لوله چیست؟
لوله استوانه ای است (پروفیل با سطح مقطع دایره ای) که برای انتقال مواد -عموما مایعات- مورد استفاده قرار می گیرد. لوله ها انواع مختلفی دارند که برای کاربردهای مختلف از انواع متفاوتی از لوله مورد بهره برداری قرار میگیرد. در این مقاله سعی کردیم انواع لوله فلزی که بیشترین استفاده در صنعت و ساختمان را دارد مورد بررسی قرار دهیم.
جنس لوله
لوله ها بر اساس نیاز و کاربرد از متریال و مواد مختلفی ساخته می شود. لوله های فولادی، لوله های مسی، لوله آلومینیومی و لوله های از جنس پلی اتیلن عمده ترین لوله های پر مصرف در صنعت هستند.
لوله فلزی ساختمانی
لوله های فلزی از جنس فولاد در مصارف مختلفی در صنعت ساختمان مورد بهره برداری قرار می گیرد که از مهمترین آنها می توان به استفاده از لوله های گالوانیزه برای آب رسانی (آب شرب) اشاره کرد.
همچنین لوله گاز در بیشتر ساختمان هایی که در کشور ساخته می شود از جنس فولاد است.
مهمترین مسائلی که در انتخاب لوله آب و گاز ساختمانی باید مد نظر قرار گیرد سایز و استاندارهای لوله ها هستند.
یکی از کاربردهای مهم لوله ها انتقال سیالات گازی است. برای این منظور بسته به نوع طراحی می توان از لوله های درز مستقیم تست گاز (API-5L) و یا در کاربردهای با فشار زیاد از لوله های مانیسمان استفاده کرد.
همانطور که قبلا در مقالات دیگر مثل مقاله راهنمای انتخاب و خرید لوله ساختمانی و صنعتی بدان اشاره شد یکی از کاربردهای اصلی لوله های فولادی انتقال سیالات گازی است. لوله گازی که در صنعت ساختمان مورد استفاده قرار می گیرد عموما به دو صورت روکار و توکار نصب می شوند.
برای لوله کشی گاز بصورت روکار می توان از لوله سیاه تست گاز استفاده کرد. این لوله ها از ورق فولاد ST37 ساخته شده و در نهایت مورد تست قرار گرفته و باید دارای برگه Certificate باشد. لوله های روکار (لوله سیاه تست شده) عمدتا در سایزهای «یک دوم اینچ» تا «سه چهارم اینچ» با ضخامت ۲.۳ تا ۲.۵ میلیمتر و سایز ۱ تا ۴ اینچ با ضخامت ۲.۸ تا ۴ میلیمتر مورد استفاده قرار می گیرند.
در لوله کشی زیرکار یا توکار گاز حتما باید از لوله فولادی ساخته شده از ورق API استفاده شود. این لوله ها باید مورد تست گاز نیز قرار گیرد و برگه Certificate داشته باشد. لوله گاز زیرکار یا توکار که از ورق API تولید می شوند و بعضا به آن لوله مانیسگاز نیز گفته می شود در سایزهای «یک دوم اینچ» تا «سه چهارم اینچ» با ضخامت ۲.۸ تا ۳ میلیمتر و سایز ۱ تا ۴ اینچ با ضخامت ۳.۲ تا ۴.۴ میلیمتر مورد استفاده قرار می گیرند.
Certificate (سرتیفیکیت) در واقع گواهینامه تست محسوب میشود. در واقع سندی است که در آن مدیر کنترل کیفیت کارخانه و یا مسئول آزمایشگاه شرایط تست و فشار و زمان آن را بطور کامل به همراه مشخصات فیزیکی لوله ثبت و تایید کرده است. این سند نشان می دهد لوله ای که شماره آن در برگه گواهینامه و بر روی لوله درج شده است توانسته است مراحل تست گاز را پشت سر بگذارد.
API استانداردی است که توسط موسسه استاندارد آمریکایی محصولات صنعت نفت تدوین شده است. ورق های تولیدی با استاندارد API ورق هایی هستند دارای مشخصات مکانیکی و شیمیایی خاصی بر اساس این استاندارد تولید شده و برای استفاده در صنعت نفت و گاز و پتروشیمی مناسب هستند.
درصورتیکه از لوله غیر تست شده و غیر استاندارد برای لوله کشی گاز استفاده شود بیمه در شرایطی که حادثه ای رخ دهد می تواند از ارائه خدمات و پرداخت خسارت ها سر باز زند.
