر این است که ضمن برش کامل لوله و با عقب نشینی شفت، کوپن به دهانه های عاج دار مته گیر می کند و همراه آن بیرون می آید. برای رسیدن به این هدف، مجری عملیات پیش از بستن دستگاه هات تپ و حین آماده سازی آن، باید پین های موجود روی مته را بازرسی کرده و از صحت عملکردشان مطمئن شود. پس از حصول اطمینان، عملیات انجام می شود و برش لوله به صورت کامل به اتمام می رسد. حال و ضمن عقب نشینی شفت، پین ها که در مرحله پیشروی باز شده بودند با بخش بریده شده لوله درگیر شده و آن را با خود به بیرون می کشانند. در واقع لبه های کوپن از دو جانب به پین ها گیر می کند و به این ترتیب همراه با مته به بیرون منتقل می شود. پس از باز کردن دستگاه هات تپ می توان کوپن بریده شده از لوله را که روی مته سوار مانده است مشاهده کرد.
استخراج کوپن ضامنی است بر صحت کامل فرایند انشعاب گیری هات تپ و رویت آن به این معناست که برش لوله به صورت کامل و صحیح انجام شده است. البته در مواقعی نیز ممکن است به دلیل عدم کارکرد مناسب پین ها، کوپن به درون لوله بیفتد. در هر صورت استخراج نکردن کوپن همواره به این معنا نخواهد بود که عملیات به صورت ناقص انجام شده است. ممکن است برش کامل انجام شده باشد اما کوپت استحراج نشود. البته همچنین ممکن است عملیات به صورت ناقص مانده باشد و برش کامل انجام نشده باشد. در صورتی که پس از اتمام فرایند انشعاب گرم HOTTAPPING کوپن را مشاهده نکردیم می بایست تست های لازم برای محاسبه فشار سیال در خط انشعابی جدید را انجام دهیم. اگر دیدیم که فشار این خط لوله جدید کمتر از لوله اصلی است می توان پی برد که برش به صورت کامل انجام نشده است، گویی کاتر پیشروی لازم تا برش کامل لوله را نداشته است. اما اگر فشار به همان میزان فشار خط لوله اصلی باشد بدیهی است که برش کامل بوده است، اما کوپن به درون لوله افتاده است.

دستگاه هات تپ پیشگام صنعت ابزار
دستگاه هات تپ شرکت پیشگام صنعت ابزار؛ قابلیت انشعاب گرم تا ۶۰ اینچ

در خصوص افتادن کوپن در لوله نیز بر حسب حساسیت های مجتمع و خواسته کارفرما اقدامات لازم باید صورت گیرد. اگر خط لوله دارای حساسیت زیادی نباشد و نسبت سایز انشعاب به سایز لوله اصلی نیز پایین باشد، می توان گفت که ماندن کوپن درون لوله فاقد حساسیت است، اما اگر ماندن آن درون لوله باعث بروز مشکلات و آسیب هایی برای خط و مجموعه خواهد شد، بدیهی است که باید اقدامات لازم برای استخراج آن انجام شود. ممکن است جلوتر از محل انشعاب و در مسیر سیال تجهیزات حساس به ضربه و مواردی از این دست وجود داشته باشند. در این صورت بیم آن می رود که سیال کوپن را با خود حرکت داده و باعث اصابت آن به تجهیزات مذکور شود. در چنین شرایطی حتما باید کوپن را ولو بعد از عملیات هات تپ از مجموعه استخراج کرد.

برای انجام این کار نیز می توان دستگاه هات تپ را به یکسری تجهیزات معناطیسی مجهز کرد و با فرستادن آن ها به درون لوله کوپن را استخراج کرد، به این شرح که کوپن تحت تأثیر میدان مغناطیسی ایجاد شده به این تجهیزات می چسبد و سپس می توان ضمن عقب نشینی ش را از مجموعه استخراج کرد.

