لوله کاروگیت اسپیرال

لوله اسپیرال یکی از روش های تولیدی لوله فولادی می باشد. در واقع این لوله از جنس فولاد تهیه شده و شکل خاصی از لوله های فولادی را تداعی می کند. لوله های اسپیرال به شکل مارپیچی عرضه می شوند و در ضخامت های متفاوتی تولید می گردند. لوله های اسپیرال به شکل رول شده می باشند و در سایزهای 5 تا 120 اینچ عرضه می گردد.

ویژگی های لوله کاروگیت اسپیرال

لوله اسپیرال بیشترین کاربرد را در صنایع نفت و گاز دارد. این لوله های فولادی با حد بالایی از انعطاف تولید می شوند و گزینه خوبی برای استفاده در صنایع مختلف هستند. ویژگی های آن خاصی نظیر یکسانی ابعاد، وضعیت حرکتی مناسب، انعطاف بالا، مقاومت عالی و … می شناسند. بهره مندی از لوله های اسپیرال از هر نظر مقرون به صرفه و اقتصادی می باشد. به همین علت برای به کارگیری در صنایع گوناگون پیشنهاد می گردد.   امروزه از لوله اسپیرال به شدت در صنعت نفت و گاز استفاده می شود. بنابراین به دست آوردن اطلاعات و تحقیق درباره عملکرد آن اهمیت زیادی دارد. در واقع با شناخت مزایا و معایب لوله های اسپیرال می توان انتظارات قانع کننده و معقولانه ای از لوله اسپیرال داشت.

پیشینه لوله‌های اسپیرال

تاریخچه لوله اسپیرال می تواند اطلاعات کافی و جامعی درباره ساخت و تولید لوله های اسپیرال در اختیار ما قرار دهد. لوله فولادی اسپیرال با کیفیت در میانه دهه 1960 تولید شد. قبل از سال 1960 میلادی نیز شاهد تولیدات اسپیرال بودیم اما این لوله ها در نوع مطلوب و با کیفیت نبودند. افزایش تولید با کیفیت لوله فولادی اسپیرال با افزایش تولیدات لوله در جهان همزمان بود.   صنعت نفت و گاز برای انجام فرآیندها و انتقال مواد نیاز به لوله‌های انتقال دارد. امروزه در نقاط بسیاری از جهان از لوله‌های اسپیرال برای انتقال نفت و گاز استفاده می شود. پیشرفت لوله‌های اسپیرال در صنایع نفت و گاز نشان می دهد که این لوله ها از نظر استحکام با لوله های درز جوش مستقیم برابری می کنند و می توانند گزینه خوبی برای جایگزینی با آن باشند. در تولید اسپیرال به کیفیت آن بسیار توجه شده است. در واقع این لوله ها با استانداردهای بین المللی تولید می شوند.

مزیت بهره مندی از لوله اسپیرال

لوله‌های اسپیرال از خواص و ویژگی های مکانیکی و حرکتی بالایی برخوردار هستند. بنابراین گزینه خوبی برای استفاده در صنایع نفت و گاز می باشند. لوله اسپیرال با حفظ ابعاد یکسان تولید شده و از یکنواختی مطلوبی برخوردار است. یکنواختی لوله از پارامترهای مهم در صنایع نفت و گاز می باشد.   گزینه مقرون به صرفه ای هستند و می توانند صرفه جویی اقتصادی را به همراه داشته باشند. ممکن است گاهی در زمان نصب نیاز به اقداماتی همچون خم کاری داشته باشیم. لوله اسپیرال قابلیت خم کاری دارد و می تواند تامین کننده نیاز صنایع باشد. لوله اسپیرال برای تولید و ساخت تحت تاثیر عوامل مختلف همچون درزجوش و نورد ورق قرار می گیرند و همین موضوع مقاومت آن ها را در برابر شرایط و تنش های مختلف افزایش می دهد. این لوله‌ها در برابر شکست و ترک، مقاومت و استحکام مناسبی دارد. تولید و فرآیند ساخت اسپیرال با حفظ انعطاف پذیری لوله انجام می شود. در واقع از یک ورق با عرض ثابت می توان لوله‌هایی با قطرهای گوناگون تولید کرد. همچنین می توان ورق هایی با عرض گوناگون را برای تولید لوله‌هایی با قطر یکسان مورد استفاده قرار داد.