کارخانه های تولید کننده لوله گاز خانگی یا ساختمانی
از مجمله مهترین و اصلی ترین کارخانه های تولید کننده لوله گاز خانگی یا ساختمانی در ایران می توان به کارخانه سپاهان در اصفهان، کارخانه سپنتا، کارخانه ساوه و شرکت لوله سازی اهواز اشاره کرد.
لوله فلزی درز مستقیم
در صورتی که بخواهیم لوله ها را بر اساس نوع درز جوش آنها تقسیم بندی کنیم می توان گفت لوله های فلزی به دو دسته اصلی لوله درز دار و لوله مانیسمان (بدون درز) تقسیم می شوند. لوله درز مستقیم یکی از انواع لوله های درز دار به شمار می روند که لوله های درزمستقیم که با عبارت Welded pipe مورد اشاره قرار می گیرد و پر استفاده ترین نوع لوله فلزی است. این لوله ها می تواند بر اساس کاربرد از فولاد ST37 یا ST52 و یا از ورق فولادی API تولید شود. همچنین لوله های فولادی مخصوص استفاده در شرایط دمایی بالا (آتشخوار) و یا مناسب سرویس های سرد و برودتی تولید می شوند که هریک شرایط و استانداردهای تولیدی مخصوص به خود را دارند.
رول ورق فولادی خوراک اصلی واحد های تولید کننده لوله های درز مستقیم است. این رول بر اساس سایز لوله هایی که قصد تولید آن را دارند برش می خورد و وارد خط تولید می شود. ابتدا دستگاه رول بازکن رول ورق را باز کرده و ورق وارد خط تولید لوله می شود. این ورق ها تحت فشار قالب های خاصی که در خط تولید تعبیه شده نورد شده به حالت لوله در می آید. سپس با استفاده از دستگاه جوش مخصوص لبه ورق به هم جوش داده شده و لوله درز دار یا همان لوله درز مستقیم تولید می شود. دو تکنولوژی جوش برای تولید لوله های فولادی درزدار مورد استفاده قرار می گیرد روش جوش کاری زیر پودری (SAW) و جوش کاری مقاومت الکتریکی (ERW) .
کاربردهای لوله های فولادی درز مستقیم
لوله های فولادی درز مستقیم عمدتا برای انتقال آب، لوله جدار چاه، لوله فاضلاب، لولههای انتقال نفت و گاز، لوله های پتروشیمی، تاسیسات و لوله داربست فلزی استفاده می شود. یکی ازمهمترین و اصلی ترین صنایعی که از لوله های فولادی درز دار استفاده می‌کنند صنعت آبرسانی است.
مقاومت مکانیکی بسیار بالا در برابر فشار و لزرش و خظاهای انسانی یکی از ویژگی های اصلی این لوله هاست که آن ها را به بهترین انتخاب و پر استفاده ترین انتخاب برای مهندسان این حوزه تبدیل کرده است. همچنین مقاومت در برابر خوردندگی باعث می شود این لوله ها سال های سال بخوبی در زیر خاک دوام بیاورند.
لوله های درز مستقیم تا زیر ۵ اینچ ریز بار به حساب می آید و در بازار به ریز بار معروف است. لوله های از سایز ۶ اینچ تا ۹۰ اینچ با نام لوله صنعتی در بازار مصطلح است.
از جمله مهترین و اصلی ترین کارخانه های تولید کننده لوله درز مستقیم در ایران می توان به کارخانه سپاهان در اصفهان، کارخانه کالوپ، کیان پرشیا، کارخانه سپنتا، کارخانه لوله و پروفیل ساوه و شرکت لوله سازی اهواز اشاره کرد.
لوله فلزی اسپیرال
لوله اسپیرال در واقع از خانواده لوله های درزدار محسوب می شود با این تفاوت که درز جوش آن بصورت یک خط مستقیم نبوده بلکه فرآیند نورد ورق در تولید این قبیل لوله ها بصورتی است که خط جوش بصورت حلزونی دور لوله انجام می شود. این امر باعث می شود هزینه تمام شده برای تولید این لوله پایین تر لوله درزمستقیم باشد. بنابراین در مصارفی که نیاز به استقامت مکانیکی بالا نباشد و یا سیالات پر فشار از داخل لوله عبور نکند می توان به استفاده از این قبیل لوله ها یعنی لوله های با جوش حلزونی یا همان اسپیرال فکر کرد.
