لوله استیل یکی از بهترین و مقاوم‌ترین انواع مقاطع فولادی است که اتفاقا به واسطه‌ی همین خواص مناسب در صنعت هم بسیار کاربردی و پراستفاده است. باتوجه به کاربرد گسترده خود لوله و تاثیر مستقیمی که فرآیند تولید لوله استیل بر کیفیت محصول و جایگاه آن در بازار دارد، چگونگی تولید آن بسیار مهم و اثرگذار است. قطعا برای به دست آوردن بهترین کیفیت و بهبود خواص طی زمان، نیاز به استفاده از تکنولوژی‌های جدید و به‌روز است. شاهد این ادعا پیشرفت مطلوب و تحولات اساسی است که طی سال‌های اخیر به لطف تکنولوژی و تکنیک‌های جدید در فرآیند تولید لوله استیل رخ داده است. در ادامه بیشتر در مورد دو روش اصلی تولید لوله استیل و تکنولوژی‌های استفاده شده در آنها توضیح خواهیم داد.
فهرست مطالب
فرآیند تولید لوله استیل بدون درز
همان‌طور که از نام آن نیز پیدا است، این مقاطع درز ندارند و ساختار بدنه آنها کاملا یکپارچه است. از 5 روش برای ساخت آنها استفاده می‌شود که در ادامه بیشتر درمورد این روش‌ها و جدیدترین تکنولوژی‌های مصرفی برای بهبود کیفیت محصول تولیدی از آنها توضیح خواهیم داد.
1. سوراخ کاری دوار (Rotary Piercing)
بهترین و پراستفاده‌ترین روش برای تولید لوله استیل دکوراتیو، بدون درز است. در این روش به بیلت اول حرارت داده می‌شود و سپس مندرل با حرکت دورانی، حفره لوله را داخل آن ایجاد می‌کند. این حرکت دورانی تا جایی ادامه پیدا می‌کند که یک دهانه در بیلت ایجاد بشود. همزمان با ایجاد حفره مرکزی لوله، طول آن افزایش و قطرش کاهش پیدا می‌کند.
توسعه ابزارهای سوراخ‌کاری با استفاده از طراحی‌های جدید و سیستم‌های نوین خنک‌کننده یکی از مهم‌ترین تغییراتی است که طی سال‌های اخیر به واسطه‌ی پیشرفت تکنولوژی در این روش به وجود آمده است و به شدت هم بر عملکرد مندرل تحت فشار و دما بالا اثر داشته است.علاوه بر این طی سال‌های اخیر سوراخ‌کاری دوار به شدت اتومات و دیجیتالی شده است و به کمک انواع سنسورها و سیستم‌های مانیتورینگ می‌توان پارامترهای مهم را تا رسیدن به بهترین نتیجه تحت نظر داشت.
باتوجه به بحران انرژی در تمامی صنایع تولیدی تلاش بر کاهش مصرف انرژی است. در همین راستا در این حوزه بیشتر از سیستم‌های بازیابی انرژی هدر رفته استفاده می‌کنند و یا به طور کلی از انرژی‌های تجدیدپذیر به عنوان منبع انرژی استفاده می‌شود.
2. فرآیند سنبه مانیسمان (Mannesmann Plug Mill Process)
این روش هم یکی دیگر از روش‌های کاربردی برای تولید لوله بدون درز است. در این روش هم اول به بیلت حرارت داده می‌شود و سپس داخل آن توسط سنبه مخروطی حفره ایجاد می‌کنند. با دوران و پیشروی سنبه، بیلت کم‌کم طویل شده و دچار تغییر شکل می‌شود تا نهایتا تبدیل به لوله بدون درز بشود.
یکی از مهم‌ترین تغییراتی که در این روش تولید لوله بدون درز به واسطه‌ی استفاده از تکتولوژی ایجاد شده، بهبود طراحی سنبه مانیسمان است. سنبه در این روش نقش بسیار مهمی در شکل‌دهی به لوله دارد. طراحی و ابعاد جدید در کنار استفاده از آبکاری‌های نوین عملکرد سنبه را به میزان چشم‌گیری بهبود می‌بخشد. به منظور کاهش زمان پردازش و تولید، اخیرا از تکنولوژی با نام سنبه‌کاری سرعت بالا استفاده می‌شود. در این روش سرعت دوران سنبه بیشتر است و طبیعتا در پی آن سرعت تولید هم افزایش پیدا خواهد کرد. استفاده از آلیاژهای جدید با ریزساختارهای متفاوت و خواص مکانیکی بهتر یکی دیگر از تغییرات مثبتی بوده که به واسطه‌ی تکنولوژی در این روش ایجاد شده است.
