لوله بدون درز | مشخصات، سایز، کاربرد و مزایا

لوله بدون درز یکی از انواع مهم لوله ها هستند. لوله‌های فولادی، تیوب‌های بلند و توخالی هستند که عمدتاً برای انتقال محصولات از یک مکان به مکان دیگر استفاده می‌شوند. آنها عمدتاً با دو روش ساخت مختلف، تولید می شوند که به صورت لوله درز دار یا لوله بدون درز (که به آن لوله مانسمان یا لوله مانیسمان نیز گفته می‌شود) روانه بازار می‌گردد.

در هر دو روش تولید، فولاد خام ابتدا به شکل اولیه کارپذیر (بیلت داغ یا نوار مسطح) ریخته می شود. سپس با کشش شمش فولادی داغ به بیرون، لوله بدون درز یا با فشار دادن لبه‌های نوار فولادی مسطح به هم و مهر و موم کردن آنها با جوش، به لوله تبدیل می‌شود. در ادامه به روش‌های مختلف تولید لوله بدون درز، کاربردها و مزایای آن می پردازیم.

* لوله بدون درز و فرآیند سنبه‌کاری (Mandrel Mill)

در فرآیند سنبه‌کاری، یک بیلت فولادی گرد مورد استفاده قرار می‌گیرد. بیلت در یک کوره دوار شارژ می‌شود و پس از خارج شدن شمش از کوره دوار، یک سوراخ کوچک در انتهای آن ایجاد می‌شود. این فرورفتگی به عنوان نقطه شروع برای کمک به سوراخ کردن چرخشی عمل می کند.

سوراخ کردن چرخشی یک فرآیند نورد بسیار سریع و پویا است که بیلت از قبل گرم شده را با سرعت بالا بین دو رول بشکه‌ای شکل می چرخاند. نورد متقاطع باعث ایجاد تنش‌های کششی بالا در مرکز بیلت می‌شود. طراحی رول‌های سوراخ کننده باعث می‌شود که فلز در امتداد رول و روی یک نقطه سوراخ کننده هنگام خروج از فرآیند حرکت داشته باشد.

نقطه سوراخ کننده یک ابزار آلیاژی با دمای بالا و خنک‌ شونده با آب است که به‌منظور حرکت  فلز روی آن به‌عنوان یک پوسته لوله از فرآیند چرخشی طراحی شده است. هنگامی که پوسته لوله سوراخ شده تولید شد، بلافاصله به سنبه‌کاری شناور منتقل می‌شود. دستگاه سنبه‌کاری شناور شامل هشت پایه نورد با استفاده از ۱۶ رول و مجموعه‌ای از میله‌های سنبه است.

این میله‌های سنبه در پوسته لوله سوراخ شده وارد می‌شوند و سپس به سنبه‌کاری منتقل شده و به یک پوسته لوله با اندازه متوسط ​​نورد می‌شوند. مکانیسم نورد کردن پوسته لوله از طریق سنبه‌کاری با میله سنبه به عنوان یک کنترل برای ایجاد یک قطر خارجی استاندارد و یک ضخامت دیواره کنترل‌شده، بر اساس ابعاد حاصل از مجموعه میله سنبه عمل می‌کند.

جداول استاندارد لوله های فولادی بدون درز را اینجا مطالعه کنید.

* فرآیند تولید لوله بدون درز با دستگاه نورد مانسمان (Mannesmann plug mill)

فرآیند تولید لوله بدون درز با دستگاه نورد مانسمان مشابه فرآیند  نورد سنبه‌ای است، با این تفاوت  که سنبه با پلاگین نورد جایگزین می‌شود. در فرآیندفرآیند تولید لوله بدون درز با دستگاه نورد مانسمان از بیلت گرد استفاده می‌شود. بیلت گرد ابتدا به طور یکنواخت در کوره  دوار گرم شده و سپس سوراخ می‌شود.

بیلت‌های گرد توسط یک سوراخ کننده متقاطع سوراخ می شود. سوراخ‌کننده، شمش را روی دوشاخ فشار می‌دهد تا سوراخ شود و سپس بیلت را بین رول و دوشاخه می‌غلتاند. بیلت سوراخ شده یا لوله توخالی سپس با نورد (گرم یا سرد) تغییر ضخامت می‌دهد تا قطر خارجی مشخص شده و ضخامت دیواره به دست آید. این روش سرعت تولید بالایی دارد و عمدتاً برای تولید فولاد کربنی و لوله های فولادی کم آلیاژ مناسب است.

این فرآیند برای ساخت لوله های بدون درز با اندازه های بزرگتر، معمولاً ۶ تا ۱۶ اینچ (۱۵۰ تا ۴۰۰ میلی متر) قطر استفاده می شود. برای اطمینان از گرد بودن، برای هر عبور از نورد مانسمان، لوله تا ۹۰ درجه می‌چرخد. سپس لوله از میان نورد چرخان و نورد کاهنده عبور داده می‌شود تا ضخامت دیواره یکنواخت شده و ابعاد نهایی تولید شود. سپس لوله قبل از عملیات حرارتی، صاف کردن نهایی، بازرسی و آزمایش هیدرواستاتیک به طول بریده می‌شود.

