همان‌طور که میدانید، لوله‌های فولادی و فلزی (از جنس کربن استیل، فولاد ضدزنگ یا فولاد آلیاژی) ازجمله تجهیزات پرکاربرد در صنایع مختلف به شمار می‌آیند که انواع آنها ممکن است ازلحاظ آلیاژ با یکدیگر متفاوت باشند؛ اما فعالان صنعت تأسیسات انواع لوله‌های فولادی را بیشتر با عناوین لوله مانیسمان و لوله سیاه می‌شناسند. تفاوت عمده و اصلی این دو نوع لوله را می‌توان روش تولید آنها دانست. همین امر توانسته است زمینه‌ساز تفاوت‌های بزرگ‌تر در خواص و ویژگی‌های آنها باشد و کاربردهای هر یک را نیز از دیگری مجزا کند. در ادامه این تفاوت‌ها را به‌طور کامل موردبررسی قرار می‌دهیم.
لوله سیاه یا درز دار (Welded Pipe)
برای ساخت لوله‌های درز دار از روش خم کردن ورقه فولادی مستطیلی شکل و جوش دادن دو سر آن به یکدیگر استفاده می‌شود. اتصال دو طرف این ورقه به دو روش مقاومت الکتریکی (ERW) و ذوب الکتریکی (EFW) انجام می‌شود. به این صورت که ابتدا یک جریان الکتریکی با فرکانس بالا میان دو لبه ورقه فولادی ایجاد می‌کنند که موجب ذوب شدن و درنهایت، متصل شدن آنها به یکدیگر می‌شود. تا پیش از دهه ۱۹۷۰ از فرکانس‌های پایین برای این کار استفاده می‌کردند؛ اما این کار موجب ضعیف شدن و افزایش امکان خوردگی فلز می‌شد.
انواع لوله درز دار
انواع لوله‌های درز دار شامل لوله درز مستقیم، لوله گالوانیزه، لوله مبلی، لوله گاز و لوله اسپیرال هستند؛ اما تمام آنها به یک اندازه در صنایع کاربرد ندارند و اهمیت لوله‌های اسپیرال و درز مستقیم بیشتر است. تفاوت اصلی دو لوله اسپیرال و درز مستقیم، درز جوش آنها است. لوله درز مستقیم حاصل جوشکاری دو سر ورقه فولادی پس از خم‌کاری آن حول محور طولی است؛ اما برای تولید لوله اسپیرال از روش خم‌کاری ورق یا تسمه فولادی به‌صورت مارپیچ یا حلزونی استفاده می‌شود.
لوله مانیسمان یا بدون درز (Seamless Pipe)
لوله مانیسمان نوعی لوله فلزی است که در ساختار آن از آلیاژ فولاد، استنلس استیل یا کربن استیل استفاده می‌شود. برخلاف لوله‌های درز دار، در روند تولید لوله‌های مانیسمان از جوشکاری استفاده نمی‌شود. این لوله در ابتدا یک استوانه فولادی است که در اصطلاح به آن شمش می‌گویند. ابتدا شمش استوانه‌ای گرم می‌شود تا در مرحله بعد یک سوراخ در وسط آن به وجود بیاورند.
سپس نوبت به چرخش و کشش این استوانه توخالی می‌رسد و این مرحله تا رسیدن به اندازه‌های موردنظر در طول، قطر و ضخامت دیواره لوله ادامه می‌یابد. در اکثر اوقات، عملیات حرارتی یا آنیل کردن (annealing) مرحله آخر تولید لوله بدون درز خواهد بود. معمولاً در صنایعی مانند صنعت نفت و گاز، تولید برق و صنعت داروسازی که فشار و حرارت زیادی به لوله‌ها تحمیل می‌شوند، از لوله‌های مانیسمان استفاده می‌شود.
تفاوت لوله سیاه (لوله درز دار) و مانیسمان (لوله بدون درز)
اکنون‌که با دو مفهوم لوله سیاه و لوله مانیسمان آشنا شده‌اید، درک تفاوت میان آنها راحت‌تر خواهد بود. همان‌طور که بیان شد، استفاده از روش‌های متفاوت در تولید لوله‌های فولادی، ماهیت و ویژگی‌ها و درنتیجه، کاربردهای آنها را نسبت به یکدیگر متفاوت کرده است. اگر بخواهیم تفاوت‌ها آنها را به‌طور دقیق‌تری بررسی کنیم، به موارد زیر خواهیم رسید:
-
تفاوت در کارایی
همان‌طور که پیش‌تر گفتیم، نحوه ساخت متفاوت موجب تغییر کاربردها نیز می‌شوند. لوله‌های درز دار به دلیل استفاده از روش جوشکاری و وجود درز در ساختار آنها، مقاومت پایین‌تری نسبت به لوله‌های مانیسمان دارند. مقاومت بالای لوله‌های مانیسمان، آنها را برای انتقال مواد حساس با حرارت و فشار بالا مناسب ساخته است. این در حالی است که از لوله‌های سیاه اغلب در انواعی از صنایع و مصارف خانگی برای انتقال مواد با فشار پایین و حرارت کم استفاده می‌شود.