3. اکستروژن (Extrusion)
از این روش برای تولید لوله با اشکال پیچیده‌تر یا ابعاد کوچک‌تر استفاده می‌شود. بیلت جامد با سطح مقطع دایره شکل، تحت فشار زیاد از میان قالب دای (die) عبور می‌کند تا شکل مورد نظر در آن ایجاد بشود. در این روش به خوبی می‌توان تغییرات ابعاد و شکل را تحت کنترل داشت به همین دلیل لوله‌های تولیدی آن برای موارد خاص که دقت لوله اهمیت دارد مناسب هستند.
اکستروژن با ابعاد دقیق و سطح با کیفیت با استفاده از تکنولوژی‌های به روز امکان‌پذیر است. طی سال‌های اخیر که برای این منظور از سیستم‌های کنترل‌کننده پیشرفته و تکنولوژی‌های ابزارسازی استفاده می‌شود، تغییرات ضخامت ناخواسته و احتمال خراب شدن کیفیت سطحی به حداقل رسیده است. اکستروژن چند ماده‌ای یکی از بهترین و جدیدترین تکنولوژی‌های مصرفی و کاربردی در این صنعت است. به کمک این فناوری، اکستروژن محصولی که از چند آلیاژ مختلف تولید شده است بدون مشکل و به صورت همزمان انجام می‌شود. میکرو اکستروژن نیز یکی دیگر از سیستم‌های نوین مصرفی در این روش تولید است که به کمک آن قطعات کوچک با اشکال پیچیده، به راحتی و با کمترین خطا تولید می‌شود.
4. سنبه کاری چند مرحله ای (Multi-Stand Plug Mill)
در این روش از چندین سنبه که پشت سر هم چیده شده‌اند استفاده می‌شود. به واسطه‌ی این ساختار دوپشته و قطاری نورد، افزایش طول تا رسیدن به شکل مورد نظر ادامه پیدا می‌کند. در نتیجه این روش برای تولید لوله‌های بسیار طویل مناسب است.
سیستم‌های مانیتورینگ آنلاین جدیدترین تکنولوژی برای این روش تولید هستند که به کمک آنها حین انجام فرآیند به خوبی و بادقت بالا می‌توان پارامترهای مهم چون دما، فشار و ابعاد را تحت کنترل داشت و از تولید بهترین نتیجه را کسب کرد. در روش سنبه‌کاری چند مرحله‌ای استفاده از سیستم‌های اتومات و روباتیک بسیار رواج پیدا کرده است چرا که می‌تواند بهره‌وری و ایمنی را به میزان چشم‌گیری بهبود ببخشد. هرکدام از این سیستم‌ها با تحت کنترل قرار دادن بخش خاصی به بهبود کیفیت محصول تولیدی کمک می‌کنند.
5. میز کشش (Push Bench)
به واسطه‌ی میز کشش می‌توان لوله بدون درز با ابعاد بزرگ تولید کرد. به واسطه دستگاه میز کشش، بیلت حرارت دیده به داخل قالب هل داده می‌شود. این فشار باعث افزایش طول لوله و تولید یک لوله بدون درز می‌شود. لوله‌های تولیدی به این روش را عموما در صنایع نفت و گاز بیشتر استفاده می‌کنند.
تکنولوژی که در این صنعت به بهبود کیفیت کمک کرده استفاده از ابزار پیشرفته و قالب‌های با طراحی جدید است. بالا بردن دقت فرآیند مهم‌ترین دلیل استفاده از تکنولوژی در این صنعت است. نوآوری در جنس قالب و نوع پوشش می‌تواند اصطکاک را کاهش دهد و کلیت عملکرد دستگاه را بهبود ببخشد. بی‌شک در دنیای امروز مصرف بهینه انرژی، کاهش حجم زباله و تولید گازهای گلخانه‌ای یکی از مهم‌ترین اهداف صنایع تولیدی است. به همین دلیل ابداع و استفاده از تکنولوژی‌هایی چون روش‌های گرمایش کم مصرف و بازیابی حرارت هدر رفته طی سال‌های اخیر بسیار رواج پیدا کرده است.
فرآیند تولید لوله استیل درزدار
تولید لوله‌های درزدار فرآیندی است که طی آن دو یا چند قطعه فولادی با هدف تولید لوله‌ای طویل به هم جوش داده می‌شوند. روش‌های بسیار متنوعی برای این منظور وجود دارد که در ادامه به بررسی 4 مورد از آنها خواهیم پرداخت و در مورد تکنولوژی مصرفی برای بهبود آنها توضیح خواهیم داد.