لوله اسپیرال به لوله ای گفته می شود که درز جوش آن بصورت حلزونی بوده و مصارف و کاربردهای خاص خود را دارند. قیمت این لوله ها با توجه به سایز لوله متفاوت است. انواع لوله های اسپیرال سایز بزرگ (اینچ بالا) در کارخانه‌های معتبری همچون اصفهان، قم، ایران اسپیرال، آذربایجان، تهران و کالوپ همراه با مشاوره و بر اساس سفارش مشتریان عزیز تولید و عرضه میشود.
در طی ۱۰ سال گذشته نگرش ها در مورد این لوله ها تغییر کرده و دقت دستگاههای تولید کننده بالاتر رفته و این افزایش کیفی باعث شده لوله های اسپیرال در بسیاری از استاندارها به موارد کنترل کیفیت این قبیل لوله ها نیز اشاره شده است.
لوله اسپیرال از سایز ۱۴ اینج تا ۱۲۰ اینچ در ایران تولید می شود
برای مطالعه بیشتر در مورد مزیت ها و معایب و خواص لوله اسپیرال می توانید این صفحه را ببینید.
روش تولید لوله اسپیرال
برای ساخت انواع لوله آهنی یا لوله فولادی با قطرهای بالا از پنج روش کلی استفاده می شود:
۱) روش O & U: در این روش ابتدا ورق فولادی که به صورت شیت درآمده و برش خورده را به صورت U و سپس به صورت O در می آورند.
۲) روش نورد هرمی: در این روش ابتدا ورق فولادی بصورت شیت برش خورده و سپس بین چند غلتک خم شده و بصورت منحنی در می آید. بعد از آن درز نهایی جوشکاری می شود.
۳) روش ۲C: در این روش دو نیمه لوله که قبلا به صورت C تهیه شده اند بر روی هم جوش داده می شوند.
۴) روش C & O: این روش تا حد زیادی مشابه روش U & O است اما تفاوت هایی در این روش وجود دارد مثلا در فاز اول خمش، انحنای بیشتری به ورق فولادی داده می شود.
۵) روش شکل دهی مارپیچی: در این روش که محصولا نهایی آن لوله اسپیرال نام دارد ابتدا ورق فولادی مثل یک رزوه‌ی دور پیچ و بصورت لوله فرم دهی شده و سپس لبه ورق ها به هم جوش داده می شود.
جوشکاری لوله فولادی اسپیرال
برای جوشکاری لوله اسپیرال معمولا از روش جوشکاری زیر پودری SAW استفاده می شود.
حوشکاری زیر پودری توسط مخترع روسی اسلاویانوف پایه گذاری شده و در آن پودر مخصوصی از تماس اکسیژن با قوس جوش جلوگیری کرده که این امر باعث می شود جوش اکسیده نشود و خواص بهتری از خود نشان دهد. اما در نهایت این روش جوش تنش پسماند قابل توجهی در ناحیه جوشکاری باقی می گذارد که باعث می شود تا ۸۰درصد استحکام تسلیم در مجاورت خط جوش تغییر کند.
لوله فلزی مانیسمان
لوله بدون درز یا لوله مانیسمان به لوله هایی گفته می شود که فرآیند تولید آنها بگونه ای است که نیازی به جوشکاری نداشته و در نتیجه درزجوش در آن وجود ندارد. در واقع فرآیند تولید آنها بطور کلی با لوله های درزدار متفاوت است و همین امر باعث شده این لوله ها مقاومت بیشتری در برابر فشار و نیروهای مکانیکی وارد بر آن داشته باشند.
استحکام بیشتر و مقاومت در برابر فشار بالای سیالات عبوری باعث شده لوله بدون درز یا لوله مانیسمان بهترین انتخاب برای استفاده در کاربردهای حساس و پر فشار مثل پالایشگاهها و پتروشیمی ها، نیروگاهها و بویلر ها، صنایع حساس و راکتورهای تولید نیروی هسته ای باشند.
لوله مانیسمان از سایز «یک دوم» اینج تا ۲۴ اینچ با ضخامت های مختلفی تولید میشوند. ضخامت ها بر اساس جدول استاندارد لوله است که به آن اصطلاحا Schedule یا اسکجول گفته می شود.