روش های تولید لوله کاروگیت اسپیرال

برای تولید لوله فولادی اسپیرال از روش های مختلف کمک گرفته می شود. در این روش، صفحات فولادی بین چند غلتک قرار می گیرند. قرارگیری بین چند غلتک سبب ایجاد انحنای لازم در صفحات می شود. در ادامه درز نهایی لوله فولادی اسپیرال جوش می خورد. نورد هرمی یا خمش غلتکی می تواند از روش های کاربردی برای ساخت لوله اسپیرال باشد. روش O & U برای تولید لوله فولادی اسپیرال مورد استفاده قرار می گیرد. صفحات فولادی که برای تولید اسپیرال استفاده می شوند، به شکل U هستند و آن گاه در پروسه تولید به شکل O نمایان می گردند. روش C & O بسیار به روش U & O شباهت دارد. تنها تفاوت این دو روش با یکدیگر این است که در روش C & O خمش بیشتری بر روی صفحه انجام می شود. در روش شکل دهی مارپیچی، ورق فولاد همچون رزوه یک پیچ را در بر می گیرد و در نهایت به شکل لوله در می آید. برای پر کردن و اتصال لبه های ورق از جوش استفاده می شود. در فرآیند ساخت لوله های درز جوش مستقیم برای تولید لوله از ماشین استفاده می شود. به این ترتیب که ورق فلزی برای تبدیل شدن به لوله به ماشین منتقل می گردد. برای ساخت لوله های درز جوش مارپیچی یا همان لوله‌های اسپیرال از زاویه بین لوله و محورهای نوار استفاده می شود. زاویه تشکیل شده بین محورهای نوار و لوله زاویه شکل دهی یا ورودی نام دارد. در روش C2 جوش دادن بین دو نیمه لوله مورد توجه قرار می گیرد. این لوله‌های نیمه ابتدا به شکل C تولید شده اند. به همین خاطر از این روش با نام روش C2 یاد می شود.

جوشکاری لوله های اسپیرال

برای جوشکاری لوله اسپیرال از روش قوسی زیر پودری استفاده می شود. جوشکاری زیر پودری دارای اصول و قواعدی است. این اصول و قواعد برای نخستین بار در سال 1892 مورد توجه قرار گرفت. بنیان گذاری اصول جوشکاری زیر پودری به وسیله اسلاویانوف انجام شد. روش جوشکاری قوسی تحت لایه ای با دخالت مواد گداز آور دانه ای انجام می شود. دستگاه جوشکاری قوسی زیر پودری و روش جوشکاری قوسی تحت لایه ای در سال 1927 اختراع شد.   در فرآیند جوشکاری قوسی زیر پودری از متد مخفی کردن جوشکاری با پودر مخصوص یا پوشش فلاکس استفاده می شود. با این اتفاق از ورود اکسیژن به قوس و اکسیده شدن جوش جلوگیری می شود. جوشکاری انجام شده برای ساخت و تولید لوله فولادی اسپیرال در دو طرف لوله فولادی(در ناحیه داخل و بیرون لوله) انجام می گیرد. به طور کلی نقاطی که در لوله اسپیرال مورد جوشکاری واقع می شوند، از نظر مکانی حدود 180 درجه با هم اختلاف دارند. با انجام جوشکاری قوسی زیر پودری شاهد پسماندهای قابل توجهی هستیم که از جوشکاری بر روی لوله به دست می آید. جوشکاری قوسی زیر پودری پسماندهای قابل توجه خود را حتی بعد از هیدروتست و عملیات سرد نشان می دهد. نتایج بررسی و تحقیقات نشان می دهد که پسماندهای جوشکاری در لوله اسپیرال بعد از انجام عملیات هیدروتست نیز به میزان 40 تا 80 درصد تغییر می یابد.