تفاوت حداکثر میزان فشار قابل‌تحمل توسط لوله‌های سیاه، تنها ۲۰ درصد کمتر از انواع مانیسمان است و در صنایع مختلفی مانند صنعت هوا و فضا، صنعت الکترونیک و خودروسازی معمولاً از لوله‌های درزدار استفاده می‌شود. با این‌حال، کاربردها و میزان تقاضا برای لوله‌های بدون درز بیشتر است. زیرا مقاومت بیشتری در برابر فشارهای بالای شیمیایی و مکانیکی و همچنین دمای بالا دارند.
-
روش جوشکاری
جوشکاری یکی از مراحل تولید لوله درزدار است و هیچ کاربردی درروند ساخت لوله‌های مانیسمان ندارد. حذف شدن این مرحله از روند تولید لوله‌های مانیسمان، در ترکیبات شیمیایی آن با لوله درزدار نیز تفاوت‌های چشمگیری ایجاد کرده است. در لوله درزدار باید ترکیباتی مانند سیلیکون، گوگرد، منگنز، اکسیژن و عناصر دیگری از این قبیل که در تسهیل انتقال حرارت مؤثرند، وجود داشته باشند. در غیر این صورت، درزها غیرقابل نفوذ شده و فرایند جوشکاری دشوار می‌شود.
-
تفاوت در ساخت
همان‌طور که بیان شد، برای تولید لوله‌های درزدار از ورقه‌های فولادی برش خورده با ضخامت و عرض موردنظر استفاده می‌شود. این ورقه گرم می‌شود تا امکان خم‌کاری آن و سپس ذوب و متصل کردن دو سر ورقه به یکدیگر ایجاد شود. این در حالی است که ماده اولیه برای ساخت لوله‌های بدون درز، شمش یا همان استوانه فولادی است که باید ابتدا گرم شده و با استفاده از یک سمبه به استوانه توخالی تبدیل شود. درنهایت، طی فرایندهایی به ضخامت و ابعاد موردنظر می‌رسد. بنابراین، با مقایسه دو لوله سیاه و مانیسمان می‌توان دریافت که کیفیت سطح در انواع بدون درز بیشتر است.
-
شکل ظاهری لوله مانیسمان و لول سیاه
مهم‌ترین تفاوت دو لوله درزدار و بدون درز را از طریق نام آنها می‌توان دریافت. لوله‌های درزدار از ورقه‌های خم‌شده و جوش‌خورده به وجود می‌آیند و بر روی آنها جای جوش باقی می‌ماند. این در حالی است که هیچ‌گونه جوشکاری در مراحل تولید لوله‌های بدون درز وجود ندارد. بنابراین، جای جوش یا درز نیز بر روی آنها دیده نمی‌شود. در برخی لوله‌های درزدار که به‌عنوان لوله درز مخفی شناخته می‌شوند، جای جوش با استفاده از ابزارهای خاص محو می‌شود و قابل‌تشخیص نیست.
-
خم‌کاری و برش
خم‌کاری و برش نیز ازجمله مراحل تولید لوله درزدار به شمار می‌آیند. لوله‌های درزدار درواقع با استفاده از ورقه برش خورده ساخته می‌شوند. این ورقه فولادی به روش‌های مختلفی مانند روش U & O، روش C، روش O & C، روش خمش غلتکی یا نورد هرمی یا روش شکل‌دهی مارپیچی لوله‌های اسپیرال خم می‌شود تا دو سر آن به یکدیگر برسد و امکان جوشکاری ایجاد شود. مراحلی مانند خم‌کاری درروند تولید لوله بدون درز وجود ندارند.
-
اندازه دانه
عملیات حرارتی که یکی از مراحل تولید لوله است، به‌طور چشمگیری در اندازه دانه فلز تأثیر می‌گذارد. اندازه دانه‌های دو لوله در زمان واحد و یک دمای مشخص، یکسان است. بنابراین، می‌توان نتیجه گرفت که اندازه دانه‌های دو لوله فولادی پس از عملیات حرارتی یکسان خواهد بود. اغلب لوله‌های مانیسمان تولید چین دارای دانه‌هایی با اندازه حداکثر ۲۰ اینچ (۵۰۸ میلی‌متر) هستند. این در حالی است که سایر تولیدکنندگان لوله بدون درز جهان به دلیل محدودیت در تجهیزات، لوله‌ها را با اندازه دانه ۱۶ اینچ (۴۰۶٫۴ میلی‌متر) تولید می‌کنند. اندازه دانه‌ها به درخواست مشتری و با استفاده از ماشین‌کاری می‌تواند افزایش داد؛ اما کیفیت آن نسبت به لوله‌های اصلی بسیار کمتر خواهد بود. این در حالی است که اندازه دانه‌ها در لوله‌های سیاه یا درزدار فاقد چنین محدودیت‌هایی بوده و بین ۱-۱٫۲ تا ۱۰۰ اینچ است.
