لوله و تیوب های درزدار هم می توانند با درز طولی و هم درز مارپیچی ساخته شوند

با توجه به نوع فرایند شکل دهی، تفاوت هایی بین جوشکاری لوله ها به صورت طولی و مارپیچی نیز به وجود می آید

لوله های درزدار و بدون درز فولادی

انواع لوله های فولادی و استاندارد

انواع مختلف لوله های فولادی سیاه، گالوانیزه و مانیسمان
انواع مختلف لوله های فولادی سیاه، گالوانیزه و مانیسمان

ظهور فرایند نورد کاری و گسترش آن در نیمه اول قرن نوزدهم موجب تغییرات چشمگیر در صنایع تولید لوله و تیوب گردید. 

در ابتدا ورق های مورد نظر توسط تجهیزان خمکاری به صورت دایروی شکل داده می شدند.

اواخر قرن نوزدهم، فرایندهای متنوعی جهت ساخت لوله و تیوب های بدون درز ایجاد گردید و طی دوره ای کوتاه میزان تولید با روش های جدید افزایش یافت.

 علیرغم کاربردهای جوشکاری، گسترش رو به رشد روش های تولید بدون درز، منجر به حذف کامل روش های جوشکاری جهت تولید لوله و تیوب از بازار شده و تولید لوله و تیوب بدون درز تا اویل جنگ جهانی دوم ادامه یافت.

 لوله های درزدار (جهت جوشکاری) غالباً در محدوده هایی با ضخامت کم و قطر خارجی زیاد ساخته می شوند، در حالی که لوله های بدون درز عموما در محدوده هایی با ضخامت متوسط تا زیاد و قطر خارجی تا حدود mm 660 تولید می گردند.

 فرایند انتخاب روش های ساخت و تولید، خصوصا در محدود میانی دو ناحیه، به یک انتخاب صحیح بین روش بدون درز و درزدار دارد که اساسا به کاربرد لوله و تیوب از قبیل شرایط سرویس و نگهداری و جنس مواد نیز بستگی دارد.

مراحل تولید متنوعی جهت آماده سازی مواد (مراحل اولیه تولید) مورد نیاز در ساخت لوله ها وجود دارند.

در مورد لوله های بدون درز و همچنین فرایند جوشکاری فرتز- مون، مراحل تولید به طور ثابت دارای یک مرحله عملیاتی حرارتی نیز می باشد که به نوعی اشاره به شکل هی گرم لوله و تیوب دارد.

بعد از فرایندهای کشش گرم به ندرت فرایند های دیگری جهت تولید محصول نهایی به کار می رود؛ مگر اینکه لوله هایی که شکل دهی گرم می شوند، جهت تکمیل اندازه به منظور کاربردهای خاص به پس فرایندهایی چون کشش سرد نیاز داشته باشند.

 محصولاتی که شکل دهی سرد می شوند، ضخامت و قطر آن ها به تلرانس مورد نظر می رسد تا هم کیفیت سطح آن ها افزایش یافته و هم خواص ترمومکانیکی مورد نظر در آن ها ایجاد گردد.

لوله مانیسمان آماده استفاده در پروژه
لوله مانیسمان آماده استفاده در پروژه

تولید لوله های درزدار اصولا شامل شکل دهی مداوم ورق و تسمه در قفسه های نورد با پرس ها (فرایند C , O , U) می گردد. 

تسمه ها ممکن است توسط یک ماشین خمکاری سه غلتکه شکل دهی سرد شده و سپس توسط روش های جوشکاری ذوبی یا فشاری به محصول نهایی تبدیل گردند.

 با توجه به نوع فرایند شکل دهی، تفاوت هایی بین جوشکاری لوله ها به صورت طولی و مارپیچی نیز به وجود می آید.

با توجه به پیشرفت های اخیر در تولیدات و نیازهای محصولات لوله ای، نه تنها فرایندهای ساخت وابسته نیز به طور ثابت پیشرفت کردند، بلکه سامانه های کارآمدی برای تضمین کیفیت و کنترل محصول معرفی گردیدند.

درحال حاضر، تولید کنندگان مطرح لوله و تیوب از طریق سامانه های موجود در محل، توانایی کنترل مستمر و مستند کردن تمام فرایند تولید لوله و تیوب، از فولاد سازی تا محصول نهایی را با توجه به معیارهای کیفیت برعهده دارند. 

همچنین آزمون های مکانیکی و کنترل کیفیت جهت تضمین محصول با کیفیت بالا، به طور جداگانه توسط واحد کنترل تولید به روی محصولات صورت می گیرد.

لوله های درزدار

از زمانی که ساخت تسمه و ورق امکان پذیر شد، صنایع همواره به دنبال روش هایی جهت خم کردن این قطعات و جوشکاری لبه های آن ها به منظور ساخت لوله و تیوب بوده اند. 

بنابراین جوشکاری فشاری با قدمتی بیش از 150 سال به عنوان قدیمی ترین روش جوشکاری توسعه یافت.

ساخت لوله و تیوب مورد حمایت و تشویق دولت قرار گرفت. تولید لوله و تیوب توسط روش جوشکاری مقاومتی به سرعت در آمریکا و سپس در آلمان مورد استقبال قرار گرفت و موجب شد تا شرکت های زیادی خط تولید پیوسته غلتک های نورد را جهت خمکاری ورق ها در ساخت مواد اولیه به منظور تولید در مقیاس های وسیع راه اندازی کنند.

