در فرآیند تولید لولههای درزدار (welded pipe) از انواع روشهای جوشکاری استفاده میشود؛ به همین دلیل این نوع از لولهها پاسخگوی نیاز صنعت در بخشهای سرویس با فشار بالا مانند صنایع پالایشگاهی و هیدروکربنی، انتقال نفت و گاز، اکتشاف، سیلندرهای هیدرولیک، بویلرها و صنایع خودروسازی نبوده و در سرویس فشار پایین و متوسط صنعت، کاربرد بیشتری دارند. برای جبران کمبود کیفیت لولههای درزدار، در بخشهای فشار بالای صنعت، لولههای بدون درز یا لوله مانیسمان تولید میشوند.
این نوع از لولهها به علت نداشتن خط جوش که محلی برای ایجاد عیوب، نشت، جوانهزنی و رشد ترک محسوب میشود، در برابر فشار و تنشهای فیزیکی مقاومت بالایی داشته و خود را با تغییرات آب و هوایی به خوبی مطابقت میدهند. لوله مانیسمان که در اصطلاح بازاری به مانسمان هم معروف است، نوعی لوله بدون درز (Seamless) محسوب میشود که به واسطه روش تولید ویژه آن، در صنایع حساس کاربرد دارد. این لوله برای اولین بار در اواخر قرن ۱۹ به صنعت عرضه و نام آن از مخترعانش (برادران مانیسمان) گرفته شده است. لوله مانیسمان اولین نوع لوله بدون درزی میباشد که وارد کشور شده است. مواد اولیه برای ساخت این نوع از مقاطع فولادی، به شکل شمش است که از طریق حرارت، کشش، غلطک، عبور از زره و همچنین روشهای گریز از مرکز به محصول نهایی تبدیل میشود. روشهای خاصی که برای تولید این نوع لوله به کار گرفته میشود، سبب شده قیمت لوله مانیسمان از دیگر لولههای موجود در بازار گرانتر باشد.
لوله مانیسمان چیست؟
این نوع لوله اولین بار توسط مهندسی آلمانی به نام مانیسمان به کار رفت و در ایران با این نام شناخته شد. همانطور که در بالا اشاره شد، بدون درز بودن لولههای مانیسمان، آنها را انواع دیگر لولهها متمایز میکند. خط جوش در لولههای درزدار، حتی در شرایط ایدهآل برای فرآیند جوشکاری، میتواند به عنوان نقطه شروع ترک و رشد آن عمل کند، به همین دلیل این خط از دیگر نقاط لوله استحکام کمتری داشته و ضعیفتر عمل میکند. اما لوله مانیسمان هیچگونه خط جوش یا اتصال دیگری نداشته و بدنه لوله از ساختار یکنواختی برخوردار است. در نتیجه از نظر استحکام مکانیکی، مقاومت به خوردگی، مقاومت در برابر حرارت و فشارهای بالا کیفیت بالاتری دارد و برای بخشهایی از صنعت که نیازمند دقت بالا در این ویژگیها باشد، موفقتر عمل خواهد کرد.
لوله مانیسمان نوعی از لولههای بدون درز است که به دلیل نبود جوش در آنها کاربرد فراوانی در بخشهایی از صنعت که لوله درزدار نمیتواند پاسخگو باشد، دارد. این لولهها در انواع و سایزهای متفاوتی تولید میشوند که البته دلیل اصلی تفاوت قیمت هرکدام نیز همین تفاوت در ضخامت و اندازه آنها میباشد.
انواع لوله مانیسمان را بشناسید
لولههای مانیسمان که زیرمجموعهای از لولههای فولادی محسوب میشوند، معمولا قطر کمی دارند و در مواردی از صنعت که قطرهای بیشتر از این نوع لوله نیاز باشد، فرآیند تولید تغییر کرده و هزینه زیادی در برخواهد داشت. استانداردهای لوله مانیسمان طبق کاربرد، سایز و رده به انواع مختلفی تقسیمبندی میشود. این لولهها معمولاً در دو سایز شش و ۱۲ متری و ردههای ۲۰، ۴۰، ۶۰، ۸۰، ۱۲۰ و ۱۴۰ تولید میشوند که ردههای ۲۰ و ۴۰ نسبت به دیگر انواع موجود بیشتر مورد استفاده قرار میگیرند.