اما در این جدول استاندارد لوله چه اطلاعاتی وجود دارد؟ مهمترین چیزی که از جدول اسکجول یا جدول استاندارد لوله می توانید استخراج کنید رده لوله یا همان ضخامت لوله است. لوله های مانیسمان عموما در رده های ۲۰، ۴۰، ۸۰ و ۱۶۰ تولید می شود. شما با دانستن سایز قطر خارجی بر حسب اینچ و رده آن می توانید ضخامت لوله را از جدول اسکجول استخراج کنید. بعنوان مثال لوله ۲ اینچ رده ۴۰ دارای ضخامت ۳،۹۱ میلیمتر است.
برای مشاهده جدول استاندارد لوله (اسکجول) کلیک کنید.
لوله مانیسمان چگونه تولید می شوند؟
لوله بدون درز با روش های مختلفی تولید می شود که پر استفاده ترین روش تولید این لوله ها در سراسر دنیا روش اکستروژن شمش فولادی است.
در این روش ابتدا یک قطعه شمش فولادی با مقطع دایره ای را تا دمای ۱۳۲۰ درجه سانتیگراد گرم می کنند. سپس سنبه میله ای نوک تیز به مرکز شمش شلیک شده و لوله بدون درز تولید می شود. در مرحله بعد عملیات نورد و کشش لوله انجام می شود تا ضخامت و قطر و طول مناسب ایجاد شود.
در نهایت لوله تولید شده تحت عملیات حرارتی و تنش زدایی قرار می گیرند تا به استانداردهای مورد نظر از نظر مکانیکی برسد.
تولید کنندگان اصلی لوله بدون درز یا لوله مانیسمان در ایران
- لوله مانیسمان شرکت لوله سازی اهواز
این شرکت لوله بدون درز ۰،۵ اینچ تا ۶ اینچ را بر اساس استاندارد ASTM , DIN, API و IPS تولید می کند.
- لوله مانیسمان دقیق کاوه (کاوه ایرانیان)
شرکت دقیق کاوه اولین شرکت تولید کننده خصوصی در کشور است که موفق به تولید لوله مانیسمان شده و این کار را بر اساس استانداردهای روز آمریکا و انگلیس انجام می دهد. لوله مانیسمان دقیق کاوه در سایزها و ضخامت های مختلف تولید می شود.
- لوله مانیسمان ساوه
- لوله مانیسمان گستر اصفهان
- لوله مانیسمان فولاد صنعت
- شرکت پروفیل فولادی اصفهان
- کارخانه گروه ملی صنعتی فولاد ایران
مهمترین استانداردهای لوله و اتصالات مانیسمان
- استاندارد ASTM
ASTM A53 و ASTM A106 دو استاندارد مهم از سری استانداردهای ASTM به شماره می روند که عملا مرتبط با انواع لوله مانیسمان و بدون درز هستند. لوله های دارای استاندارد A53 مناسب برای انتقال سیالات کم فشار مثل آب، نفت و یا هوای کمفشار است. در حالیکه لوله مانیسمان A106 برای کاربردهای پرفشار و خاص بخصوص در صنایع نفت و گاز و صنایع نیروگاهی مورد استفاده قرار میگیرد.
همچنین استاندارد ASTM A105 در خصوص اتصالات و شیرآلات مانیسمان است.
- استاندارد ASME
استاندارد ASME و استانداردASTM در بسیاری از موارد مشترک هستند. ASME استانداردی است که از طرف انجمن مهندسان مکانیک آمریکا (ASME: The American Society of Mechanical Engineers) منتشر شده است و بیان کننده ضخامت لوله (مانیسمان) در کاربردها و سایزهای مختلف است. در واقع جدول اسکجول و یا جدول استاندارد لوله که قبلا به آن اشاره شد در استاندارد ASME B36.10 ذکر شده است. برای مشاهده این جدول کلیک کنید.
- استاندارد API
API استاندارد هایی هستند که توسط انجمن نفت آمریکا منتشر شده است. در صنعت نفت و گاز عموما مواد اشتعال پذیر و قابل انفجار تحت فشار و گرمای زیاد از لوله ها عبور داده می شود. بنابراین انتظار می رود نهایت دقت در انتخاب متریال بکار برده شده انجام شود. استاندارد API 5L یکی از پرکاربردترین استانداردهای این انجمن بوده که تمرکز آن روی موارد ایمنی است و از نظر ابعاد و اندازه توصیه خاصی ندارد و این موارد را به استاندارد ASTM ارجاع می‌دهد.
