تفاوت لوله درزدار و بدون درز
لوله درزدار و لوله بدون درز دو نوع کلی از انواع لوله های فولادی هستند. روش تولید لوله بدون درز (مانیسمان ) با روش تولید لوله درزدار متفاوت است. هرکدام از این لوله ها بسته به روش تولید ، دارای مشخصاتی است که آن را برای شرایطی خاص مناسب می‌سازد. در ادامه این بخش، ابتدا با مشخصات لوله مانیسمان و سپس با لوله سیاه درزدار آشنا شده و در نهایت به بررسی تفاوت لوله سیاه درزدار و بدون درز می‌پردازیم.
لوله مانیسمان چیست ؟
لوله فولادی بدون درز ، (Seamless steel pipe) از یک قطعه فلز ساخته شده است و هیچ گونه اتصالی روی سطح آن وجود ندارد. این لوله ها از طریق نورد گرم، نورد سرد، کشش سرد، اکستروژن و موارد مشابه ساخته می‍شوند.
لوله فولادی درزدار چیست ؟
لوله فولادی درزدار ( Welded steel pipe ) ، لوله‍ای فولادی است که با جوشکاری فولاد پس از رول شدن ساخته میشود. طول این لوله عموما 6 متر است. فرآیند تولید این لوله ها، ساده و دارای راندمان تولید بالا، خواص متنوع و سرمایه گذاری در تجهیزات است. اما استحکام کلی آن پایین‍تر از لوله فولادی بدون درز است.
ورق های مورد استفاده در این لوله ها، صفحات یا نوارهای فولادی هستند که به دلیل فرایندهای مختلف جوشکاری، در کوره ها، لوله های الکتریکی (جوشکاری مقاومتی) و لوله های قوس اتوماتیک دسته بندی می‍شوند. به دلیل روش‍های مختلف جوشکاری، به دو نوع تقسیم میشود: لوله درزدار مستقیم (straight seam welded pipe) و لوله درزدار مارپیچی (spiral welded pipe). زیرا شکل نهایی این لوله، مدور و یا به صورت مربع ، مسطح و غیره است.
روش تولید لوله سیاه درزدار
روند تولید این لوله، با رول کردن یک سیم پیچ فولادی بر حسب ضخامت مورد نظر آغاز میشود؛ و پس از آن نوار را مطابق با عرض مورد نظر برش می‍دهند. این لوله با حرکت دادن سیم پیچ از طریق یک سری غلتک‍ها شکل می‍گیرد و پس از آن درزهای لوله در یک محیط شیمیایی جوش داده میشود. سپس از نورد برای فورج و آهنگری درز جوش داده شده و از فرآیند عملیات حرارتی برای به پایان رساندن آن استفاده میشود.
در صورت لزوم می‍توان لوله های درزدار را بر روی سنبه و زمین کشید تا درز جوش داده شده را صاف کرده و دیدن آن با چشم غیر مسلح، تقریبا غیرممکن شود. از آنجا که در ساخت این لوله به حداقل کشش و آنیل نیاز است، هزینه این لوله فولادی کشیده شده می‍تواند ارزان‍تر از لوله فولادی بدون درز باشد و به طور معمول می‍توان آن را سریع‍تر تهیه کرد.
تفاوت لوله سیاه درزدار و بدون درز
فشار کاری ASME (انجمن مهندسان مکانیک آمریکا) لوله فولادی بدون درز در مقایسه با لوله فولادی درزدار، با همان مواد و اندازه، به دلیل عدم داشتن درز جوش، 20٪ بیشتر است. در لوله فولادی درزدار و کشیده شده نیز، درز قابل مشاهده ای وجود دارد که ممکن است برای کاربران نهایی نگران کننده باشد.
یکی دیگر از مزایای این لوله، این است که می‍تواند مقاومت به خوردگی بالایی را ارائه دهد؛ زیرا پتانسیل کمی برای ناخالصی ها دارد. در لوله های فولادی درزدار، احتمال بروز عیوب و اختلاف در چکش خواری و انعطاف پذیری در محل های درز وجود دارد، که استفاده از لوله فولادی بدون درز از این مشکل جلوگیری می‍کند. این لوله، بر خلاف لوله های درزدار، به تست جوش و درستی آن نیاز ندارند. بنابراین، اغلب برای کاربردهای بحرانی مناسب‍تر است.
