لوله و سیستم های لوله کشی
لوله قطعه ای استوانه ای شکل و توخالی است که در سیستم های لوله کشی به منظور انتقال مایعات، گازها و گاهاً جامدات کاربرد دارد. لوله های فولادی امروزه از پرکاربردترین لوله های مورد استفاده در سیستم های لوله کشی صنعتی هستند. در واقع این لوله ها به خاطر استحکام بالا، مقاومت در برابر گرما و همچنین مقاومت نسبی که در برابر خوردگی دارند، یکی از بهترین گزینه ها در ساخت سیستم های لوله کشی در فرآیندهای صنعتی و پالایشگاهی هستند . انواع مختلفی از لوله های فولادی در سیستم های لوله کشی صنعتی و فرآیندی، پالایشگاهها، کارخانه های پتروشیمی، خطوط انتقال نفت و گاز، سیستم های انتقال آب، سیستم های تأسیساتی، صنایع بویلر سازی، تهویه مطبوع و… مورد استفاده قرار می گیرند.
انواع فولادها با ترکیب شیمیایی مختلف و در نتیجه خواص فیزیکی و مکانیکی متفاوت در ساخت لوله های فولادی به کار گرفته می شوند. نوع فولاد به کار گرفته شده در ساخت این لوله ها معمولاً زمینه های کاربردی و شرایط سرویسی که لوله برای آن انتخاب میشود را تعیین میکند، به همین دلیل همواره در فرآیند طراحی و ساخت سیستم های لوله کشی صنعتی اولین و مهمترین مرحله طراحی، انتخاب جنس مناسب برای لوله ها و سایر تجهیزات لوله کشی است.
در واقع تحقیقات زیادی در سالهای گذشته برای توسعه فولادهای به کار رفته در طراحی سیستم های لوله کشی و ساخت آنها صورت گرفته است. اطلاعات جمع آوری شده به این نتیجه منتهی شده است که اگر مشخصات فنی و جنس و خواص فیزیکی و شیمیایی لوله ها و تجهیزات مورد استفاده در سیستم لوله کشی به دقت مورد توجه قرار گیرد.
کاربردهای لوله فولادی
لوله های فولادی برای ساخت انواع لوله های زیر بسیار کاربرد دارند:
- لوله های فولادی انتقال آب
- لوله فاضلاب
- لوله های مشبک جدار چاه (لوله های کور)
- لوله های تاسیسات ساختمانی
- لوله های پتروشیمی
- لوله داربست فلزی
- لوله های انتقال نفت و گاز
لوله های فولادی متداول ترین نوع لوله مورد استفاده در سیستم های آب رسانی هستند. این مقاطع همچنین در ایجاد خطوط لوله های گاز طبیعی و سیستم فاضلاب مورد استفاده قرار می گیرند. استحکام بالا و مقاومت شدید در برابر صدمات ناشی از خطاهای انسانی، ریشه درختان و شرایط آب و هوایی وخیم، این مقاطع را به گزینه ای ایده آل برای اکثر سیستم های تأمین آب و فاضلاب تبدیل می کند. این دو ویژگی همچنین باعث می شود این نوع لوله ها برخلاف وجود شوک، فشار و لرزش، سال ها در زیر زمین دوام بیاورند. علاوه بر این، مقاومت بالای فولاد نسبت به سایر فلزات در برابر زنگ زدگی و خوردگی، باعث شده است لوله های فولادی یک انتخاب عالی برای سیستم های تأمین آب و فاضلاب باشد.
بسیاری از پیمانکاران و شرکت های ساختمانی اکنون از لوله های فولادی در فونداسیون ساختمان و سیستم های قاب دار (framing systems) استفاده می کنند. از این نوع لوله ها همچنین در ساخت نرده پلکان، تیر، حصارکشی، داربست، لوله های دودکش، لوله های اگزوز و سازه های موقتی استفاده می شود. دوام و استحکام لوله های فولادی، آن ها را به گزینه ای عالی برای محافظت از خطوط حساس مانند تأسیسات زیرزمینی و شاه لوله های آب (لوله های زیرزمینی که وظیفه انتقال آب را به منازل دارند)، تبدیل کرده است. لوله های فولادی بهترین گزینه برای لوله های آب گرم و لوله های انتقال گاز هستند.
انواع لوله فولادی
روش های مختلفی برای تولید لوله های فولادی وجود دارد. معمولاً این لوله ها طبق روشی که برای تولید آنها به کار گرفته میشود به دو دسته کلی لوله فولادی درزدار یا جوشی ( Welded ) و لوله فولادی بدون درز یا لوله مانیسمان (Seamless) تقسیم میشوند.
