با ظهور فناوری نورد در اوایل قرن نوزدهم و همچنین پیشرفت و توسعه آن، تولید لوله ها و تیوب ها آغاز شد. در گذشته، تسمه های ورق نورد شده را به وسیله قالب های قیفی شکل یا غلتک ها به مقطع دایره ای، شکل داده می شدند و سپس در همان مرحله حرارتی به روش جوشکاری لب به لب به یک دیگر جوش می خوردند و لوله ها پیدید می آمدند. اما پس از چند سال، روش های مختلفی برای تولید لوله های بدون درز (مانیسمان) شکل گرفت و امروزه نیز با استفاده از روش های خاص، این لوله های پر مقاومت را تولید می کنند. در این مطلب از وب سایت نیکا صنعت قصد داریم تا به بررسی روش تولید لوله مانیسمان بپردازیم و اطلاعاتی را در این خصوص در اختیار شما عزیزان قرار دهیم. برای کسب اطلاعات بیشتر تا انتهای این مطلب با ما همراه باشید.
لوله مانیسمان چگونه تولید می شود؟
همان گونه که می دانید، استفاده از لوله های فولادی در هر صنعتی رایج بوده و به عنوان یک ضرورت محسوب می شوند. این قطعات برای تسریع کار صنعتی و افزایش کارایی فرآیند های ساخت و ساز، ضروری هستند. در میان بسیاری از لوله های فولادی، لوله های بدون درز یا لوله های مانیسمان، یکی از پر طرفدار ترین ها و پر کاربردترین انواع لوله ها هستند. این نوع از لوله ها به دلیل خواص مکانیکی که دارند، از دوام بالاتری نسبت به لوله های درز دار برخوردار بوده و در بسیاری از پروژه ها کاربرد خواهند داشت. لوله های مانیسمان از یک شمش فلزی جامد ساخته می شوند و در برابر فشار و شکستگی از مقاومت بالایی برخوردار هستند. روش تولید لوله های مانیسمان به صورت مختصر، به شرح زیر می باشد:
- تولید لوله بدون درز با یک شمش (بیلت) فولادی توپر آغاز می شود. این قطعه فلزی تحت عملیات حرارتی قرار می گیرد تا به دما و میزان شکل‌پذیری مطلوب برسد.
- با سوراخ کردن شمش حرارت داده شده و کشش آن، در نهایت لوله های تو خالی و بدون درز شکل می گیرد.
- شمش فولادی، در ادامه مراحل کشش و نورد را طی می‌کند تا قطر آن کاهش یابد. در حین این فرآیند، از یک سنبه (ماندرل) برای کنترل قطر داخلی لوله استفاده خواهد شد.
- به منظور دستیابی به خواص مکانیکی مورد نظر، مجموعه ای از عملیات حرارتی روی لوله انجام می گردد.
- پس از رسیدن به قطر و طول مطلوب، لوله خنک می شود
- مراحل نهایی شامل عملیات تکمیلی مانند پرداخت سطح و پوشش دهی است.
- در نهایت، دستگاه لوله بدون درز را در طول های مورد نظر برش می دهد.
مراحل تولید لوله مانیسمان
در بخش قبل به صورت خلاصه، درباره تولید لوله مانیسمان اطلاعاتی را در اختیار شما عزیزان قرار دادیم. به صورت کلی مراحل و روش تولید لوله مانیسمان شامل بخش های متعدد است که در ادامه به بررسی و شرح کامل آن ها خواهیم پرداخت:
1) آماده‌سازی شمش فولادی
در ابتدا شمش های فولادی برای تولید لوله های مانیسمان آماده سازی می شوند. از جمله رایج ترین مواد اولیه برای تولید لوله های بدون درز (مانیسمان) به صورت زیر است:
- فولاد کربنی: برای لوله هایی با کاربرد عمومی که استحکام و قابلیت جوشکاری مناسبی دارند از این فولاد استفاده می شوند. لوله های تولید شده با فولاد کربنی، مناسب برای کاربردهای کم فشار مانند انتقال آب، گاز و سیستم های با دمای پایین است.