-
قیمت لوله سیاه و مانیسمان
در حالت عادی قیمت لوله‌های فولادی بدون درز بیشتر است. در تولید لوله‌های مانیسمان از تجهیزات و مواد اولیه باارزش‌تری نسبت به لوله‌های درزدار استفاده می‌شود و فرایند تولید آن بسیار دشوارتر است. بنابراین، قیمت لوله‌ها به دلیل هزینه تولید بالا افزایش می‌یابد. بااین‌حال، گاهی می‌بینیم که لوله‌های درزدار با قیمت بیشتری نسبت به انواع بدون درز در دسترس خریداران قرار می‌گیرند. این امر معمولاً به دلیل فشار بازار پیش می‌آید.
علاوه بر روش تولید لوله‌های فولادی، عوامل دیگری مانند ابعاد، قطر، ضخامت و آلیاژ به‌کاررفته در لوله نیز در قیمت نهایی تأثیر می‌گذارند. با توجه به اینکه لوله‌های درزدار در مراحل آخر پولیش می‌خورند تا جای جوش آنها مخفی شود، میزان صاف و بی‌نقص بودن سطح لوله نیز می‌تواند در قیمت مؤثر واقع شود. نوسانات قیمت مواد اولیه مانند آهن و فولاد نیز می‌توانند در تعیین قیمت نهایی نقش داشته باشند.
-
فرایند ساخت
همان‌طور که بیان شد، علت اصلی تفاوت در ویژگی‌ها و کاربردهای دو لوله بدون درز و درزدار را می‌توان روش و فرایند تولید آنها دانست که از صفرتا صد با یکدیگر متفاوت هستند. فرایند ساخت لوله مانیسمان شامل پیش‌گرمایش، سوراخ‌کاری، گرد و همگن‌سازی، سمبه کاری، تاب‌گیری، جداسازی سمبه، کروی سازی، کشش و تغییر طول لوله، خنک کاری و سپس عملیات نهایی مانند پولیش کردن، اندازه‌گیری و… است. این در حالی است که لوله درزدار طی مراحل برش، خمش، جوشکاری و پولیش‌کاری تولید می‌شود.
-
میزان استحکام
میزان استحکام لوله به ترکیبات و نوع آلیاژ به‌کاررفته در ساختار آن بستگی دارد. اگر دو آلیاژ یکسان را تحت عملیات حرارتی یکسان قرار دهیم، استحکام لوله‌های به‌دست‌آمده نیز یکسان خواهد بود. اگر یک لوله سیاه یا تحت آزمایش کششی و لرزش سه‌بعدی قرار دهیم، یک شکاف در مکانی دور از محل جوش ایجاد می‌شود که علت آن، کمتر بودن ناخالصی‌های جوش و مقدار بیشتر نیتروژن است. بنابراین، مقاومت جوش در بخش‌های دیگر بهتر است. به‌طورکلی، لوله‌های شکاف دار توانایی تحمل ۸۵ درصد فشار مجاز را دارند.
-
مقاومت در برابر خوردگی
مقاومت در برابر خوردگی، یکی از ویژگی‌های لوله‌های فولادی است که میان آن کاملاً تحت تأثیر ترکیبات آلیاژ و عملیات حرارتی قرار دارد. بنابراین، اگر دو لوله با ترکیبات آلیاژ یکسان را تحت یک عملیات حرارتی قرار داده باشیم، مقاومت آنها در برابر خوردگی به یک اندازه خواهد بود. معمولاً آنیل کردن لوله درزدار ناقص در محیط کلرید اسیدی، زمینه افزایش سرعت خوردگی را ایجاد می‌کند.
-
سایز و ضخامت یا قطر دیواره
معمولاً سایز و ضخامت لوله درزدار موردنظر، پیش از خمش و جوشکاری تعیین می‌شود. ضخامت ورقه فولادی به ضخامت دیواره لوله تبدیل می‌شود و عرض آن در محاسبات قطر داخلی یا خارجی به کار می‌رود. این در حالی است که لوله‌های بدون درز در مراحل میانی تا حدی پولیش می‌خورند که به ضخامت یا قطر دیواره و سایز موردنظر برسند.
سایز لوله‌ها بر اساس استاندارد و برای کاربردهای مختلف در شاخه‌های متفاوت صنعت مشخص می‌شود. این لوله‌ها همچنین می‌توانند با توجه به خواسته و سفارش مشتری در ابعادی متفاوت از سایزهای استاندارد تولید شوند.
تا به اینجا در مورد تفاوت ها و ویژگی‌های لوله مانیمسان و سیاه در ۱۱ حوزه مختلفتوضیح دادیم. بسته به حوزه فعالیت و نیاز کسب‌وکار شما، نوع مناسب‌ترین لوله فولادی متفاوت خواهد بود. بنابراین، با توجه به ویژگی‌ها و مشخصات انواع لوله، جنس آنها و دریافت یک مشاوره فنی در صورت لزوم، می‌توانید لوله فولادی موردنظر خود را انتخاب و خریداری کنید. برای مشاوره تماس بگیرید.