فرآیند قالب گیری
1- لوله های فولادی درزدار جوش داده میشود، توسط نوار استیل باریک فولاد برش داده میشود، و سپس با قالب‍گیری سرد، به یک شکل لوله‍ای پیچیده میشود. ابتدا جوشکاری مخصوص و سپس جوش درز لوله انجام میشود. محل جوش بیرونی کاملا پولیش و صیقل داده میشود؛ تا در انتها، هیچ برآمدگی روی آن وجود نداشته باشد.
2- لوله فولادی بدون درز، از طریق کشش گرم قالب استوانه ای انجام میشود، بنابراین نمی‍توانید هیچ درزی را در آن ببینید.
تفاوت ظاهری لوله درزدار و بدون درز
ماده اولیه تولید انواع لوله فولادی بدون درز، شمش فولادی (billet) است. عیوب سطح بیرونی شمش با فرآیند نورد گرم از بین نمی‍رود ، تنها پس از اتمام ساخت محصول پولیش میشود و جلا می یابد. لازم به ذکر است که در روند کاهش دیواره، این عیب فقط می‍تواند تا حدی از بین برود.
مواد اولیه لوله فولادی درزدار، کویل نورد گرم است، کیفیت سطح کویل، معیار کیفیت سطح لوله است؛ و قابلیت کنترل آسان دارد. لازم به ذکر است که سطح کویل نورد گرم، از کیفیت بالایی برخوردار است. بنابراین، کیفیت سطح لوله فولادی درزدار، بسیار بهتر از لوله فولادی بدون درز است.
کارایی و کاربرد
لوله فولادی بدون درز، استحکام بالاتری دارد. همچنین لوله های فولادی درزدار می‍توانند 20٪ فشار کار کمتری نسبت به لوله های بدون درز تحمل کنند.
جوشکاری
این دو لوله، در ترکیب شیمیایی تفاوت خاصی دارند. تولید اجزای فولادی بدون درز، فقط با مقررات اصلی ASTM انجام میشود. این لوله، باید با ترکیب شیمیایی مناسب برای جوشکاری تولید شود. به عنوان مثال، سیلیکون، گوگرد، منگنز، اکسیژن و مثلث فریت و سایر عناصر را می‍توان با نسبت معینی مخلوط کرد تا در فرآیند جوشکاری، انتقال حرارت جوش آسان شود، به طوری که به تمامی درزها نفوذ کند. عدم وجود ترکیبات شیمیایی فوق در لوله بدون درز، در فرآیند جوشکاری؛ عوامل مختلف ناپایداری را ایجاد می‍کند که درنتیجه جوشکاری را سخت و غیر قابل نفوذ می‍کند.
اندازه دانه
معمولاً اندازه دانه فلز وابسته به دمای عملیات حرارتی است و در یک زمان با درجه حرارت معین، اندازه ها با هم برابر است. بنابراین، اندازه دانه در این دو لوله فولادی آنیل شده یکسان است. اندازه دانه در لوله شکاف‍دار، با حداقل عملیات سرد کردن، کوچکتر از فولاد درزدار است؛ در غیر این صورت اندازه دانه در هر دو یکسان است.
اکثر تولید کنندگان لوله های فولادی بدون درز در چین ، اندازه اصلی لوله را حداکثر 20 اینچ، 508 میلی متر تولید می‍کنند. در برخی جاهای دیگر به دلیل محدودیت تجهیزات، معمولا کمتر از 16 اینچ، 406.4 میلی متر است. و اگر مشتری مایل است این لوله را بیش از اندازه های بالا خریداری کند، از ماشینکاری با انبساط گرم استفاده میشود. اما معمولا کیفیت این نوع لوله را نمی‍توان با کیفیت لوله بدون درز اصلی مقایسه کرد. در مقابل، لوله های درزدار این محدودیت ها را ندارند، اندازه های موجود از 1-1/2 inch تا 100 اینچ در دسترس است.