* تولید لوله بدون درز به روش اکستروژن (Extrusion)

اکستروژن یکی از فرآیندهای شکل‌دهی فلز است که در آن به یک قطعه کار، معمولاً یک بیلت گرد، نیرو وارد می‌شود تا از داخل قالبی با سطح مقطع کوچک‌تر حرکت کرده و قطعه کار به سطح مقطع جدید شکل می‌گیرد. طول قسمت اکسترود شده بستگی به مقدار متریال در قطعه کار و پروفیل اکسترود شده دارد.

مقاطع متعددی با این روش ساخته می شود. لوله‌ها را می‌توان مستقیماً با استفاده از سنبه متصل به بلوک مضنوعی اکسترود کرد. حفره ای به موازات محوری که سنبه بر روی آن نیرو وارد می کند تا اکستروژن را تشکیل دهد، از داخل قطعه کار ایجاد می شود. سنبه در این سوراخ فیت شده است.

هنگامی که عملیات شروع می شود، سنبه به سمت جلو هدایت می‌شود. فلز اکسترود شده بین سنبه و سطوح قالب حرکت می‌کند. پروفایل داخلی اکستروژن فلزی با سنبه تشکیل می شود، در حالی که پروفایل بیرونی توسط قالب اکسترود شکل می‌گیرد. به طور کلی در روش اکستروژن از یک دستگاه سوراخ کننده برای سوراخ کردن یک لوله یا شمش فولادی استفاده می‌شود و سپس توسط یک اکسترودر آن را به یک لوله فولادی اکسترود می‌کند. این روش نسبت به روش نورد متقاطع کارایی کمتری دارد و برای تولید لوله فولادی آلیاژی با مقاومت بالا مناسب است.

* کاربردها و مزایای لوله‌های بدون درز

لوله های بدون درز بسیار متنوع هستند و بنابراین می توان آنها را در طیف وسیعی از کاربردها یافت. این کاربردها عمدتا صنایع نفت و گاز، پالایشگاه، پتروشیمی،صنایع شیمیایی، کودهای شیمیایی، برق و خودروسازی است. لوله فولادی بدون درز به طور عمده در حمل و نقل سیالاتی مانند آب، گاز طبیعی، زباله و هوا استفاده می‌شوند. همچنین در بسیاری از محیط‌های پرفشار و دارای خورندگی بالا مثل یاتاقان‌ها، موقعیت‌های مکانیکی و سازه‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرند. از جمله مزایای لوله‌ بدون درز می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• استحکام: لوله‌های مانسمان یا مانیسمان، بدون درز هستند. این بدان معنی است که احتمال بروز درز ضعیف از بین می رود و بنابراین لوله بدون درز معمولاً می تواند ۲۰٪ فشار کاری بیشتری نسبت به لوله های جوش داده شده با درجه و اندازه مواد مشابه تحمل کند. استحکام احتمالاً مهمترین مزیت استفاده از لوله بدون درز است.
• مقاومت: توانایی تحمل مقاومت بالاتر یکی دیگر از مزایای لوله بدون درز است. این به این دلیل است که در لوله بدون درز احتمال بسیار کمی برای ایجاد ناخالصی‌ها و عیوب وجود دارد زیرا ناخالصی‌ها و عیوب به طور معمول در امتداد خط جوش ایجاد می‌شوند.
• تست کمتر: نداشتن جوش به این معنی است که لوله های بدون درز به اندازه نمونه های جوش داده شده خود نیازی به آزمایش یکپارچگی دقیق ندارند.
• عملیات حرارتی کمتر: برخی از لوله های بدون درز پس از ساخت نیازی به عملیات حرارتی ندارند زیرا در طول فرآیند سخت می‌شوند.

* تلرانس ابعادی در لوله‌های بدون درز

در مورد تلرانس وزنی، برای لوله NPS 12 (DN300، ۳۲۳.۸ میلی متر) و پایین تر از آن، وزن می‌تواند باید بین -۳.۵٪ / +۱۰٪ تلرانس داشته باشد. برای لوله های بالای NPS 12 (DN300، ۳۲۳.۸ میلی متر)، وزن باید بین -۵٪ / +۱۰٪ باشد. لوله NPS 4 (DN100، ۱۱۴.۳ میلی متر) و کوچکتر ممکن است در موارد مختلف وزن شود.

لوله در اندازه‌های بزرگتر از NPS 4 باید جداگانه وزن شود. در مورد تلرانس کمیت، به طور معمول تلرانس -۱۰٪ تا +۱۰٪ قابل قبول است. در مورد تلرانس طولی نیز برای لوله و تیوب بدون درز، اگر طول برش مشخصی سفارش داده شود، طول باید بین -۰ میلی متر / + ۶ میلی متر باشد.

تلرانس ابعاد لوله فولادی بدون درز

نوع لوله	سایز لوله(mm)	تلرانس
نورد گرم	OD	<50	±۰.50mm
≥۵۰	±۱%
WT	<4	±۱۲.۵%
≥۴-۲۰	+۱۵%, -۱۲.۵%
>20	±۱۲.۵%
کشش سرد	OD	۶-۱۰	±۰.20mm
۱۰-۳۰	±۰.40mm
۳۰-۵۰	±۰.۴۵
>50	±۱%
WT	<1	±۰.15mm
>1-3	+ ۱۵%, – ۱۰%
>3	+ ۱۲.۵%, – ۱۰%