تفاوت لوله درزدار و بدون درز


1399/4/1



مشخصات لوله درزدار و بدون درز

لوله درزدار (لوله مانیسمان) و لوله بدون درز دو نوع کلی از انواع لوله های فولادی هستند. روش تولید لوله بدون درز (مانیسمان ) با روش تولید لوله درزدار متفاوت است. هرکدام از این لوله ها بسته به روش تولید ، دارای مشخصاتی است که آن را برای شرایطی خاص مناسب می‌سازد. در ادامه این بخش، ابتدا با مشخصات لوله مانیسمان و سپس با لوله سیاه درزدار آشنا شده شده و در نهایت به بررسی تفاوته لوله سیاه درزدار و بدون درز می‌پردازیم.

 

لوله مانیسمان چیست؟

لوله فولادی بدون درز، (Seamless steel pipe( از یک قطعه فلز ساخته شده است و هیچ گونه اتصالی روی سطح آن وجود ندارد. این لولهها از طریق نورد گرم، نورد سرد، کشش سرد، اکستروژن و موارد مشابه ساخته میشوند. بر اساس شکل سطح مقطع، این لوله‌ها به دو نوع گرد و نامنظم تقسیم میشوند. لوله‌های با سطح مقطع خاص دارای اشکال پیچیده متنوعی همچون مربع، بیضی، مثلثی، شش ضلعی، ستارهای و بالدار میباشد. حداکثر قطر آن 650 میلی متر و حداقل قطر آن 0.3 میلی متر است. با توجه به کاربردهای مختلف، این لولهها دارای دیوارهی ضخیم و نازک میباشند. همچنین، این لولهها عمدتاً به عنوان لوله حفاری نفتی، لولههای ترک برای صنایع پتروشیمی، لولههای دیگ بخار، لولههای بلبرینگ و لولههای فولادی با ساختار دقیق برای خودروها، تراکتورها و هواپیمایی استفاده میشود. عملکرد لوله بدون درز، به خصوص ظرفیت تحمل آن، نسبت به فولاد معمولی بسیار بهبود یافته است. این لوله اغلب برای دستگاههای دارای ولتاژ بالا مانند تجهیزات هیدرولیک و اتصالات لوله کشی استفاده میشود. لازم به ذکر است که محل درزها در لولههای فولادی درزدار، اتصالات ضعیفی دارد، همچنین کیفیت جوش، بر عملکرد کلی عوامل اصلی تأثیر دارد.

 

لوله بدون درز

 

 

لوله مانیسمان، از فولادهای کربنی معمولی، فولادهای کم آلیاژ یا فولادهای آلیاژی با بالاترین بازده، نورد شده و عمدتا به عنوان لوله یا قطعات ساختاری برای انتقال مایعات مورد استفاده قرار میگیرند.

این لوله بر اساس نحوه استفاده بر حسب عوامل زیر دسته بندی میشود:

  1.  ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی
  2. عملکرد مکانیکی
  3. تست فشار آب.

روش تولید لوله مانیسمان

در روش تولید لوله بدون درز به مکانیسمی نیاز است که در داخل شمش فولادی یک حفره ایجاد کند. امروزه، نورد کردن و چرخش پر سروصدا رایجترین روش برای تولید لولههای فولادی بدون درز است. این فرایند با یک میلگرد فولادی شروع میشود که گرم میشود ، سپس سوراخ میشود و کار میکند. این میله ساخته شده است تا به دور یک مته بچرخد و یک ورق توخالی شکل بگیرد. در حالی که طول ورق فولادی در حال افزایش است، قسمت داخلی لوله با یک سنبه یا درپوش ثابت نگه داشته میشود. سایز لوله فولادی با اندازه گیری قطر بیرونی به دست میآید.

کاربرد لوله مانیسمان

هدف اصلی ساخت لولههای بدون درز، استفاده از آنها در دیگهای بخار، انرژی شیمیایی، زمین شناسی و صنایع نفتی است.

این لوله، دارای سطح مقطع عرضی توخالی بوده و به عنوان خط لوله برای حمل مقادیر زیاد مایعات، از قبیل نفت، گاز طبیعی، گاز، آب و برخی مواد جامد استفاده میشود. این لولههای فولادی در مقایسه با فولاد جامد مانند میلگرد فولادی، در هنگام قرار گرفتن در برابر همان استحکام خمشی و پیچشی، وزن کمتری دارند و مقرون به صرفهترین فولاد در بین فولادهای با سطح مقطع عرضی میباشند.