لوله آبرسانی
یکی از کاربردهای اصلی لوله فلزی در جهان استفاده از این لوله ها در خطوط انتقال آب و آبرسانی است. اگرچه لوله های پلی اتیلن نیز در خطوط انتقال آب استفاده می شود اما همچنان خطوط لوله فلزی آب اصلی ترین کاربرد لوله های فلزی بشمار می روند. له عنوان مثال لوله فلزی ۵۶ اینچ و ۶۰ اینچ برای خطوط اصلی بین شهری و لوله های ۸ اینچ ۱۲ اینچ و ۱۶ اینچ برای آبرسانی محلات و شهرک ها و لوله های ۶ اینچ و ۴ اینچ برای آبرسانی مجتمع های بزرگ و آتش نشانی و همچنین لوله های ۳ و ۲ و ۱ اینچ برای آبرسانی داخلی ساختمان ها و پلنت های صنعتی مورد استفاده قرار میگیرد.
لوله جدار چاه
از لوله های ۱۰ تا ۱۴ اینچ با ضخامت ۴ تا ۶ میلیمتر برای استحکام بخشیدن به دیواره چاه های آب استفاده می شود . در واقع وظیفه لوله جدار چاه این است که از ریزش شن و خاک به داخل چاه جلوگیری کرده و در عین حال قطرات آب بتواند از آن عبور کرده و در انتهای چاه جمع آوری شود. برای این منظور لوله فولادی که به آن لوله جدار چاه گفته می شود را در فواصل مشخصی سوراخ کرده و شیاردار می کنند. این لوله شیار زده شده مانع ریزش چاه خواهد شد.
لوله تست گاز
انتقال سیالات گازی نظیر گاز شهری یکی دیگر از اصلی ترین کاربردهای لوله های فلزی در کشور عزیزمان به شمار می رود. این لوله ها در قطرهای بالا برای خطوط انتقال گاز بین شهری و در سایزهای پایین تر بعنوان لوله گازکشی ساختمانی مورد استفاده قرار می گیرد.
لوله های درز مستقیم و لوله های مانیسمان می توانند به عنوان لوله انتقال سیالات گازی مورد استفاده قرار گیرند بشرطی موارد زیر در مورد آنها رعایت شده باشد:
در مورد لوله های درز مستقیم باید اولا از ورق های گازی برای تولید آنها استفاده شده باشد یعنی ورق فولادی که دارای استاندارد API بوده و به منظور ساخت لوله تست گاز تولید شده باشد.
همچنین باید مورد تست گاز قرار گیرد. در این تست دو سر لوله بسته شده و در مدت زمان مشخصی تحت فشار هوای بسیار بالا قرار میگیرد. درصورتی که در مدت زمان تعیین شده افت فشار در لوله مشاهده نشود می توان با اطمینان گفت که لوله مورد نظر به لحاظ جوش و متریال کاملا مورد تایید است و می تواند برای انتقال مایعات پرفشار و یا سیالات گازی مورد استفاده قرار گیرد.
در صورتی که روی لوله درز مستقیم عبارت API-5L درج شده باشد و لوله دارای شناسنامه معتبر باشد می توانید از تست گاز بودن آن اطمینان حاصل کنید.
در مورد لوله های مانیسمان نیز باید دارای استاندارد ASTM A106 باشند تا بتوان در مصارف پر فشار مورد بهره برداری قرار داد.
تیوب چیست؟ تفاوت لوله و تیوب چیست؟
تیوب tube و لوله pipe ممکن است در نگاه اول یکی باشند اما باید بدانید تیوب با لوله تفاوت هایی دارد.
تیوب ها بیشتر در مواردی که نیاز به ایجاد مدار بسته انتقال سیالات وجود دارد مورد استفاده قرار می گیرد. بر این اساس در ساخت انواع بویلرها و مبدلهای حرارتی و همچنین کندانسورها از تیوب استفاده می شود. ضخامت تیوب ها بر اساس کلاسه BWG بیان میشود و هر چه این شاخص بالاتر باشد ضخامت تیوب پایین تر است.
بنابر این تیوب و لوله اگر چه به لحاظ ظاهری شبیه هم هستند اما کاربرد و استاندارهای مختلفی دارند. همچنین تیوب ها قابلیت فوق العاده ای برای خمکاری دارند در حالی که لوله ها در این زمینه محدویت های جدی دارند.