- فولاد آلیاژی: از عناصر آلیاژی مانند کروم، نیکل و مولیبدن تشکیل می شود. این نوع فولاد استحکام، چقرمگی (سر سختی) و مقاومت بسیار بالایی در برابر حرارت و خوردگی دارد.
- فولاد ضدزنگ (استنلس استیل): برخورداری از مقاومت بسیار بالا در برابر خوردگی و چقرمگی بالا . این نوع فولاد به صورت کلی در محیط های خورنده، مانند صنایع دریایی و فرآیندهای شیمیایی، مورد استفاده قرار خواهد گرفت.
بیشتر بخوانید: کاربرد لوله مانیسمان در ساختمان‌سازی
2) گرم کردن شمش
در ابتدا شمش های فولادی برای تولید لوله مانیسمان گرم می شوند. دلیل گرم کردن نیز توانایی در تغییر شکل شمش ها می باشد. لازم ذکر است که:
- باید شمش های فولادی را از کوره های مخصوص با دمای حدود ۱۲۰۰ درجه سانتی گراد عبور داد.
- دمای بسیار بالا، فولاد را بدون ذوب‌کردن، نرم و شکل پذیر می کند.
- آنچه از کوره خارج می شود، فولادی گداخته و داغ است که برای مراحل بعدی به اندازه کافی انعطاف پذیر است.
3) سوراخ کاری شمش و ایجاد حفره اولیه
سپس فولاد انعطاف پذیر، با استفاده از ابزارهای صنعتی دوار، سوراخ کاری خواهد شد تا پوسته ای تو خالی از آن ایجاد گردد. در مرحله کشش، ، این پوسته از میان مجموعه ای از غلتک های سنگین عبور داده شده و این کار شکل و ابعاد اولیه لوله را برای مراحل بعدی آماده سازی خواهد کرد.
بعلاوه هم زمان نیز با بزرگ سازی قطر لوله تو خالی، یک سنبه (mandrel) با فشار به درون آن وارد می گردد. این مرحله برای دستیابی به قطر داخلی صاف و ضخامت دیواره یکنواخت از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. نکته مهم این است که فرآیند کار با سنبه شامل نورد و کشش مداوم تا رسیدن به ابعاد مطلوب است.
4) نورد و شکل دهی لوله
یکی از مهم ترین بخش های تولید لوله های مانیسمان، علمیات نورد لوله و شکل دهی به آن می باشد. در این مرحله، پوسته کشیده شده به وسیله فرآیند نورد، بیشتر پردازش می گردد تا ابعاد اصلی لوله مشخص شود و اصلاحات در آن صورت گیرد. با نورد لوله، می توان به لوله های بدون درز یا لوله های مانیسمانی دست پیدا کرد که از قطر بیرونی دقیق و ضخامت دیواره مناسب برخوردار است. نورد لوله ها نیز می تواند شامل نورد گرم و نورد سرد باشد.
5) کاهش قطر و تنظیم ابعاد
همان گونه که اشاره کرده ایم، ابعاد لوله به وسیله فرآیند نورد و شکل دهی تنظیم خواهد شد. در این مرحله می توان ابعاد دقیق لوله را ایجاد کرده و لوله را در همان قطر داخلی و خارجی مورد نیاز تولید کرد. این مرحله برای تولید لوله های فولادی ضد زنگ بدون درز و لوله های بدون درز مورد استفاده در صنایعی که نیاز به دقت بالا دارند، از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است.
6) عملیات حرارتی
در این مرحله لوله های بدون درز یا مانیسمان، تحت عملیات حرارتی قرار خواهند گرفت که معمولاً شامل نرمال سازی لوله ها به منظور حذف تنش پسماند و همچنین بهبود خواص مکانیکی لوله فولادی می باشد. پس از عملیات حرارتی، لوله خنک شده و سپس صاف می شود تا از خم شدن آن نیز اطمینان حاصل گردد.
