لوله ها مقاطعی فولادی و توخالی با سطح مقطعی به شکل دایره هستند که در صنایع مختلف جهت لوله کشی های صنعتی و یا ساختمانی که اصطلاحا piping نامیده می شود، بسیار مورد استفاده قرار می گیرند. روش های متنوعی نظیر اکستروژن، جوشکاری و نیز روش اسپیرال به منظور تولید لوله های فولادی به کار برده می شوند. بر همین اساس، لوله هایی که به روش اسپیرال تولید می شوند را لوله اسپیرال می گویند.
لوله اسپیرال چیست ؟
لوله اسپیرال یک لوله فولادی با جوش مارپیچی است که از فولاد نواری یا صفحه ای به شکل مارپیچ ساخته شده است و از روش جوشکاری زیرپودری دو طرفه برای جوشکاری درزهای داخلی و خارجی آن استفاده می شود. استفاده از تکنولوژی پیشرفته جوشکاری زیر پودری دو طرفه می تواند به جوشکاری در بهترین موقعیت حاصل شود و درنتیجه لوله اسپیرال مستعد عیوبی مانند ناهماهنگی، انحراف جوش و نفوذ ناقص نیست و به راحتی می توان کیفیت جوش را در آن کنترل کرد.
با این حال، در مقایسه با لوله های درز جوش مستقیم و با همان طول، طول درز جوش 30 تا 100٪ افزایش می یابد و سرعت تولید هم پایین است. تولید لوله به روش اسپیرال این امکان را می دهد که تنها با تغییر زاویه شکل دهی، می توان انواع لوله فولادی با قطرهای مختلف را از فولاد نواری با عرض یکسان تولید کرد که تنظیم آن آسان است.
از آنجایی که لوله اسپیرال در پیچ و تاب های متوالی تشکیل می شود، طول آن محدود نمی شود و می توان طول آن را به دلخواه تنظیم کرد. شکل مارپیچی درز جوش به طور مساوی در محیط لوله اسپیرال توزیع شده است، بنابراین این لوله دارای دقت ابعادی بالا و استحکام قوی است. همچنین، به راحتی می توان مقیاس آن را تغییر داد که برای تولید لوله های کوچک و انواع لوله های مارپیچ بزرگ مناسب است. این نوع لوله در سیستم های اصلی خطوط لوله در سراسر جهان مورد استفاده قرار گرفته است و حتی ظرفیت فشاری مشابه با لوله درز مستقیم دارد.
استحکام لوله اسپیرال معمولاً بیشتر از لوله های دارای درز جوش مستقیم است. در طی فرآیند شکل دهی، صفحه فولادی به طور یکنواخت تغییر شکل می دهد، تنش پسماند کم است و سطح آن نیز بدون خش است. همچنین، انعطاف پذیری بیشتر در محدوده قطر و ضخامت دیواره، به ویژه در تولید لوله های با دیواره ضخیم با عیار بالا و نیز لوله های جدار ضخیم با کالیبر کوچک و متوسط، از ویژگی های مهم لوله اسپیرال می باشد.
انواع لوله اسپیرال
بر اساس مواد مورد استفاده در ساخت، دو نوع اصلی لوله اسپیرال وجود دارد که هر کدام برای برنامه های منحصر به فردی مناسب هستند:
لوله اسپیرال گالوانیزه
این نوع، رایج ترین نوع لوله اسپیرال است که سبک وزن بوده و مقرون به صرفه نیز می باشد. لوله اسپیرال گالوانیزه دارای روکشی از جنس عنصر روی است که از زنگ زدگی سطح آن جلوگیری می کند.ضمن اینکه این پوشش گالوانیزه را هم درون و هم بیرون آن می توان اعمال کرد.
لوله اسپیرال ضد زنگ
لوله های اسپیرال ساخته شده از فولاد ضد زنگ معمولاً برای شرایط خاص استفاده می شوند. به عنوان مثال، در جایی که لوله اسپیرال گالوانیزه ممکن است به دلیل قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی خاص خورده شود. دلیل استفاده از لوله اسپیرال ضد زنگ، مقاومت بالای فولاد ضد زنگ در برابر مواد شیمیایی خشن و خوردگی است.