قوانین مهم

  • لوله کاروگیت اسپیرال برای تشکیل نیاز به پیروی از استانداردهای مشخص دارد. امروزه برای تولید لوله در جهان از قوانین و مقررات وضع شده موسسه آمریکایی API پیروی می شود.
  • api Spec 51X از جمله قواعد وضع شده برای تولید اسپیرال است. این قانون برای لوله های بدون درز فولادی X42 تا X70 و لوله های درزجوش مستقیم مورد توجه قرار می گیرد.
  • API Spec 5LU  برای لوله های درز دار فولادی U100 و U80 و لوله های بدون درز مورد توجه می باشد.
  • API Spec 5LS برای لوله های درز جوش مارپیچی(لوله اسپیرال) فولادی X70، A، X42 و B مورد استفاده قرار می گیرد.
  • API Spec 5L برای لوله های بدون درز فولادی A و B و برای لوله های درز جوش مستقیم کاربرد دارد.

قوانین آلمان

کنترل کیفیت در تولید و ساخت لوله اسپیرال اهمیت زیادی دارد. بنابراین علاوه بر استانداردهای API، از استانداردهایی نظیر JIS، AFNOR، BS و … استفاده می شود. بیشتر استانداردهای وضع شده برای تولید لوله اسپیرال در کشور آلمان به کار گرفته می شود و رعایت می گردد. استانداردهای به کار رفته در شرکت های آلمانی شامل موارد زیر می باشند.

  • DIN 1626 & 1628 برای ساخت و تولید لوله‌های حرارتی مورد توجه می باشد.
  • DIN 17172 & 2470 برای تولید و ساخت خط لوله انتقال نفت و گاز مورد توجه است.
  • DIN 17120 در تولید لوله‌های ساختمانی مورد اهمیت است.
  • DIN 1626 & 2460 حد استانداردی را برای خطوط لوله انتقال آب تعریف می نماید.
  • API RP 5L2 برای حد استاندارد تولید آستر رزینی اپوکسی حائز اهمیت است.
  • DIN 30670 برای ساخت و تولید استاندارد پوشش پلی اتیلن مورد توجه است.

برای تولید لوله های درزدار از دو سبک رایج لوله‌های درز جوش اسپیرال و لوله های درز جوش مستقیم استفاده می شود. تکنولوژی تولید و ساخت لوله درزجوش اسپیرال مدام در حال پیشرفت است و همین موضوع باعث شده لوله های قطور اسپیرال با اقتصاد بهینه تولید شوند. گسترش تحقیقات می تواند منجر به کشف روش های جدید تولید لوله کاروگیت اسپیرال شود. لوله اسپیرال درزجوش برای اولین بار در سال 1877 به مرحله تولید رسید. لوله‌های اسپیرال قدیمی قطری بین 500  تا 3000 میلی متر دارند و ضخامتی حدود 9 تا 25 میلی متر را به خود اختصاص می دهند. ابعاد طولی لوله اسپیرال بین 8 تا 50  اینچ قرار دارد. لوله کاروگیت اسپیرال در تاسیسات و صنایع مختلف همچون صنعت نفت و گاز، ساخت ستون ها، پل ها، لوله‌های آب، لوله های ساختمانی و … استفاده می شود.