7) صافکاری و برش لوله
تمام مراحل ذکر شده در فوق، تولید لوله بدون درز یا مانیسمان بسیار با کیفیت را تضمین نخواهد کرد! حتی پس از خنک سازی، امکان دارد که در لوله ها یک سری اعوجاج یا خمیدگی هایی وجود داشته باشد؛ بنابراین لوله ها باید از دستگاه صاف کننده عبور نمایند. غلتک‌ها یا دستگاه صاف کننده، فشاری کنترل‌شده را به منظور هم راستا کردن لوله ، بر روی آن اعمال می نمایند. صافکاری لوله های مانیسمان تضمین می کند که محصول نهایی از نظر هندسی دقیق و قابل استفاده باشد. پس از صافکاری لوله، آن را به اندازه های مورد نظر برش می دهند.
8) تست و بازرسی کیفیت
در نهایت عملیات تکمیلی بر روی لوله ها انجام می شود. این عملیات تکمیلی ممکن است شامل پرداخت سطح، رزوه کردن یا عملیات حرارتی برای بهبود خواص باشد. همچنین می توان پوششی سطحی برای محافظت در برابر سایش و خوردگی بر روی لوله ها نیز اعمال کرد و در این مرحله، تضمین می شود که تولید لوله های مانیسمان بر اساس استانداردهای کاربردی خاص باشد.
از سوی دیگر، تست و بازرسی و کنترل کیفیت، از اهمیت بسزایی برخوردار است. در بازرسی و تست این قطعات، لوله ها را از نظر دقت ابعادی، استحکام و عیوب سطحی بررسی خواهند کرد. مکانیسم های آزمایش ایمن، از جمله بازرسی‌های اشعه ایکس و اولتراسونیک، لوله های بدون نقص را مشخص می کند. نکته بسیار مهمی که باید بدانید، این است که معمولا لوله قبل از حمل و نقل، تحت بازرسی نهایی قرار می گیرد.
روش های مختلف تولید لوله بدون درز
برای تولید لوله های مانیسمان یا لوله های بدون درز، روش های مختلفی وجود دارد و همین موضوع سبب اختلاف قیمت لوله های مانیسمان می شود. از جمله این روش ها، به شرح زیر است:
1) روش سنبه کاری چرخشی
این روش، باعث ایجاد لوله هایی با ضخامت بالا و طول زیاد خواهد شد. در این راستا نیز برای کاهش ضخامت لوله های مانیسمان در حال تولید، از روش نورد کردن بهره می برند که می‌تواند با استفاده از ماندرل داخلی و یا غلتک پیلگر در کنار ماندرل داخلی انجام شود.
2) تولید لوله با استفاده از نیروی گریز از مرکز
معمولا به منظور تولید لوله‌هایی با ضخامت زیاد و طول کوتاه از این روش تولید لوله مانیسمان بهره می برند. در این روش از یک قالب چرخنده که با سرعت بالایی در حال حرکت است استفاده می شود.
3) روش اکستروژن
در روش اکستروژن برای تولید لوله مانیسمان، شمش حرارت دیده وارد دستگاه اکستروژن خواهد شد و با استفاده از سنبه با قطر معین، سوراخ ولیه ای در آن ایجاد می کنند.. قطر سنبه، قطر داخلی لوله را مشخص کرده و بدین ترتیب، رده و ابعاد لوله ها مشخص خواهد شد.
4) روش پاششی
در این روش، لوله را درون محفظه ای وارد می کنند که پر از گاز نیتروژن می باشد و زمانی که لوله می چرخد ، نیتروژن روی آن پاشیده خواهد شد.
تفاوت لوله مانیسمان با لوله درز دار از نظر روش تولید
به صورت کلی باید اشاره داشت که یکی از مهم ترین تفاوت لوله مانیسمان و درزدار، روش تولید این دو لوله می باشد. در ادامه به بررسی روش تولید آن ها می پردازیم:
1) روش تولید لوله های مانیسمان
- برای تولید لوله مانیسمان معمولا از روش اکستروژن استفاده می‌شود.
- ماده اولیه در این فرآیند، شمش فولادی است.