به طور گسترده ای در تولید قطعات سازهای و قطعات مکانیکی مانند لوله حفاری روغن، میل لنگ اتومبیل، اسکلت دوچرخه و داربست فولادی مورد استفاده در ساخت و ساز و غیره کاربرد دارد. ساخت قطعات حلقهای با استفاده از لولههای فولادی میتواند منجر به بهبود استفاده از مواد، سهولت فرآیند تولید، صرفه جویی در مواد و ساعات کاری که صرف تولید لولههای فولادی شده است؛ گردد.

 

لوله فولادی درزدار چیست؟

لوله فولادی درزدار )Welded steel pipe( ، لولهای فولادی است که با جوشکاری فولاد پس از رول شدن ساخته میشود. طول این لوله عموماً 6 متر است. فرآیند تولید  این لولهها، ساده و دارای راندمان تولید بالا، خواص متنوع و سرمایه گذاری در تجهیزات میباشد. اما استحکام کلی آن پایینتر از لوله فولادی بدون درز است.

ورقهای مورد استفاده در این لولهها، صفحات یا نوارهای فولادی هستند که به دلیل فرایندهای مختلف جوشکاری، در کورهها، لولههای الکتریکی (جوشکاری مقاومتی) و لولههای قوس اتوماتیک دسته بندی میشوند. به دلیل روشهای مختلف جوشکاری، به دو نوع تقسیم میشود: لوله درزدار مستقیم (straight seam welded pipe) و لوله درزدار مارپیچی (spiral welded pipe). زیرا شکل نهایی این لوله، مدور و یا به صورت مربع ، مسطح و غیره میباشد.

روش تولید لوله سیاه درزدار

روند تولید این لوله، با رول کردن یک سیم پیچ فولادی بر حسب ضخامت مورد نظر آغاز میشود؛ و پس از آن  نوار را مطابق با عرض مورد نظر برش میدهند.

 

لوله درزدار

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

این لوله با حرکت دادن سیم پیچ از طریق یک سری غلتکها شکل میگیرد و پس از آن درزهای لوله در یک محیط شیمیایی جوش داده میشود. سپس از نورد برای فورج و آهنگری درز جوش داده شده و از فرآیند عملیات حرارتی برای به پایان رساندن آن استفاده میشود. در صورت لزوم میتوان لوله های درزدار را بر روی سنبه و زمین کشید تا درز جوش داده شده را صاف کرده و دیدن آن با چشم غیر مسلح، تقریبا غیرممکن شود.

از آنجا که در ساخت این لوله به حداقل کشش و آنیل نیاز است، هزینه این لوله فولادی کشیده شده میتواند ارزانتر از لوله فولادی بدون درز باشد و به طور معمول میتوان آن را سریعتر تهیه کرد.

 

تفاوت لوله سیاه درزدار و بدون درز

فشار کاری ASME ( انجمن مهندسان مکانیک آمریکا) لوله فولادی بدون درز در مقایسه با لوله فولادی درزدار، با همان مواد و اندازه، به دلیل عدم داشتن درز جوش، 20٪ بیشتر است. در لوله فولادی درزدار و کشیده شده نیز، درز قابل مشاهدهای وجود دارد که ممکن است برای کاربران نهایی نگران کننده باشد.

یکی دیگر از مزایای این لوله، این است که میتواند مقاومت به خوردگی بالایی را ارائه دهد؛ زیرا پتانسیل کمی برای ناخالصیها دارد. در لولههای فولادی درزدار، احتمال بروز عیوب و اختلاف در چکش خواری و انعطاف پذیری در محلهای درز وجود دارد، که استفاده از لوله فولادی بدون درز از این مشکل جلوگیری میکند. این لوله، بر خلاف لولههای درزدار، به تست جوش و درستی آن نیاز ندارند. بنابراین، اغلب برای کاربردهای بحرانی مناسبتر میباشد.

فرایند قالب گیری:

1 . لولههای فولادی درزدار جوش داده میشود، توسط نوار استیل باریک فولاد برش داده میشود، و سپس با قالبگیری سرد، به یک شکل لولهای پیچیده میشود. ابتدا جوشکاری مخصوص و سپس جوش درز لوله انجام میشود. محل جوش بیرونی کاملا پولیش و صیقل داده میشود؛ تا در انتها، هیچ برآمدگی روی آن وجود نداشته باشد.

