لوله بدون درز و لوله درزجوش
مقدمه
در گذشته تمام لوله های فولادی ضد زنگ، از نوع بدون درز بود، اما با بهبود روش های متالورژیکی و جوشکاری، لوله درزجوش توانست مزایای زیادی را برای مصرف کنندگان فراهم کند و بدین ترتیب کم کم نقش لوله های بدون درز کمرنگ تر شد. اکثر لوله ها از رول یا ورق آهن ساخته می شوند و برای تضمین بهترین کیفیت جوش، تست های غیر مخرب روی آن ها انجام می شود. با بهینه سازی فرآیند جوشکاری و پس از آن، عملیات حرارتی و شستشوی شیمیایی، مقاومت خوردگی جوش به اندازه مقاومت فلز پایه خواهد بود.
از برجسته ترین مزایای لوله های درز جوش میتوان به قیمت پایین تر، همگن بودن ضخامت دیواره در سراسر لوله و کیفیت سطح داخلی که میتوان قبل از تولید آن را چک کرد، اشاره نمود. لوله های درزجوش را میتوان در قطرهای بزرگتر و طول بلندتر تولید نمود. با اینکه لوله های درزجوش در بازار از محبوبیت بیشتری برخوردارند، لوله های بدون درز نیز کاربرد خاص خودشان را دارند.
یکی از اصلی ترین دلایل استفاده از لوله های بدون درز، صرف نظر از استحکام لوله، این است که ضخامت دیواره لوله های درزجوش ممکن است به اندازه ای باشد که فرمدهی پروفیل را دشوار سازد، به علاوه برخی استاندارد های سنتی همچنان لوله های بدون درز را ترجیح می دهند. اما بدون شک آینده ی لوله های فولادی ضد زنگ، در گروه لوله های درزجوش می باشد.
امروزه لوله های درزجوش نقش بسیار مهمی در تمام صنایعی که به کمک زندگی روزمره بشریت آمده اند، ایفا می کنند. لوله های فولادی ضد زنگ به دلیل داشتن سطح با کیفیت و بسیار صاف و همچنین مقاومت بسیار بالا در برابر خوردگی، کاربرد گسترده ای در صنایع مختلف از جمله تولید فراورده های غذایی، دارویی، انتقال و پردازش مایعات، گاز، و مواد نیمه جامد در محلول دارد. لوله های درزجوش به دلیل مقاومت و استحکام بالا، در پروژه های نفت، گاز، پتروشیمی، شیمیایی، انرژی، صنایع کاغذ سازی و غیره بسیار مورد استفاده قرار می گیرد.
در این مقاله در مورد نکات قابل توجه در انتخاب لوله مناسب توضیح داده شده است .
نحوه تولید لوله در کارخانه
تولید لوله در کارخانه فولاد آغاز می شود که ابتدا ورق و یا بیلت با ترکیب آلیاژهای مختلف ریخته گری می شود. برای تولید لوله های بدون درز، از بیلت استفاده می شود. لوله های قطور و ضخیم بار (گوشتدار)، از ورق نورد گرم تولید می شود و لوله های درز جوش میتواند از ورق نورد سرد یا گرم ساخته شود.
مراحل ساخت لوله های درزجوش
بسته به ابعاد بیرونی، ضخامت دیواره و کاربرد نهایی، روش های مختلفی برای ساخت لوله های درزجوش وجود دارد. لوله های درزجوش غالباً به روشی که در شکل شماره ۱ نشان داده شده است، تولید می شوند. ابتدا رول آهن باز میشود، و برای خط تولید لوله آماده می شود.
شکل ۱. فرآیند تولید لوله های درزجوش
برای اینکه سطح جوش با کیفیت تر باشد، قبل از فرم دهی و جوش کاری لبه های ورق به طور دقیق تراشیده و صاف می شود. در این فرآیند مرحله به مرحله از جایی که نوار صاف تبدیل به پروفیل گرد می شود و لبه های ورق جهت عملیات جوش کاری به هم نزدیک می شوند، فرم دهی سرد انجام می شود. روش های معمول و سنتی جوشکاری برای لوله های درزجوش،جوشکاری تنگستن با گاز بی اثر آرگون (TEG)و جوشکاری قوس الکتریکی پلاسما (PAW) و یا ترکیبی از این دو می باشد. البته در حال حاضر اغلب تولیدکنندگان لوله بیشتر به جوشکاری لیزری روی آورده اند. زمانی که الزامات استانداردی محصول ایجاب می کند، در جوشکاری از فلز پرکننده استفاده می شود.
پس از جوشکاری، درز بیرونی جوش را سمباده کاری می کنند. همچنین ممکن است در برخی دستورالعمل ها آنیل کردن و تنش زدایی نیز ضروری باشد. امروزه اکثر خطوط جوشکاری مدرن به آنیل کردن القایی درون خطی مجهز شده اند. این عملیات حرارتی، جوش را هم سطح بقیه لوله می کند به طوری که کیفیت سطح بهبود پیدا کرده و جای جوش بر روی لوله مشخص نباشد وت نشهای باقیمانده از لوله سردکاری شده را کاهش میدهد. پس از آنیل کردن، لوله به قطر اسمی رسیده و صاف می شود.