لوله های فولادی جرم گرفته
لوله های فولادی جرم گرفته

در خلال جنگ جهانی دوم، فرایند جوشکاری قوسی الکتریکی با آرگون در آمریکا اختراع شد و از این طریق قابلیت جوشکاری موثر منیزیم در ساخت تجهیزات هوا فضا امکان پذیر شد.

درنتیجه این پیشرفت، فرایندهای متفاوتی از جوشکاری با گاز محافظ توسعه یافتند که بیشتر جهت تولید تیوب هایی از جنس فولاد ضد زنگ کاربرد داشتند.

یکی دیگر از روش های موثر در تولید لوله های بدون درز، امکان تولید لوله های جدار ضخیم با انتهای بسته فراهم گردید

 باتوجه به پیشرفت های گسترده در بخش انرژی طی 30 سال اخیر و در نتیجه ساخت و ساز خطوط لوله طویل با ظرفیت زیاد، فرایند جوشکاری زیر پودری نیز به عنوان یک فرایند قابل توجه جهت جوشکاری لوله هایی تا قطر mm500 اهمیت خود را نشان داده است.

لوله و تیوب های درزدار هم می توانند با درز طولی و هم درز مارپیچی ساخته شوند. دامنه تقریبی قطر این محصولات بین mm2500-6 و ضخامت تقریبی آن ها نیز بین mm 40- 5/0 است.

محصولات تخت مثل تسمه و ورق را با توجه به نوع روش ساخت، ابعاد و ساخت لوله و تیوب خم می کنند تا به عنوان مواد اولیه در روش های جوشکاری مورد استفاده قرار گیرند.

بنابراین ممکن است تسمه و ورق های فولادی خمکاری گرم یا سرد شوند تا به شکل مطلوب برسند. در بسیاری از موارد، مشخصات فیزیکی و پرداخت سطوح موردنظر از طریق ورق های اولیه که خمکاری می گردند، حاصل می شوند؛ 

در غیر اینصورت، توسط عملیات حرارتی یا فرایندهای کرنش سختی و کار سرد به روی محصولات لوله ای، مقادیر مطلوب را به دست می آورند.

بنابراین مواد اولیه می توانند تحت شرایط شکل دهی گرم یا سر به صورت لوله ای شکل درآیند. همچنین بسته به نوع روش شکل دهی، لوله می تواند به صورت پیوسته و مجزا جوشکاری گردد.

لوله های بدون درز

فرایندهای اصلی تولید لوله های بدون درز از انتهای قرن نوزدهم شروع به رشد کرد.

لوله های فولادی دیواره نازک یا در اصطلاح لوله مبلی یا لوله نرده
لوله های فولادی دیواره نازک یا در اصطلاح لوله مبلی یا لوله نرده

 هنگامی که زمان انقضای حق مالکیت و اختراعات مرتبط با صنعت تولید لوله سپری شد، پیشرفت های متعدد و یکسانی با تمایز کمتر نسبت به فرایندهای اصلی به وجود آمد که منجر به پیدایش فرایندهای جدید گردد. 

امروزه فرایندهای نوینی شکل گرفته اند که موثرترین آن ها به قرار زیر می باشند:

  • فرایندهای نورد پیوسته با ماندرل و غلتک کاری (نوردکاری) فشاری جهت تولید لوله هایی با قطر mm21-175
  • فرایندهای نورد توپی چند قفسه ای با میله ماندرل شناور و نورد با توپی جهت تولید لوله هایی با قطر خارجی mm 140-406
  • فرایندهای سنبه زنی نورد متقاطع و نورد پیلگر جهت تولید لوله هایی با قطر خارجی حدود mm250-660

یکی دیگر از روش های موثر در تولید لوله های بدون درز، توسط ارهادت ابداع و طراحی ش. در این روش با سوراخ کاری یک شمش توپر مربعی شکل درون یک قالب مدور، امکان تولید لوله های جدار ضخیم با انتهای بسته فراهم گردید.

درمراحل بعد قطعه کار حول یک ماندرل و به کمک قالب های مدوری که پشت سر هم قرار داشتند، کشیده می شد، تا به شکل و اندازه نهایی لوله مورد نظر مبدل می گشت.

این فرایند غلتک کاری (نورد کاری) فشاری نام گرفت در حال حاضر به همراه تغییرات موثری که روی آن صورت گرفته است، کاربرد های گسترده ای دارد.

از زمانی که تاریخ انقضای بسیاری از ثبت اختراعات گذشته است، تاکنون تغییرات و اصلاحات زیادی در فرایندهای اصلی ساخت و تولید لوله و تیوب به وجود آمده است.

همچنین بسیاری از فرایندهای شکل دهی جهت تولید قطعات متفاوت با هم ادغام شده اند. در مورد روش های شکل دهی لوله نیز با توجه به اندازه لوله، نوع فرایند تولیدی و فراهم بودن مواد اولیه، تجهیزات نوردکاری متنوعی طراحی و توسعه یافته است.

همچنین با توجه به پیشرفت های زیادی که در تجهیزات فرایند های شکل دهی صورت گرفته است، فرایندهای جدیدی اختراع شده اند که می توان به روش اسل و دیشر مشتق از فرایند سنبه زنی نورد متقاطع و یا فرایند اکستروژن لوله مشتق از روش غلتک کاری فشاری یا همان پرس ارهاردت اشاره کرد.