کاربرد لوله اسپیرال
لوله های اسپیرال به دلیل برخورداری از برخی مزایا نسبت به لول های معمولی و دارای درز جوش طولی، کاربردهای فراوانی دارند. یکی از عوامل تفاوت های لوله درزدار و بدون درز کاربرد آنهاست. کاربرد گسترده لوله های اسپیرال به شرح زیر می باشند:
- لوله های اسپیرال از قابلیت عدم محدودیت در طول در هنگام تولید بهره می برند. در نتیجه امکان استفاده از لوله های بلند برای مصارف مختلف فراهم می شود.
- لوله های اسپیرال با عرض یکسان را می توان برای تولید لوله های فولادی با قطرهای مختلف، به ویژه برای تولید لوله های فولادی با قطر بزرگ با فولاد نواری باریک استفاده کرد. این مزیت امکان استفاده از لوله های اسپیرال با قطر بالا را در صنایع انتقال نفت و گاز میسر می گیرداند.
- به دلیل تولید به روش اسپیرال و جوشکاری مارپیچ، نشت هوای کمتری از این لوله ها اتفاق می افتد که آنها را برای انتقال انواع سیالات مناسب می گرداند.
- تحت شرایط فشار یکسان، جوش مارپیچی تحت فشار کمتری نسبت به درز مستقیم قرار می گیرد که 75 تا 90 درصد لوله جوش داده شده درز مستقیم است و بنابراین می تواند فشار زیادی را تحمل کند. همچنین، در مقایسه با لوله جوش داده شده درز مستقیم با همان قطر خارجی، ضخامت دیواره را می توان 10٪ تا 25٪ تحت فشار یکسان کاهش داد. در نتیجه استفاده از لوله های اسپیرال در صنایع پتروشیمی و آب و فاضلاب مورد توجه قرار می گیرد.
- لوله اسپیرال دارای دقت ابعادی بسیار مناسبی می باشد به گونه ای که تلرانس قطر آن بیش از 12/0 ٪ نیست و انحراف آن نیز کمتر از 1 در 2000 است. همچنین، بیضی بودن مقطع لوله اسپیرال کمتر از 1٪ است. بنابراین، به طور کلی، فرآیند اندازه و صاف کردن را می توان در تولید این لوله حذف کرد. دقت ابعادی بسیار خوب سبب کاربرد لوله اسپیرال در سازه های فلزی و پل سازی می شود.
- لوله های اسپیرال را می توان با فناوری تولید به طور مداوم، تولید کرد. بدین گونه که در تئوری، می‌توان لوله های فولادی بی‌نهایت بلند، با از دست دادن اندک برش سر و دم تولید کرد، که می‌تواند میزان استفاده از فلز را بین ۶ تا ۸ درصد بهبود بخشد. در نتیجه در صرف هزینه تولید و تهیه مواد اولیه آن صرفه جویی می شود.
- لوله اسپیرال در مقایسه با لوله جوش داده شده درز مستقیم، در عملیات انعطاف پذیر است و به راحتی می توان در حین نصب آن را تنظیم کرد. انعطاف بالای این لوله ها سبب استفاده از لوله های اسپیرال در تجهیزات گرمایشی می شود.
- لوله های اسپیرال سبک وزن هستند و برای تولید آنها به سرمایه اولیه کمی نیاز است. به طوری که می توان آن را به یک واحد سیار از نوع تریلر تبدیل کرد و لوله جوش داده شده را می توان مستقیماً در محل ساخت و ساز که در آن خط لوله گذاشته می شود تولید کرد. وزن سبک لوله های اسپیرال سبب استفاده از آنها در لوله کشی سازه های فلزی ای که نیاز به کنترل و کاهش وزن سازه در آنها ضروری است، می شود.