به طور معمول بر روی لوله ۱۰۰ درصد تست جریان گردابی انجام می شود، مارک زنی و برش در ابعاد استاندارد انجام می شود، مته زنی شده،deburred، و پس از بازرسی نهایی، جهت ارسال به مقصد بسته بندی می شود. عملیات اسید شویی که جزیی از فرآیند تولید می باشد، میتواند درون خط و یا بیرون خط انجام شود.
لوله های ضخیم بار با قطر بیش از ۶ میلی متر، و لوله های با قطر بیرونی ضخیم، که معمولا بیشتر از ۵۰۰ – ۶۰۰ میلیمتر می باشد، به صورت قطعه قطعه از شمش یا ورق ساخته می شوند (شکل ۲). بستگی به ضخامت آهن اولیه، از دستگاه خمش غلطکی و یا فشار هیدرولیکی استفاده می شود. جوشکاری این نوع لوله ها معمولا در مفاصل I، X و Y شکل با روش جوشکاری پلاسما یا زیر پودری (SAW) و یا ترکیبی از این دو روش انجام می شود.
جوشکاری اغلب با مواد پرکننده انجام می شود، مگر اینکه استاندارد محصول چیز دیگری باشد. پس از جوشکاری، درز جوش سمباده کشی می شود و لوله ها با توجه به نیاز مشتری و مشخصات محصول، پس از عملیات آنیل کردن، با فرآیندهای مخصوص سرد کردن، خنک می شوند. سپس لوله ها برای دستیابی به تلورانس مشخص سندبلاست و اسیدشویی می شوند. در نهایت مطابق با استاندارد محصول، لوله ها را با استفاده از روش هیدرواستاتیک (HT)، رادیوگرافی (RT)، و یا دیگر تست های غیر مخرب مانند تست مایعات نافذ (PT) مورد آزمایش قرار می دهند.
شکل ۲. فرآیند تولید لوله های زخیم بار درزجوش
مراحل ساخت لوله های بدون درز
لوله های بدون درز به لوله هایی گفته می شود که روی سطح آن ها هیچ گونه جوش و درزی وجود ندارد. این نوع لوله ها با روش های مختلفی در کارخانه تولید می شوند. به عبارت ساده، ساخت لوله های بدون درز با ایجاد سوراخ در وسط یک بیلت استوانه ای شکل که حرارت داده شده، سرخ شده و جهت شکل دهی آماده شده است، آغاز می شود.
پس از قرار دادن بیلت سوراخ شده در قالب مخصوص، توسط میله ی پرس فشار داده می شود، سپس لوله با فرآیندهای سرد کردنخنک می شود. بیلت سوراخ شده از یک سری مراحل ماشین کاری عبور داده می شود و تحت نورد و کشش قرار می گیرد تا به قطر داخلی مورد نظر برسد. قطر داخلی قالب، تعیین کننده ی قطر خارجی لوله و قطر خارجی میله ی پرس تعیین کننده قطر داخلی لوله تولید شده می باشد. فضای خالی بین میله ی پرس و قالب تعیین کننده ی ضخامت لوله می باشد.
در این روش کنترل یکنواختی ضخامت لوله دشوار است و سطح لوله نیز کیفیت خیلی خوبی نخواهد داشت. به همین دلیل سطح بیلت اولیه را جهت بهبود کیفیت، ماشین کاری می کنند، زیرا در غیر این صورت سطح محصول اکسترود شده نهایی کیفیت خوبی نخواهد داشت.بزرگتر کردن حفره ی داخل بیلت تا رسیدن به قطر مورد نظر از طریق پیلگر سرد (از طریق قلطک) انجام می پذیرد.
پیلگر سرد یک روش نورد برای لوله های فلزی است که طی آن قطر و ضخامت دیواره کاهش پیدا می کند (شکل ۳). در این فرآیند، در داخل لوله یک سنبه ی ثابت (۱) قرار داده میشود که در جهت نورد، مخروطی می شود. این سنبه به یک میله بلند (۴) که در یک جعبه محکم شده و میچرخد، متصل است. دو غلطک (۲) که به شکل نورد عمل میکنند، لوله را فرم می دهند. این دو غلطک در یک زین دو طرفه (۳) نصب می شوند. چرخ دنده هایی که زین را حرکت می دهند،روی یک دنده ی ثابت حرکت می کند. بدین ترتیب غلطک ها نیز هماهنگ با زین به عقب و جلو حرکت می کند، زین توسط یک میل لنگ مانند پیستون موتور خودرو به عقب و جلو حرکت می کند.
شکل ۳. عملیات پیلگر سرد لوله های بدون درز
این عملیات سرد باعث بهبود خواص مکانیکی و افزایش تحمل لوله می شود. فرآیند پیلگر سرد به دلیل قابلیت فرمدهی بالا، ایجاد ضخامت کم و کیفیت سطح عالی، بسیار زیاد مورد استفاده قرار می گیرد.