- در ابتدا شمش فولادی گرما دهی خواهد شد و عملیات سوراخ کاری بر روی آن انجام می گیرد.
- سوراخ کاری در سایز های مختلف تقسیم می شود و با عملیات ماشین کاری، هیچ گونه درز یا شکافی در سطح بدنه لوله باقی نمی ماند
- روش تولید این لوله ها زمان بیشتری نیاز دارد و البته هزینه آن نیز بیشتر خواهد بود.
2) روش تولید لوله های درز دار
- برای تولید این لوله ها از ورق های نواری استفاده می‌شود.
- این ورق‌ها به شکل مارپیچ به یک دیگر اتصال می یابند و از طریق فرآیند جوشکاری به یک دیگر پیوند خواهند خورد.
- روش تولید این لوله ها سریع و کم هزینه تر از لوله های مانیسمان است
روش تولید چه تأثیری بر کیفیت لوله مانیسمان دارد؟
روش تولید لوله مانیسمان، می تواند بر موارد مهمی مانند میزان مقاومت در برابر فشار و خوردگی، میزان استحکام لوله، صاف بودن سطح آن و … تاثیر داشته باشد. در ادامه به بررسی دو فرآیند مهم در تولید لوله های مانیسمان (روش نورد گرم و کشش سرد) و تاثیرات آن ها بر کیفیت لوله ها می پردازیم:
1) فرآیند نورد گرم
- فرآیند نورد گرم تضمین می کند که لوله به شکل و اندازه اولیه خود برسد.
- با اصلاح ساختار خواص مکانیکی ماده را افزایش می دهد.
- این روش به ویژه برای تولید لوله های بدون درز با قطر بزرگ مناسب است.
- صنایعی مانند نفت و گاز، ساخت و ساز و تولید برق اغلب به دلیل استحکام و دوام لوله های نورد گرم، از لوله های تولید شده با این فرآیند استفاده می کنند.
2) فرآیند کشش سرد
- این تکنیک شامل شکل‌دهی لوله در دمای اتاق است.
- این فرآیند قطر و ضخامت دیواره لوله را کاهش داده و در عین حال سطح نهایی و دقت ابعادی آن را بهبود می‌بخشد.
- کشش سرد برای کاربردهایی که نیاز به دقت و پرداخت صاف دارند، ایده‌آل است.
- در صنایعی مانند خودروسازی، هوافضا و هیدرولیک استفاده از فرآیند کشش سرد ضروری است.
- این روش لوله هایی با تلرانس های دقیق تر و خواص مکانیکی بهبود یافته تولید می کند.
استانداردهای تولید لوله مانیسمان
از جمله استانداردهای تولید لوله مانیسمان به اختصار به شرح زیر است:
- استاندارد DIN
- استاندارد ASTM
- استاندارد ASME
- استاندارد API
سخن پایانی
در این مطلب از وب سایت نیکا صنعت سعی کردیم تا به بررسی روش تولید لوله مانیسمان بپردازیم. برای کسب اطلاعات بیشتر و تهیه این لوله ها در رده های مختلف، به وب سایت ما مراجعه کرده و با کارشناسان در این خصوص مشورت فرمایید.
سوالات متداول
1. مهم ترین روش های تولید لوله مانیسمان کدام است؟
ریخته‌گری گریز از مرکز، ریخته‌گری پاششی، اکستروژن شمش فولادی
2. مهم ترین مزیت های لوله مانیسمان نسبت به لوله درز دار چیست؟
مقاومت بیشتر در برابر خوردگی و رطوبت، استحکام بالاتر به دلیل عدم وجود درز جوش در لوله
3. لوله های مانیسمان در چه صنایعی استفاده می شوند؟
انتقال آب، خطوط نفت و گاز، پالایشگاه ها، انتقال فاضلاب شهری و صنعتی و …
منابع:
https://uniasen.com/blog/seamless-steel-pipe-manufacturing-process/
https://www.sdbksteel.com/what-is-seamless-steel-pipe-and-how-is-it-manufactured/
ثبت ديدگاه