فرآیند تولید لوله‌های اسپیرال یک تکنولوژی پیشرفته در صنایع مختلف است که با استفاده از ورقهای فولادی انجام می‌شود. این فرآیند شامل مراحلی مانند بازکردن و صاف‌کردن ورق‌ها، تغییر شکل مارپیچی و جوشکاری دقیق داخلی و خارجی است. لوله‌های اسپیرال به دلیل ساختار مارپیچی و جوشکاری قوی، از مقاومت و استحکام بالایی برخوردارند و در برابر فشار و شرایط محیطی مختلف بسیار پایدار هستند.
تولید لوله‌های اسپیرال با بهره‌گیری از استانداردهای بین‌المللی نظیر API انجام می‌شود که تضمین‌کننده کیفیت و دوام بالای این محصولات است. استفاده از فناوری‌های پیشرفته در جوشکاری و برش، باعث افزایش کارایی و کاهش هزینه‌های تولید می‌شود. این لوله‌ها در صنایع نفت و گاز، آب و فاضلاب، و زیرساخت‌های بزرگ به عنوان یک ابزار حیاتی مورد استفاده قرار می‌گیرند و نقش مهمی در انتقال مواد ایفا می‌کنند. در آهن وان بیشتر با این فرآیند آشنا می‌شویم.
فهرست محتوا
مراحل تولید لوله درز جوش اسپیرال
فرآیند تولید لوله‌های درزجوش اسپیرال یک فرآیند پیچیده و متشکل از چند مرحله متوالی است که هر مرحله آن از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. در ادامه به تشریح دقیق‌تر این مراحل خواهم پرداخت:
- بازکردن کلاف: این مرحله با باز کردن کلاف‌های ورق فولادی آغاز می‌شود. کلاف‌ها از جنس ورقهای فولادی با ضخامت مشخصی هستند که برای تولید لوله‌های اسپیرال مورد استفاده قرار می‌گیرند.
- صاف‌کردن و موج‌گیری ورق: ورقهای فولادی پس از باز کردن، ابتدا صاف می‌شوند و سپس به شکل مورد نظر برای تولید لوله‌های اسپیرال تغییر شکل می‌یابند. این مرحله شامل صاف کردن و نورد کردن ورق است.
- اتصال ابتدای کلاف به انتهای کلاف قبلی: در این مرحله، انتهای یک کلاف با ابتدای کلاف بعدی به‌طور پیوسته اتصال داده می‌شود تا فرآیند تولید به صورت پیوسته انجام شود.
- عملیات تغییر شکل ورق: در این مرحله، ورقهای فولادی به شکل مارپیچی تغییر شکل داده می‌شوند تا به شکل لوله‌های اسپیرال برسند. این تغییر شکل معمولاً با استفاده از دستگاه‌های نورد کننده صورت می‌گیرد.
- جوشکاری داخلی و خارجی لوله با جوشکاری زیر پودری: پس از تغییر شکل ورق‌ها، لوله‌های اسپیرال داخلی و سپس خارجی با استفاده از روش جوشکاری زیر پودری جوش داده می‌شوند. این فرآیند به صورت خودکار و در داخل ماشین‌های جوشکاری انجام می‌شود.
- برش طولی با روش اکسی‌ستیلن یا پلاسما: لوله‌های تولید شده بر اساس طول مورد نظر برش داده می‌شوند، که این برش‌ها معمولا با استفاده از دستگاه‌های اکسی‌ستیلن یا پلاسما انجام می‌شود.
- تمیزکاری و آماده‌سازی برای استفاده: در این مرحله، لوله‌های تولید شده تمیز شده و از هر گونه ذرات معلق خارج می‌شوند تا به کیفیت نهایی برسند و برای استفاده در صنایع مختلف آماده شوند.
با این مراحل متوالی و دقیق، فرآیند تولید لوله‌های اسپیرال با کیفیت و استاندارد انجام می‌شود، که هر یک از این مراحل نیازمند تجربه و تخصص می‌باشند.
فرآیند ساخت لوله اسپیرال
به طور کلی، تولید لوله‌های اسپیرال با قطر بالا از طریق پنج روش اصلی صورت می‌گیرد که شامل مراحل مختلفی است که هر کدام از آن‌ها ویژگی‌ها و مزایای خاص خود را دارند.
الف) روش O & U:
در این روش، ورق فولادی ابتدا به شکل U خم می‌شود و سپس به شکل O شکل داده می‌شود. این روش به دلیل سهولت در عملیات خم کردن و تغییر شکل ورق، از جمله روش‌های پرکاربرد است. با این روش، لوله‌های با قطر بالا و با استحکام مناسب تولید می‌شوند.