تفاوت لوله درزدار و بدون درز از نظر استحکام
استحکام لوله، به ترکیب آلیاژ بستگی دارد. اگر ترکیب آلیاژ و عملیات حرارتی در هر دو لوله یکسان باشد؛ در اصل از نظر استحکام نیز یکسان هستند. پس از تست کششی و آزمایش لرزش سه بعدی، در لوله های جوش خورده، تقریبا به طور انحصاری و در مکانی دور از محل جوش یا مناطق گرم شده، یک شکاف اتفاق می افتد. این امر، به این دلیل است که ناخالصی‍های جوش، کمتر و میزان نیتروژن بیشتر است؛ و بنابراین مقاومت جوش در سایر قسمت‍ها بهتر است. انجمن مخازن تحت فشار و دیگ بخار ASME، براین باور است که اگرچه یک لوله شکاف‍دار تنها می‍تواند 85٪ از فشار مجاز را تحمل کند، اما امروزه عمدتا به دلیل جمع آوری اطلاعات در تجهیزات جوشکاری در حال استفاده، بهبود یافته است.
مقاومت در برابر خوردگی
مقاومت در برابر خوردگی، خوب یا بد نیز بسته به ترکیب آلیاژ متفاوت است. این دو لوله با همان ترکیب شیمیایی و عملیات حرارتی، مقاومت در برابر خوردگی یکسانی دارند. ASTM با ارائه تست تکمیلی می تواند ثابت کند مقاومت در برابر خوردگی جوش برابر یا بهتر از فلز جوش داده شده است. عملیات حرارتی پس از جوشکاری برای لوله درزدار ناقص در محیط کلرید اسیدی، باعث تسریع خوردگی میشود. در واقع، محیط آن‍ها چندان بد نیست و فقط به تست خوردگی نیاز دارد.
خمش و انبساط
گسترش جوشکاری در آزمایش‍های زیر با تأیید ASTM مشخص میشود: ابتدا 45 درجه و سپس 90 درجه خم شود و بعد در امتداد جوش لوله درزدار صاف شود و مراحل فوق دوباره تکرار شود. سپس طوری چرخانده شود؛ که قطر خم، بیشتر از 180 درجه باشد. استانداردهای کیفیت جوش اتخاذ شده توسط پارگی یا جدایی بین دانه ای، در مورد بزرگنمایی 40 برابر مجاز نیست. شعاع خمش لوله با ترکیب آلیاژ، حداقل شعاع خم برای d2 کنترل میشود. جوشکاری درز در شرایط خنثی یا حالت فشرده انجام میشود. علاوه بر این ، برای کاهش سختی لوله، باید آن را آنیل کرد و از این طریق، عملکرد خمش را بهبود بخشید.
تفاوت هزینه و قیمت لوله درزدار و بدون درز
به دلیل قیمت مواد اولیه ، تجهیزات و فرآیندهای تولیدی معمولا قیمت لوله مانیسمان ، بیشتر از لوله های فولادی درزدار است. اما گاهی اوقات با فشار بازار، لوله درزدار گران‍تر است. بنابراین اگر با این وضعیت روبرو شدید، از خرید لوله مانیسمان با همان ابعاد دریغ نکنید.
قطر و ضخامت دیواره
ضخامت و قطر لوله های کوچک با دیواره نازک، ترجیحا با فرایند جوشکاری انجام میشود. ضخامت و قطر لوله بزرگ با دیوار ضخیم، به بهترین وجه با روش قالب زنی ساخته میشود. بنابراین:
- از آنجا که یک لوله بدون درز اندازه های ایمنی بیشتری را ارائه می‍دهد، از یک لوله درزدار گران‍تر است.
- طول لوله فولادی بدون درز نسبتا کوتاه است، در حالی که می‍توان لوله هایدرزدار را با طول زیاد تولید کرد.
- لوله مانیسمان معمولا هیچ نشانه ای از خوردگی را نشان نمی‍دهد تا زمانی که در معرض محیطی بسیار خورنده قرار گیرد، در حالی که منطقه جوش در لوله درزدار بسیار در معرض حملات خوردگی است.
- منطقه جوش داده شده به عنوان یک منطقه ناهمگن در نظر گرفته میشود، بنابراین دارای خاصیت انعطاف پذیری متفاوت و مقاومت در برابر خوردگی کمتر و همچنین تغییرات ابعادی بیشتر است.
- لوله استیل بدون درز، مشکلات این چنینی را از بین برده و در نتیجه از مقاومت در برابر خوردگی بالایی برخوردار است