- لوله اسپیرال همچنین به لطف ساختار مارپیچی لوله، دارای مفیدترین خواص برای جلوگیری از ترک در حال رشد می باشد. به دلیل این مزایا، لوله های جوشی مارپیچی در کاربردهای بسیار متنوعی مورد استفاده قرار می گیرند.
مشخصات فنی لوله اسپیرال
لوله های اسپیرال برای کاربرد به عنوان لوله های آبرسانی از استاندارد AWWA-C200 و نیز به عنوان لوله های انتقال نفت و گاز از استانداردهای API-5l ، IPS-MPI190 و PLD III تبعیت می کنند. قیمت انواع لوله را پس از انتخاب نوع لوله مد نظر خود ببینید. همچنین لوله های اسپیرال معمولا در طول های 6 تا 12 متر تولید شده که شامل سایزهای 5 تا 120 اینچ می شوند.
ضخامت دیواره نیز در این لوله ها بین 5 تا 25 میلی متر می باشد. این نوع لوله ها عموما از جنس فولاد ساخته می شوند که شامل فولاد ساده کربنی و فولاد آلیاژی می شود. بر همین اساس، دو نوع لوله های اسپیرال ضد زنگ و گالوانیزه تعریف می شوند. همچنین، لوله اسپیرال آلومینیومی نیز می تواند به درخواست مشتریان تولید شود.
فرآیند تولید لوله اسپیرال
لوله های اسپیرال به دو روش تک مرحله ای و دو مرحله ای تولید می شوند. تا قبل از انجام جوشکاری نهایی، این دو مرحله روندی یکسان شامل جوش دادن ورق های فولادی و خم کردن لبه ها بوده و تفاوت این دو روش در مرحله جوشکاری به روش زیرپودری بوده که سبب افزوده شدن یک گام اضافی به تولید لوله اسپیرال به روش تک مرحله ای می شود و فرآیند را دو مرحله ای می کند.
روش تک مرحله ای
فرآیند تولید این محصول به روش تک مرحله ای شامل شکل دهی ورق هایی فولادی به روش نورد سرد بوده که در ادامه، ورق ها به یکدیگر جوش داده می شوند. پس از آن با خم کردن لبه ورق های جوش داده شده، از ایجاد برآمدگی هایی که امکان پرسکاری آنها ممکن نمی باشد، جلوگیری می شود. سپس به دنبال آن، یک فرآیند جوشکاری قوس زیرپودری انجام می‌شود که منجر به تولید لوله های اسپیرال در یک فرآیند واحد و پیوسته می‌شود. در انتها نیز لوله اسپیرال در اندازه مورد نظر برش داده می شود.
روش دو مرحله ای
در تولید لوله اسپیرال به صورت دو مرحله ای قسمت های درونی و بیرونی لوله به صورت همزمان توسط جوشکاری زیرپودری جوش داده می شوند. این روش هم دارای پیچیدگی بیشتر و هم نیازمند صرف زمان بیشتری نسبت به روش تک مرحله ای می باشد.
در انتها نیز لوله هایی که به هر دو روش تولید می شوند مراحل انجام ماشینکاری و تست های کنترل کیفیت را طی می کنند تا اضافات ناشی از جوش رفع و سطح خارجی لوله صاف و یکدست شده و عیوب درونی ناشی از جوشکاری نیز شناخته شوند.
جمع بندی
لوله اسپیرال نوعی لوله فولادی بوده که با توجه به نحوه تولید آن که انجام جوشکاری به صورت مارپیچ می باشد، به این نام معروف است. این لوله ها به دو روش تک مرحله ای و دو مرحله ای تولید می شوند که انجام جوشکاری زیرپودری به صورت همزمان در هر دو سمت لوله، تفاوت این دو روش را رقم می زند. لوله های اسپیرال به سبب مزایای مهمی از جمله طول زیاد، قطر بالا، دقت ابعادی مناسب، نشت هوای کمتر نسبت به لوله های دارای درز جوش مستقیم و نیز بهبود خواص مکانیکی در آنها، در کاربردهایی نظیر صنایع نفت و گاز، آب و فاضلاب و ساخت سازه های فلزی مورد استفاده قرار می گیرند.