با توجه به کارخانه تولیدی میتوان لولههای مانیسمان را به انواع مختلفی تقسیمبندی کرد. تولید این لوله به دلیل فرآیند تولید خاصی که نیاز دارد توسط تعداد محدودی کارخانه انجام میگیرد. هرچند که استاندارد و کیفیت لوله تولیدی توسط این کارخانهها تفاوت زیادی با هم ندارند و ضخامت و اندازه لوله عامل تعیینکننده در قیمت آن است. شرکت لولههای دقیق کاوه ایرانیان و کارخانه نورد و لوله اهواز از جمله کارخانههای داخلی تولید لوله مانیسمان هستند. البته لازم به ذکر است که در برخی سایزها موجودی بازار به صورت وارداتی میباشد.
فرآیند تولید لوله مانیسمان چگونه است؟
مانیسمان، صنعتگر آلمانی در سالهای پایانی قرن نوزدهم لوله بدون درز را با روش منحصر به فرد خود تولید کرد. این روش در کنار دیگر روشها، زیرمجموعهای از فرآیندهای تولید لوله بدون درز محسوب میشود. در این روش تولید، با استفاده از دو غلتک نورد و یک ماندرل سوراخکاری، بیلتهای استوانهای به پوستههای توخالی استوانهای تبدیل میشوند. از گذشته تا امروز این روش سیر تکاملی خود را طی کرده و امروزه به روشهای مختلفی تولید میشود که منجر به اختلاف قیمت لوله مانیسمان در انواع مختلف شده است.
لولههای بدون درز معمولا به سه روش زیر ساخته میشوند:
سنبهکاری چرخشی
ریختهگری به وسیله نیروی گریز از مرکز
ریختهگری پاششی
فرآیند تولید به روش سنبهکاری چرخشی
در این روش ابتدا شمش طبق سفارش مشتری در ابعاد گوناگون برش داده میشود. پس از اینکه شمشها درون کوره قوسی با سوخت گاز، به اندازه کافی حرارت دید، سطح مقطع آن توسط دستگاهی به نام الانگیتور گرد میشود. سپس درون آن با استفاده از یک سنبه (ماندرل) خالی میشود. تابگیری لوله به منظور یکدست کردن لوله انجام گرفته و سنبه داخل لوله از آن جدا میشود. در مرحله بعد سر و ته لوله گرفته شده تا از حالت بُرنده به حالت گرد درآید. پس از عملیات کشش که معمولا تا 24 متر انجام و سردکاری که معمولا توسط آب و با فرآیندی مخصوص صورت میگیرد، لوله به طولهای مورد نظر برش داده میشود. در نهایت تست هیدرواستاتیک روی نمونهها انجام شده و در صورتی که قصد ارسال لوله به خارج کشور وجود داشته باشد، روی سطح لوله پوشش روغن ایجاد میکنند تا از خوردگی آن جلوگیری شود. مرحله آخر بستهبندی و بارگیری لولههاست. در این روش معمولا محصول نهایی ضخامت بالا و طول زیادی خواهد داشت. به منظور کاهش ضخامت لولههای مانیسمان در حال تولید، از روش نورد کردن استفاده میشود که میتواند با استفاده از ماندرل داخلی و یا غلتک پیلگر در کنار ماندرل داخلی انجام شود.
فرآیند تولید با استفاده از روش ریختهگری گریز از مرکز
در صورتی که به لولههای بدون درز با طول کوتاه و ضخامت بالا نیاز باشد از این روش استفاده میشود. همچنین در مواردی که به خواص گرادیانی در راستای شعاع لوله نیاز باشد، تنها از این روش میتوان استفاده کرد. در این روش از یک قالب چرخنده که با سرعت بالایی در حال حرکت است استفاده میشود. ابتدا فلز مذاب به داخل قالب دوار ریخته و با توجه به وارد شدن نیروی گریز از مرکز، مذاب به قسمت خارجی قالب متمایل و فرآیند انجماد از دیواره قالب شروع میشود.