2 . لوله فولادی بدون درز، از طریق کشش گرم قالب استوانهای انجام میشود، بنابراین نمیتوانید هیچ درزی را در آن ببینید.

تفاوت ظاهری:

ماده اولیه لوله فولادی بدون درز، شمش فولادی (billet) میباشد. عیوب سطح بیرونی شمش با فرآیند نورد گرم از بین نمیرود ، تنها پس از اتمام ساخت محصول پولیش میشود و جلا مییابد. لازم به ذکر است که در روند کاهش دیواره، این عیب فقط میتواند تا حدی از بین برود.

مواد اولیه لوله فولادی درزدار، کویل نورد گرم میباشد، کیفیت سطح کویل، معیار کیفیت سطح لوله است؛ و قابلیت کنترل آسان دارد. لازم به ذکر است که سطح کویل نورد گرم، از کیفیت بالایی برخوردار است. بنابراین، کیفیت سطح لوله فولادی درزدار، بسیار بهتر از لوله فولادی بدون درز است.

 

کارایی و کاربرد:

لوله فولادی بدون درز، از گنجایش فشار بهتری برخوردار است، استحکام این لوله، بالاتر از لوله فولادی درزدار ERW است. بنابراین، به طور گستردهای در تجهیزات فشار قوی و صنایع حرارتی و دیگ بخار کاربرد دارد. معمولا وجود درز جوش در لوله فولادی درزدار، یک نقطه ضعف به حساب می آید و کیفیت آن بر عملکرد کلی تأثیر می گذارد.

به طور کلی، لولههای فولادی درزدار میتوانند 20٪ فشار کار کمتری نسبت به لولههای بدون درز تحمل کنند. پس این یک عامل اصلی است که چرا مردم به دنبال لولههای بدون درز فولادی میروند. در حقیقت، تمام خطوط لوله صنعتی فقط با این لوله انجام میشوند زیرا لوله ها تحت فشار شدید حرارتی، شیمیایی و مکانیکی قرار دارند. در صنایع هوا و فضا، خودرو و الکترونیک که بودجه نسبتاً کمی دارند، و فشار کار بیشتری بر روی  لولهها اعمال می شود؛ لوله های درزدار توصیه میشوند.

 

جوشکاری:

این دو لوله، در ترکیب شیمیایی تفاوت خاصی دارند. تولید اجزای فولادی بدون درز، فقط با مقررات اصلی astm انجام میشود. این لوله، باید با ترکیب شیمیایی مناسب برای جوشکاری تولید شود. به عنوان مثال، سیلیکون، گوگرد، منگنز، اکسیژن و مثلث فریت و سایر عناصر را میتوان با نسبت معینی مخلوط کرد تا در فرآیند جوشکاری، انتقال حرارت جوش آسان شود، به طوری که به تمامی درزها نفوذ کند. عدم وجود ترکیبات شیمیایی فوق در لوله بدون درز، در فرآیند جوشکاری؛ عوامل مختلف ناپایداری را ایجاد میکند که درنتیجه جوشکاری را سخت و غیر قابل نفوذ میکند.

 

اندازه دانه:

معمولاً اندازه دانه فلز وابسته به دمای عملیات حرارتی میباشد و در یک زمان با درجه حرارت معین، اندازهها با هم برابر میباشد. بنابراین، اندازه دانه در این دو لوله فولادی آنیل شده یکسان است. اندازه دانه در لوله شکافدار، با حداقل عملیات سرد کردن، کوچکتر از فولاد درزدار میباشد؛ در غیر این صورت اندازه دانه در هر دو یکسان است. اکثر تولید کنندگان لولههای فولادی بدون درز در چین ، اندازه اصلی لوله را حداکثر 20 اینچ، 508 میلی متر تولید میکنند. در برخی جاهای دیگر به دلیل محدودیت تجهیزات، معمولاً کمتر از 16 اینچ، 406.4 میلی متر میباشد. و اگر مشتری مایل است این لوله را بیش از اندازههای بالا خریداری کند، از ماشینکاری با انبساط گرم استفاده میشود. اما معمولاً کیفیت این نوع لوله را نمیتوان با کیفیت لوله بدون درز اصلی مقایسه کرد.

در مقابل، لولههای درزدار این محدودیتها را ندارند، اندازههای موجود از 1-1/2 inch تا 100 اینچ در دسترس است.