لوله های بدون درز با ابعاد کوچکتر، از طریق فرآیند کشش ساخته می شوند، در این فرآیند ضخامت دیواره لوله و قطر خارجی به وسیله یک سری غلطک کاهش پیدا می کند. ساخت لوله های بدون درز با عملیات مختلف از جمله صاف کردن، بازرسی، آزمایش کردن و بازرسی نهایی تکمیل می شود. این نوع لوله های در پروژه های ساختمانی، پالایش نفت، صنایع شیمیایی و پتروشیمی، راه آهن، آب و فاضلاب و صنعت برق مورد استفاده قرار می گیرد.
به طور کلی لوله های بدون درز و درز جوش هر دو پس از پروسه تولید تحت عملیات حرارتی و پرداخت کاری مختلفی قرار می گیرند. بعنوان مثال استاندارد A269 ASTM برای لوله های بدون درز و درزجوش بیان کننده این است که لوله نورد سرد است یا گرم و در ضمن تمام لوله ها باید از عملیات حرارتی عبور کنند.
مزایای لوله های درزجوش
لوله های درزجوش در مقایسه با لوله های بدون درز نسبتاً ارزان تر هستند. لوله های درز جوش هم از لحاظ میزان موجودی انبار کارخانه ها و توزیع کننده ها و هم از لحاظ زمان تولید کوتاه تری که دارند، گزینه ی مناسب تری هستند. قیمت لوله های بدون درز با توجه به پروسه ی تولید طولانی تر، ممکن است با تغییرات زیادی مواجه باشد، که میتواند بر برنامه ریزی هزینه های واقعی مواد اولیه تاثیر سوء داشته باشد. بنابراین، لوله های درزجوش علاوه بر زمان تحویل کوتاهتر، با ریسک اقتصادی پایین تری مواجه است. به طور کل لوله های درزجوش از کیفیت سطح داخلی و خارجی بهتری نسبت به لوله های بدون درز گرم کاری شده برخوردارند.
یکی دیگر از مزیت های لوله های درزجوش این است که می توان قبل از تولید سطح داخلی آن را چک کرد. از آنجاییکه سطح رویی یا زیرین ورق آهن می تواند بعنوان سطح داخلی لوله انتخاب شود، احتمال وجود نقص ریخته گری در سطح داخلی لوله درزجوش در شرایط خوب و کنترل شده ی تولید تقریبا صفر است. استفاده از ورق نورد سرد بعنوان مواد اولیه تولید لوله های درزجوش، باعث می شود لوله های تولید شده، سطح با کیفیت تر و ضخامت دیواره یکنواخت تری داشته باشند. بازرسی جوش با استفاده از تست های مختلف از جمله تست جریان گردابی، تست آلتراسونیک، اشعه ایکس و تست هیدرواستاتیک انجام می شود.
مزایای لوله های بدون درز
با وجود مزایای زیاد لوله های درزجوش که به آن اشاره شد، لوله های بدون درز همچنان استفاده ی بسیار گسترده ای دارد و این دو محصول در واقع مکمل یکدیگر هستند. لوله های ساخته شده از فولاد ضد زنگ، دوبلکس با گرید مختلف، در هر دو نوع بدون درز و درزجوش وجود دارد. اما لوله های بدون درز به صورت غیر قابل جوش و با گرید بسیار خاص متداول هستند. در حالی که دیواره برخی از لوله های درزجوش بسیار ضخیم هستند و شکل دادن به آن جهت رسیدن به قطر دلخواه دشوار می باشد، لوله های بدون درز با قطر بسیار کم نیز وجود دارند (برای مثال D/t<8).
یکی دیگر از دلایلی که از لوله های بدون درز به جای درزجوش استفاده می شود، ممکن است این باشد که کد طراحی، ترجیح شرکت و مدیر پروژه بر لوله بدون درز خاصی می باشد. با این حال یک سری دلایل ذهنی مانند عادت، تجربه ی کم، عدم اعتماد به جوش طولی، باعث می شود برخی لوله های بدون درز را انتخاب کنند.
اغلب هنگام مقایسه این دو نوع لوله، دلایلی که افراد برای انتخاب لوله های بدون درز می آورند شامل این موارد می شود: نقطه ی خاصی از لوله های بدون درز تحت تأثیر حرارت قرار نگرفته است، در برابر خوردگی مقاوم ترند، ساختار یکنواخت تر و همگن تری دارند، نیاز به انجام تست جوش ندارند، هیچ مشکلی در تاب خوردگی درز جوش ندارند. البته تمام این موارد مربوط به نوع استاندارد و کاربرد لوله می شود که با انتخاب فرآیند مناسب تولید و پردازش محصولات درزجوش می توان به مشخصات مورد نظر رسید.
نویسنده : مهندس محمد ایلخانی
.
مقالات در گروه صبا | نویسنده : صباپروفیل | بروزرسانی : ۲۵ اردیبهشت ۱۴۰۲
.
بازم درمورد این موضع مطلب بزارین ❤️❤️❤️