ب) خمش غلتکی یا نورد هرمی:
این روش شامل چندین مرحله است که در هر مرحله، ورق فولادی از طریق غلتک‌ها عبور میکند و به شکل هرمی تغییر شکل می‌یابد. سپس درز نهایی با جوشکاری ایجاد می‌شود. این روش به دلیل توانایی در تولید لوله‌های با قطر بالا و کیفیت بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد و در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد.
ج) روش 2C:
در این روش، دو نیمه لوله به شکل حرف C تهیه شده و سپس با یکدیگر جوش داده می‌شوند. این روش عملی و کارآمد بوده و به سرعت موجب تولید لوله‌های با قطر بالا می‌شود. از این روش به دلیل سرعت تولید و کیفیت مناسب آن، در صنایع مختلف استفاده می‌شود.
د) روش C & O:
این روش مشابه روش U & O است، با این تفاوت که در مرحله اول، ورق با خمیدگی بیشتری به شکل C شکل داده می‌شود. این تغییر شکل اضافی موجب افزایش قدرت و مقاومت لوله می‌شود و از آن به عنوان یکی از روش‌های پرکاربرد در تولید لوله‌های با قطر بالا استفاده می‌شود.
ه) شکل‌دهی مارپیچی:
در این روش، ورق همچون رزوه‌ای که پیرامون یک پیچ فرا گرفته به صورت لوله فرم داده می‌شود و درز بین لبه‌های ورق توسط جوش پر می‌شود. این روش به دلیل سادگی و کارآیی آن در تولید لوله‌های با قطر بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد و از آن به عنوان یک روش محبوب در صنایع مختلف استفاده می‌شود.
جوشکاری لوله اسپیرال
جوشکاری لوله‌های اسپیرال به روش قوسی زیر پودری یکی از روش‌های پرکاربرد در صنعت جوشکاری است که با استفاده از پوشش فلاکس یا پودر مخصوص، جوشکاری انجام می‌شود. در این نوع جوشکاری، قوس جوش تحت پوشش فلاکس یا پودر مخصوص قرار می‌گیرد و بدین ترتیب، اکسیژن وارد قوس نمی‌شود که باعث جلوگیری از اکسیداسیون جوش می‌شود.
در لوله‌های فولادی اسپیرال، جوشکاری مارپیچی در دو طرف لوله (داخل و خارج) انجام می‌شود. این به این معناست که در هر لحظه، نقاطی که از داخل و خارج جوشکاری می‌شوند، 180 درجه با هم اختلاف مکانی دارند. این ویژگی منحصر به فرد باعث می‌شود که لوله‌های اسپیرال با جوشکاری SAW (Submerged Arc Welding) دارای استحکام و پایداری بالاتری باشند.
یکی از مشخصات بارز جوشکاری قوسی زیر پودری، تنش‌های پسماند قابل توجهی است که پس از این نوع جوشکاری در قطعه باقی می‌ماند. جوشکاری SAW تنش پسماند قابل ملاحظه‌ای حتی پس از عملیات سرد و هیدروتست ایجاد میکند. تحقیقات نشان داده است که میزان تنش‌های پسماند در لوله‌های اسپیرال پس از عملیات هیدروتست از 40 تا 80 درصد استحکام تسلیم در مجاورت خط جوش SAW تغییر میکند. این ویژگی‌ها نشان می‌دهند که جوشکاری با روش قوسی زیر پودری یک روش قوی و پایدار برای تولید و جوشکاری لوله‌های اسپیرال است.
روش‌های فرم‌دهی لوله اسپیرال
لوله‌های اسپیرال به دو روش یک مرحله‌ای و دو مرحله‌ای تولید می‌شوند:
1- روش فرم‌دهی لوله اسپیرال به صورت یک مرحله‌ای این روش یکی از متداول‌ترین و قدیمی‌ترین روش‌های تولید لوله اسپیرال است. در این فرآیند، ابتدا ورق آماده‌سازی می‌شود، سپس به شکل لوله در می‌آید و در نهایت از داخل و خارج جوش داده می‌شود. در مرحله آماده‌سازی، لبه‌های ورق‌ها به هم جوش داده می‌شود و لبه‌های ورق صاف و پخ می‌شوند. برای جلوگیری از برآمدگی‌های نامطلوب، لبه‌های ورق پیش‌خم می‌شوند. جوشکاری داخلی در موقعیت ساعت ۶ و جوشکاری خارجی در موقعیت ساعت ۱۲ انجام می‌شود. مشعل‌های جوشکاری به صورت اتوماتیک تنظیم می‌شوند. پس از جوشکاری، لوله برش خورده و به مراحل بعدی منتقل می‌شود. سرعت تولید در این روش به سرعت جوشکاری زیرپودری بستگی دارد که معمولاً بین ۱ تا ۲.۵ متر بر دقیقه است و گاهی به ۳ متر بر دقیقه هم می‌رسد. به دلیل محدودیت سرعت جوشکاری زیرپودری، این روش نسبتاً کند است.