1. جوشکاری مقاومتی الکتریکی (Electric Resistance Welding (ERW))
در این روش برای جوشکاری، از حرارت ناشی از جریان الکتریکی جاری در لبه ورق با ذوب و ایجاد اتصال استفاده می‌کنند. به این شکل که دو قطعه فلزی در مجاورت هم قرار می‌گیرند و جریان الکتریکی از آنها عبور می‌کند. مقاومت ماده در برابر جریان باعث ایحاد حرارت می‌شود. افزایش حرارت لبه، موجب ذوب و ایجاد اتصال جوش می‌شود. از جوشکاری مقاومتی الکتریکی عموما برای تولید لوله و پروفیل و به طور کلی انواع مقاطع فولادی استفاده می‌شود.
سیستم‌های نظارت و کنترل هوشمند از جمله جدیدترین تکنولوژی مصرفی در این روش جوشکاری هستند. در این سیستم‌ها از انواع سنسور، سیستم‌های تجزیه داده و هوش مصنوعی برای کنترل پارامترهای کلیدی حین انجام فرآیند استفاده می‌شود. به کمک این سیستم‌ها بهترین محصول با بالاترین کیفیت تولید می‌شود. جوشکاری مقاومتی الکتریکی به کمک لیزر یکی دیگر از تکنولوژی‌های مصرفی در این سیستم است. به کمک این سیستم‌ها محصول نهایی از مزایای استفاده از هر دو این روش‌ها بهره‌مند خواهد بود. شکل انجام این جوشکاری تفاوت زیادی با حالت معمول آن ندارد. اول به قطعه با لیزر حرارت داده می‌شود و پس از آن باقی فرایند با شکل معمول آن پیش می‌رود.
2. جوشکاری القایی فرکانس بالا (High-Frequency Induction Welding (HFIW))
در این روش همان‌طور که از نام آن نیز پیدا است از گرمایش القایی با فرکانس بالا برای ایجاد اتصال استفاده می‌شود. شکل انجام فرآیند به این صورت است که دو قطعه فلزی در مجاورت هم قرار می‌گیرند و جریان فرکانس بالایی به یکی از آنها القا می‌شود. درست مثل روش‌های قبل، این جریان باعث ذوب ورق و درنتیجه اتصال آنها به هم می‌شود.
با هدف بهبود کیفیت جوشکاری از تکنولوژی الگوریتم کنترل هوشمند استفاده می‌شود. در این تکنولوژی از هوش مصنوعی برای آنالیز و بررسی حجم زیادی از داده و تولید باکیفیت استفاده می‌کنند. اتوماسیون و استفاده از سیستم‌های روباتیک نقش مهمی در افزایش بهره‌وری سیستم جوشکاری دارد. این تکنولوژی در واقع ترکیبی از سیستم‌های اتومات و بازوهای روباتیک برای کارهایی چون جا‌به‌جایی قطعات، تراز کردن قطعات و جوشکاری است. به این شکل و با کاهش حجم کاری که با دست انجام می‌شود قطعا دقت کار بالاتر و نتیجه آن بهتر خواهد بود.
3. جوشکاری زیر پودری (Submerged Arc Welding (SAW))
در این روش بین یک الکترود یکبار مصرف و قطعه کار قوس الکتریکی ایجاد می‌شود. این قوس، زیر ساختاری پودری مانند بین دو قطعه ایجاد اتصال می‌کند. از ساختار پودری برای جلوگیری از آلودگی نقطه جوش استفاده می‌شود.
کیفیت و جنس پودر و الکترود مصرفی در این روش بسیار مهم و تعیین‌کننده است. به همین خاطر برای بهبود کیفیت جوش و البته محصول تولیدی تمرکز اصلی باید بر بهبود کیفیت و ترکیبات پودر و الکترود مصرفی باشد. هدف از این تغییرات کاهش زائده‌های جوشکاری، بهبود ظاهر جوش و خواص مکانیکی همچنین افزایش مقاومت دربرابر شکستگی و زنگ‌زدگی است. تمرکز اصلی تکنولوژی در این روش تولید لوله و پروفیل یا به عبارت دقیق‌تر جوشکاری بر اصلاح ترکیبات پودر و الکترود است تا به این شکل هم تولید گازهای گلخانه‌ای و هم زباله‌های خطرناک به حداقل برسد. به علاوه‌ی این که استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر و بازیافت ضایعات تولیدی در این روش از جمله مسائلی هستند که برای انجام آنها اقداماتی صورت گرفته است.