مجموعه ذکر شده در بالا اجزا و قطعات دستگاه هات تپ را بیان می کنند. شرکت پیشگام صنعت ابزار پیش از این وارد کننده Hot Tap Machine  و فروشنده آن به مشتریان بود، اما به مرور و ضمن تشکیل کارگروه های مهندسی و اجرایی، با ماهیت عملکرد دستگاه هات تپ آشنا شده و خود تصمیم گرفت به مجری طرح های انشعاب گیری به روش هات تپ تبدیل شود. یکی از محرک های ما برای انجام کار عملیاتی این بود که اغلب مشتریان نسبت به مکانیزم و ساز و کار اجرایی دستگاه هات تپ آشنایی نداشتند و از این رو برای انجام عملیات ها نیز نیازمند راهنمایی و اخذ مشاوره از تولید کنندگان دستگاه HOT TAP بودند. اما به مرور و ضمن آشنایی، شرکت پیشگام صنعت ابزار خود تبدیل به پیمانکار اجرایی عملیات هات تپ شد و اکنون له درجه ای رسیده است که می تواند با رفع تمامی نیازهای عملیاتی بدون اخذ هر گونه مشاوره، عملیات ها را به بهترین شل ممکن انجام دهد.

شرکت پیشگام صنعت ابزار به فراخور پروژه های متعدد و شرایط کاری که هر کدام از ان ها رقم می زدند، پی به وجود برخی کاستی ها در دستگاه های هات تپ وارداتی می شد و می کوشید خود راهکارهای ابداعی و نوین برای رفع کاستی و انجام عملیات را پیدا کند. خمین فرایند باعث شد که به مرور این شرکت خود مهارت کافی جهت ساخت دستگاه هات تپ را نیز به دست آورد. دستگاه های ساخته شده توسط شرکت پیشگام صنعت ابزار کاستی های دستگاه های وارداتی را نیز ندارند. ما بر حسب آشنایی با اقتضائات کاری متنوع توانسته ایم دستگاه هات تپ را به گونه ای طراحی کرده و بسازیم که برای شرایط خاص و ویژه نیز پاسخگو باشند.

دستگاه هات تپ نمایشگاه بین المللی نفت
دستگاه هات تپ تولیدی شرکت پیشگام صنعت ابزار

شرکت های متعدد بین المللی با اعتبار جهانی در بازار تولید hot tap machine فعال می باشند و هر یک نیز راهکارها و روش های منحصر به خود برای ساخت دستگاه هات تپ را دارند. برندهایی نظیر میراژ (Mirage Machines)، تی دی ویلیامسون (TD Williamson)، فورمینات (Furminate)، پایپ من (Pipeman Production)، تیم (Team) . نظایر آن در سطح جهانی بازاری مناسب برای مشتریان دستگاه هات تپ رقم زده اند. شرکت پیشگام صنعت ابزار تقریبا با مکانیزم فنی و ایمنی عملکردی این شرکت ها آشنایی کامل دارد و از این رو می تواند به مزایای نسبی هر یک از دستگاه های تولیدی نسبت به دیگر برندها پی ببرد. ما در طراحی و ساخت دستگاه هات تپ کوشیده ایم تا جای ممکن از مزایای دستگاه های ساخته شده توسط هر یک از این برندها استفاده کنیم و در عین حال راهکارهای ابداعی خود را نیز روی دستگاه های هات تپ پیاده کنیم تا محصولی با حداکثر بهره وری تولید کنیم. دستگاه های تولیدی شرکت پیشگام صنعت ابزار آزمون خود را در عملیات های اجرایی انشعاب گرم هات تپ این شرکت پس داده اند و ما تا کنون صدها عملیات در سایزهای مختلف و تحت فشارهای متفاوت را توسط دستگاه های ساخته شده خود به انجام رسانده ایم و همگی نیز موفقیت آمیز بوده اند.