2- روش تولید لوله اسپیرال به صورت دو مرحله‌ای روش دو مرحله‌ای مشابه روش یک مرحله‌ای است با این تفاوت که در حین شکل‌دهی ورق، درز با استفاده از جوش GMAW (جوشکاری با گاز محافظ) جوش داده می‌شود. این جوش به عنوان پاس ریشه عمل میکند و سپس درز از داخل و خارج با جوش زیرپودری پر می‌شود. این روش شامل چهار مرحله اصلی است: آماده‌سازی ورق، شکل‌دهی ورق، جوش GMAW و جوش زیرپودری داخلی و خارجی. مزیت اصلی روش دو مرحله‌ای، تولید با سرعت بالاتر به دلیل جدا بودن مراحل شکل‌دهی و جوش نهایی است. در ایستگاه شکل‌دهی، ورق با سرعت حدود ۱۲ متر بر دقیقه و با استفاده از گاز محافظ کربنیک جوش داده می‌شود. این جوش در موقعیت ساعت ۶ انجام می‌شود و باعث افزایش راندمان تولید و بهبود کیفیت جوش می‌گردد.
استانداردهای طراحی و ساخت لوله اسپیرال
در صنعت لوله‌سازی، استانداردهای API (American Petroleum Institute) اهمیت بسیاری دارند و برای تضمین کیفیت، ایمنی و تطابق با استانداردهای بین‌المللی استفاده می‌شوند. در این رابطه، استانداردهایی مانند API Spec 5L، API Spec 5LX، API Spec 5LU و API Spec 5LS از جمله مهمترین استانداردهای API در زمینه تولید و استفاده از لوله‌ها هستند.
در نهایت، استاندارد API Spec 5LS، برای لوله‌های اسپیرال (درز جوش مارپیچی) از جنس فولادهای مختلف مانند A، B، X42 و X70 به کار می‌رود. این لوله‌ها به دلیل ساختار خاص مارپیچی‌شان، برای کاربردهایی که نیاز به انعطاف بالا و مقاومت در برابر فشار دارند، مناسب هستند.
سوالات متداول
فرآیند تولید لوله اسپیرال با بازکردن کلاف‌های ورق فولادی آغاز می‌شود.
در مرحله صاف‌کردن و موج‌گیری ورق‌ها، ورقهای فولادی ابتدا صاف و سپس به شکل مورد نظر برای تولید لوله اسپیرال تغییر شکل داده می‌شود.
ورقهای فولادی به وسیله دستگاه‌های نورد کننده به شکل مارپیچی تغییر شکل داده می‌شود.
جوشکاری داخلی و خارجی لوله‌های اسپیرال با استفاده از روش جوشکاری زیر پودری انجام می‌شود.
برش لوله‌های اسپیرال پس از تولید با استفاده از دستگاه‌های اکسی‌ستیلن یا پلاسما انجام می‌شود.
استفاده از استانداردهای بین‌المللی در تولید لوله اسپیرال برای تضمین کیفیت و استحکام بالای لوله‌ها اهمیت دارد.
شاید برای شما جالب باشد: تیرآهن 14
جمع بندی آهن وان
تولید لوله‌های اسپیرال یک فرآیند پیچیده و دقیق است که به وسیله‌ی مراحل متعددی از انتخاب ورقهای فولادی با ضخامت مناسب، تا تمام‌شدن جوشکاری و آماده‌سازی نهایی انجام می‌شود. این فرآیند شامل بازکردن و صاف‌کردن ورق‌ها، تغییر شکل آن‌ها به شکل مارپیچی، و جوشکاری داخلی و خارجی با استفاده از روش‌های پیشرفته مانند جوشکاری زیر پودری است. لوله‌های اسپیرال به دلیل ساختار خود، از استحکام و مقاومت بالایی در برابر فشار و شرایط مختلف محیطی برخوردارند، که این ویژگی‌ها آن‌ها را به گزینه‌ای مطلوب در صنایع مختلف، از جمله صنایع نفت و گاز و آب و فاضلاب تبدیل کرده است.
با بهره‌گیری از استانداردهای بین‌المللی مانند استانداردهای API، کیفیت و استحکام لوله‌های اسپیرال به طور مستمر تضمین می‌شود. استفاده از فناوری‌های مدرن جوشکاری، از جمله جوشکاری زیر پودری، نه تنها کیفیت جوش را افزایش میدهد بلکه به کاهش هزینه‌ها و زمان تولید کمک میکند. در نهایت، با تمامی این عوامل، لوله‌های اسپیرال به عنوان یک ابزار حیاتی برای انتقال مواد و سوخت در زیرساخت‌های بزرگ و صنایع مدرن، ارزشمند و بی‌نظیر هستند.
References
https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/spiral-welded-pipe
https://www.eastern-steels.com/newsdetail/spiral-steel-pipe-manufacturing-process.html