فرآیند تولید با استفاده از روش ریختهگری پاششی
در این روش که کمتر متداول است، مواد مذابی که قرار است بدنه لوله را تشکیل دهند در محفظهای حاوی نیتروژن قرار میگیرند و با چرخش یک میله، روی آن پاشیده میشود. قطر این میله، ضخامت داخلی لوله را تعیین میکند. با کنترل مقدار مواد مذاب پاششی میتوان ضخامت دیواره لوله تولیدی را کنترل کرد.
کاربرد لوله مانیسمان چیست؟
با وجود اینکه کاربرد لوله مانیسمان نسبت به انواع دیگر لوله محدودتر است، اما در صنایع حساس استفاده شده و به کار بردن آنها بسیار مهم و حیاتی است. همانطور که ذکر شد ویژگی منحصر به فرد لوله مانیسمان عدم وجود درز و جای جوش و یک تکه بودن آن است که سبب افزایش مقاومت در برابر فشار شده و از ضریب اطمینان بالایی برخوردار است.
لولههای مانیسمان جهت خطوط فشار قوی، خطوط هیدرولیک و خطوط نفت و گاز و پتروشیمی استفاده میشوند. انواع لوله بدون درز با جنس فولاد ضد زنگ (استیل)، در خطوط صنایع غذایی و دارویی استفاده میشود. در مواردی که ماده در حال انتقال، ارزش بالایی دارد و یا نشت آن بسیار خطرآفرین باشد، از لوله مانیسمان استفاده میشود. کاربرد لوله مانیسمان در لولههای میلیمتری به کار رفته در بویلرها و مبدلها نیز بوده که علت آن ظرافت و دقت در ابعاد لوله است. همچنین در صنعت برق به منظور ساخت برجهای پشتیبانی خطوط انتقال برق کاربرد دارد. استحکام بالای این لولهها سبب شده که در سازههای فولادی نیز به کار گرفته شوند. هرچند قیمت لوله مانیسمان نسبت به دیگر لولهها بالاست، با توجه به مزایایی که ذکر شد، این نوع لولهها دارای طول عمر مفیدتری نسبت به انواع دیگر لوله هستند.
مشخصات لولههای مانیسمان چیست؟
در حال حاضر تهیه لولههای مانیسمان در داخل کشور از کارخانههای داخلی و خارجی صورت میگیرد. اما همه آنها مشخصات فنی یکسانی دارند که از استاندارد ساخت ASME B36.10 برای لولههای فولادی و استاندارد ساخت ASME B36.19 برای لولههای استیل بهره میبرند. طبق این استانداردها برای هرکدام از ویژگیها و مشخصات لولههای مانیسمان بازهای تعریف شده که محصول نهایی باید از آن تبعیت کند. یکی از این ویژگیها فشار کاری لوله است. فشار کاری لولههای مانیسمان با توجه به سایز، ضخامت و دمای کاری آن تعریف میشود. اما با توجه به اینکه در یک دما و سایز خاص، این فشار برای تمام لولهها مقدار یکسانی است، میتوان این مشخصه را بررسی کرد. برای لولههای مانیسمان با ضخامت یک تا 10 اینچ، و در دماهای مختلف میزان این فشار کاری در جداول استاندارد مربوطه آمده است.
لوله مانیسمان رده 40 چیست؟
لوله مانیسمان رده 40 که با نام لوله درز نیز شناخته میشود از آن دسته محصولاتی است که جهت مقاومت سازی بناهای مختلف مورد استفاده قرار میگیرند و بیشتر محبوبیت این لوله به خاطر مقاومت و استحکام بالای آن است. البته مدلهای دیگری از لولههای بدون درز نیز وجود دارند اما لوله مانیسمان رده 40 از شناخته شدهترین آنها محسوب میشود.