 

استحکام:

 استحکام لوله، به ترکیب آلیاژ بستگی دارد. اگر ترکیب آلیاژ و عملیات حرارتی در هر دو لوله یکسان باشد؛ در اصل از نظر استحکام نیز یکسان هستند. پس از تست کششی و آزمایش لرزش سه بعدی، در لولههای جوش خورده، تقریباً به طور انحصاری و در مکانی دور از محل جوش یا مناطق گرم شده، یک شکاف اتفاق میافتد. این امر، به این دلیل است که ناخالصیهای جوش، کمتر و میزان نیتروژن بیشتر است؛ و بنابراین مقاومت جوش در سایر قسمتها بهتر است.  انجمن مخازن تحت فشار و دیگ بخار  ASME، براین باور است که اگرچه یک لوله شکافدار تنها میتواند 85٪ از فشار مجاز را تحمل کند، اما امروزه عمدتا به دلیل جمع آوری اطلاعات در تجهیزات جوشکاری در حال استفاده، بهبود یافته است.

 

مقاومت در برابر خوردگی:

 مقاومت در برابر خوردگی، خوب یا بد نیز بسته به ترکیب آلیاژ متفاوت است.  این دو لوله با همان ترکیب شیمیایی و عملیات حرارتی،  مقاومت در برابر خوردگی یکسانی دارند. ASTM با ارائه تست تکمیلی می تواند ثابت کند مقاومت در برابر خوردگی جوش (درز؟) برابر یا بهتر از فلز جوش داده شده است. عملیات حرارتی پس از جوشکاری برای لوله درزدار ناقص در محیط کلرید اسیدی، باعث تسریع خوردگی میشود. در واقع، محیط آنها چندان بد نیست و فقط به تست خوردگی نیاز دارد.

 

 خمش و انبساط :

گسترش جوشکاری در آزمایشهای زیر با تأیید ASTM مشخص میشود: ابتدا 45 درجه و سپس 90 درجه خم شود و بعد در امتداد جوش لوله درزدار صاف شود و مراحل فوق دوباره تکرار شود. سپس طوری چرخانده شود؛ که قطر خم، بیشتر از 180 درجه باشد. استانداردهای کیفیت جوش اتخاذ شده توسط پارگی یا جدایی بین دانهای، در مورد بزرگنمایی 40 برابر مجاز نیست. شعاع خمش لوله با ترکیب آلیاژ، حداقل شعاع خم برای d2 کنترل میشود. جوشکاری درز در شرایط خنثی یا حالت فشرده انجام میشود. علاوه بر این ، برای کاهش سختی لوله، باید آن را آنیل کرد و از این طریق، عملکرد خمش را بهبود بخشید.

 

هزینه و قیمت:

به دلیل قیمت مواد اولیه ، تجهیزات و فرآیندهای تولیدی معمولاً قیمت لوله مانیسمان ، بیشتر از لوله های فولادی درزدار است. اما گاهی اوقات با فشار بازار، لوله درزدار گرانتر است. بنابراین اگر با این وضعیت روبرو شدید، از خرید لوله مانیسمان با همان ابعاد دریغ نکنید.

 

قطر و ضخامت دیواره:

ضخامت و قطر لولههای کوچک با دیواره نازک، ترجیحا با فرایند جوشکاری انجام میشود. ضخامت و قطر لوله بزرگ با دیوار ضخیم، به بهترین وجه با روش قالب زنی ساخته میشود.

 

بنابراین:

  • از آنجا که یک لوله بدون درز اندازه های ایمنی بیشتری را ارائه میدهد، از یک لوله درزدار گرانتر است.
  • طول لوله فولادی بدون درز نسبتاً کوتاه است، در حالی که میتوان لولههای درزدار را با طول زیاد تولید کرد.
  • لوله مانیسمان معمولاً هیچ نشانهای از خوردگی را نشان نمیدهد تا زمانی که در معرض محیطی بسیار خورنده قرار گیرد، در حالی که منطقه جوش در لوله درزدار بسیار در معرض حملات خوردگی است.
  • منطقه جوش داده شده به عنوان یک منطقه ناهمگن در نظر گرفته میشود، بنابراین دارای خاصیت انعطاف پذیری متفاوت و مقاومت در برابر خوردگی کمتر و همچنین تغییرات ابعادی بیشتر است.
  • لوله استیل بدون درز، مشکلات این چنینی را از بین برده و در نتیجه از مقاومت در برابر خوردگی بالایی برخوردار است.

 

تهیه شده توسط تیم تولید محتوای فولاد ایرانیان

Top
لوگو ساماندهی