نحوه تولید لوله کاروگیت اسپیرال

برای تولید لوله اسپیرال ابتدا اقدام به باز کردن کلاف می کنند. آن گاه عملیات صاف کردن کلاف و موج گیری ورق اجرا می گردد. در گام بعدی ابتدا و انتهای کلاف به هم متصل می شوند و لبه های ورق نیز اصلاح می گردد. حالا به عملیات لازم برای تغییر فرم ورق نیاز دارید. جوشکاری درونی اتومات و قرارگیری زیر جوشکاری زیرپودری از روش های فرم گیری لوله اسپیرال است. روش پلاسما با طول معین، برش طولی، پودر سرباره و تمیزکاری فلاکس، روش اکسی استیلن، بازرسی چشمی درز جوش، تست آلتراسونیک، بازنگری جوش به روش فلوئورسانس، تست هایدروتست، پخ زدن سر و انتهای لوله در حین جوشکاری، رادیوگرافی درزجوش و … از اقداماتی است ک برای تولید لوله اسپیرال مورد توجه قرار می گیرد.   لوله اسپیرال آخرین مرحله فرم گیری را در ماشین فرم دهی سپری می کند و به شکل نهایی خود تبدیل می شود. برای بهره مندی مطلوب از جوش با کیفیت، بعد از شکل دهی صفحه، لبه های ورق به کمک تک جوش، جوش داده می شوند. در ادامه طول مورد توجه برای لوله بریده می شود و فرآیند تولید با جوشکاری زیر پودری تکمیل می گردد. از این روش تولید با نام روش تولید دو مرحله ای یاد می شود. لوله اسپیرال با هزینه کمتری نسبت به لوله های درز جوش مستقیم تولید می گردد. پایین بودن هزینه لوله اسپیرال کاملاً مشخص است. ورق های عریض به عنوان ماده اولیه برای تولید و ساخت لوله های درز جوش مستقیم استفاده می شود. این ورق ها در عرضی که حداقل محیط را برای لوله تامین می کند و طولی حدود 12 متر عرضه می شود.

مقایسه لوله درز جوش مستقیم و لوله کاروگیت اسپیرال

لوله درز جوش مستقیم دارای فرآیند پیوسته برای تولید نیست و هزینه زیادی برای تولید به همراه دارد. خواص و ویژگی های ورق لوله های درز جوش مستقیم نسبت به ورق هایی که به شکل معمول تولید می شوند، کمتر است. تولید نورد ورقی به شکل کلاف به بازار می آید و دارای عرض کمتر است. این نورد ورقی، زین پس نوار ورقی نام دارد. لوله اسپیرال را می توان در هر طول و اندازه ای تولید کرد. در واقع برای اندازه اسپیرال محدودیتی وجود ندارد. برای لوله‌های اسپیرال فولادی به ماده اولیه  نیاز داریم. برای تامین ماده اولیه از نوار ورق استفاده می شود. در واقع برای تولید لوله اسپیرال از ورق های ارزان تر اما با کیفیت بهتر استفاده می شود. پروسه تولید در ساخت لوله‌های اسپیرال به شکل به هم پیوسته انجام می گیرد و همین موضوع باعث کاهش هزینه تولید می شود. برای تولید لوله اسپیرال نیازی به بهره مندی از تجهیزات خیلی بزرگ و سنگین همچون دستگاه های عظیم انبساط سرد و پرس های بزرگ نیست. این در حالی است که می توان لوله‌های اسپیرال را با ضخامت و قطر وسیع تری تولید کرد. ضمن اینکه برای انتخاب پهنای ورق خام لوله اسپیرال نیز محدودیتی وجود ندارد. قطر نهایی لوله تحت تاثیر پهنای ورق خام و قطر نهایی زاویه ورودی قرار دارد. لوله اسپیرال از چقرمگی بیشتری برخوردار است و همین موضوع باعث شده لوله‌های اسپیرال در برابر شکست مقاومت بهتری از خود نشان دهند. رشد ترک و شکستگی در لوله‌های اسپیرال کمتر دیده می شود. همین موضوع دامنه کارکردی وسیع و گسترده ای را برای لوله‌های اسپیرال در صنایع مختلف فراهم می نماید.

درخواست مشاوره محصول