لوله های فولادی بدون درز SEAMLESS
این لوله ها معمولاً به روش سنبه کاری چرخشی از شمش های گرد گداخته تولید می شوند و هیچگونه درز جوشی بر روی بدنه آنها وجود ندارد. لوله هــاى بدون درز بــراى کاربردهاى مختلــف درصنعت به خصوص در مواقعى که فشار بالا در سیســتم بکار گرفته شــده باشــد استفاده می شود در صنایعى مانند نفت و گاز و پتروشیمی ســاخت مخازن تحت فشار، بویلرها و مدارهاى هیدرولیکى بکار گرفته میشود. از مهمترین محدودیت های آن سایز و ضخامت می باشد؛ امکان تولید سایزهای بزرگ و ضخامت بالا وجود ندارد.
لوله های درزدار Welded Pipe
جهت ساخت اینگونه لوله ها از ورق فولادی و جوشکاری استفاده می شود. در این لوله ها ابتدا ورق به شکل لوله فرم داده شده و سپس محل درز به وسیله جوش بهم پیوسته می شود؛ لوله های درزدار معمولا به دو روش زیر تولید می شوند:
جوشکاری مقاومت الکتریکی ERW
در تولید این لوله های درز دار، جوشکاری ورق بدون الکترود می باشد لوله ها عموما از اندازه “ 8/1 تا ”24 به این روش ساخته می شود ماده اولیه آن ورق رول شده (Coil) می باشد که پس از باز شدن از روی قرقره توسط غلطک های مخصوص شکل داده می شود و محل اتصال لبه ها با عبور از میدان الکتریکی و ایجاد مقاومت و تولید حرارت ذوب شده و بهم جوش می خورد.به این روش که طیف وسیعی از لوله ها را شامل می شود High frequency induction weld و یا Electric resistance weld می گویند.
جوشکاری زیر پودری SAW
جوشکاری لوله های درزدار زیرپودری توسط الکترود انجام می گیرد. در این روش ماده اولیه لوله که که عموما (Plate) و یا کویل (HRC) می باشد به شکل لوله در میآید و سپس محل اتصال با الکترود جوشکاری می شود و برای اینکه هنگام جوشکاری مواد مذاب با هوا در ارتباط نباشد الکترود با پودر مخصوص محافظت می شود که به این نوع جوشکاری جوش زیر پودری (Submerge arc weld) گفته می شود و ممکن است به جای پودر از یک گاز خنثی نظیر CO2 یا آرگون استفاده شود که به آن Gas metal arc weld میگویند. روش تولید آن به دو صورت است:
لوله های درز دار با درز طولی Longitudinal seam weld
در این روش ورق مورد نیاز با ابعاد طول، معادل طول و عرض معادل محیط لوله تهیه شده و سپس در امتداد طول آن پخ زده شده و با دستگاه های مخصوص به روش U&O و یا Roller bending و یا Press bending به شکل لوله فرم داده می شود و محل درز لوله با دستگاه های مخصوص اتوماتیک از داخل و خارج با الکترود جوشکاری میشود . این لوله ها ممکن است دارای یک و یا دو درز جوش باشند.
لوله های درزدار مارپیچی (Spiral or Helical) HSAW or SSAW
برای ساخت لوله های فولادی درزدار مارپیچی یا لوله اسپیرال، ورق را به صورت رول تهیه و پس از آن توسط دستگاه لبه های آن پخ زده می شود و وارد دستگاه Bending machine شده و به صورت مارپیچی به شکل لوله در می آید و بلافاصله پس از شکل گیری محل درز با دستگاه به صورت اتوماتیک با الکترود جوشکاری می شود. این لولهها از یکنواختی خوبی برخوردارند؛ کارخانه لوله اسپیرال شرکت تولید لوله و پوشش سلفچگان این نوع لوله را در اقطار مختلف تولید و پوشش می کند.
لوله های فولادی اسپیرال دارای خواص مکانیکی بالایی هستند از نقطه نظر جریان سیال در این لوله فولادی، لوله های مذکور خواص مناسبی را نشان داده اند. در صورت نیاز به خم کاری در حین نصب، این لوله ها مناسب تر از سایر لوله ها هستند و از نظر اقتصادی نسبت به سایر لوله فولادی ها مزایای بیشتری دارند. جهت و امتداد نورد ورق و درزجوش نسبت به جهت تنش های اصلی که به هنگام بهره برداری به لوله اعمال می شود، در مقایسه با لوله های دیگر از
استحکام و اطمینان بیشتری در مقابل ترک و شکست برخوردار است. فرایند ساخت این لوله ها انعطاف پذیر است، بدین معنی که می توان از ورقی با پهنای ثابت، لوله هایی با قطرهای متفاوت تولید کرد؛ همچنین امکان تولید لوله هایی با قطر یکسان از ورق هایی با پهنای متفاوت وجود دارد.