4. جوشکاری لیزری (Laser Welding)
در این روش از پرتو لیزر برای ذوب لبه ورق استفاده می‌شود. جوشکاری لیزر در مقایسه با سایر روش‌های جوشکاری مزایای زیادی دارد به عنوان مثال جوش با این روش بسیار دقیق‌تر است، با سرعت بالایی انجام می‌شود و اپراتور تسلط بیشتری به کل فرآیند آن دارد.
استفاده از لیزرهای پرقدرت از جمله مهم‌ترین تکنولوژی‌های مصرفی در این زمینه است. به کمک این لیزرها سرعت انجام جوشکاری به میزان چشم‌گیری افزایش پیدا می‌کند، عمق جوش بیشتر می‌شود، امکان جوشکاری قطعات ضخیم‌تر هم با آنها وجود دارد. جوشکاری لیزری ریموت که با نام جوش اسکنر هم شناخته می‌شود یکی از مناسب‌ترین و ساده‌ترین روش‌ها برای جوشکاری است. در این روش برای جهت‌یابی مسیر جوشکاری از آینه‌های اسکنر یا روبات‌ها استفاده می‌شود که گزینه مناسبی برای مواقعی است که جوشکاری پیچیده است یا به طور کلی نقطه مورد نظر برای جوشکاری در دسترس نیست.
جمع‌بندی
جدیدترین تکنولوژی‌ها در زمینه تولید لوله و پروفیل استیل را می‌توان به 6 گروه کلی تقسیم کرد. اول تکنیک‌های پیشرفته تولید، دوم سیستم‌های اتومات و روباتیک، سومین مورد فناوری‌های جدیدی است که برای جوشکاری از آن استفاده می‌کنند. چهارمین استفاده از مواد اولیه جدید، پنجمین استفاده سیستم‌های تحلیل داده و هوش مصنوعی و ششمین و آخرین مورد آن استفاده از انرژی پاک و پایدار است. با استفاده از این تکنولوژی‌ها، هم راندمان و کیفیت تولید افزایش پیدا می‌کند، هم کنترل تولیدکنندگان بر کیفیت تولید بیشتر است و هم تاثیرات منفی این صنعت بر محیط زیست به حداقل می‌رسد.
پرسش و پاسخ
تکنولوژی‌های نوین تولید لوله استیل چه تاثیری بر جایگاه این نوع لوله در آینده و به عنوان زیرساز و مواد اولیه تولید دارد؟
استفاده از این تکنولوژی‌ها با افزایش ماندگاری و فرآیندپذیری باعث بهبود عملکرد کلی این محصولات به عنوان زیرساز و ماده اولیه تولید می‌شود. علاوه بر آن محصولات تولیدی با این تکنولوژی‌ها سازگاری بیشتری با طبیعت خواهد داشت، در شرایط محیطی دشوار مقاوم‌تر از قبل خواهد بود و به این شکل زیرساخت‌ها به کمک آن پایدار و ماندگارتر می‌شود.
تکنولوژی‌های نوین تولید لوله استیل چطور صنایع مصرف‌کننده را تحت تاثیر قرار می‌دهد؟
به لطف این تکنولوژی‌ها عملکرد لوله بهبود پیدا می‌کند و درنتیجه کارایی بیشتری هم خواهد داشت. صنایع مصرف‌کننده می‌توانند از خاصیت ضدزنگی بی‌نظیری که به لطف این تکنولوژی‌ها در مقاطع به وجود می‌آید، کاهش زمان و هزینه تولید و سازگاری بیشتر آنها با محیط زیست به بهترین شکل استفاده کنند.
استفاده از تکنولوژی‌های نوین چه تاثیری بر قیمت لوله استیل دارد؟
استفاده از تکنولوژی با بهبود راندمان تولید، نوآوری در نوع مواد اولیه، حجم و مقیاس تولید و شرایط کلی صنعت می‌تواند قیمت لوله استیل را دچار نوسان کند. درحالی که تکنیک‌های جدید و اتوماسیون می‌تواند باعث کاهش قیمت‌ها بشود، در مقابل استفاده از مواد اولیه جدید می‌تواند افزایش قیمت‌ها را به دنبال داشته باشد.
مقالات در گروه صبا | نویسنده : سروناز خسروی راد | بروزرسانی : 2 تیر 1402
