لوله های فولادی ستون فقرات زیرساخت های صنعتی مدرن ، از حمل و نقل نفت و گاز گرفته تا کاربردهای ساختاری و ماشین آلات دقیق را تشکیل می دهند. سه مورد از انواع پرکاربرد لوله در صنعت عبارتند از ERW (مقاومت الکتریکی جوش داده شده) ، DOM (کشیده شده بر روی ماندل) و لوله های یکپارچه. هر فرآیند تولید خاصیت مواد متمایز را برای برنامه های خاص و رتبه بندی فشار ارائه می دهد. در این مقاله به بررسی ویژگی های اساسی ، فرآیندهای تولید و کاربردهای بهینه برای این گونه های مهم لوله های فولادی می پردازیم.
فرآیندهای تولید: نحوه تولید هر نوع لوله
تولید لوله ERW
لوله جوش داده شده (ERW) مقاومت الکتریکی به عنوان نوار فولادی مسطح شروع می شود که تحت یک سری عملیات تشکیل دهنده قرار می گیرد. فرآیند تولید شامل موارد زیر است:
عدم روغن کاری و تراز کردن نوار فولادی
شکل گیری مترقی به شکل استوانه ای
گرمایش لبه از طریق جریان الکتریکی با فرکانس بالا
جوشکاری فشار در درز با استفاده از غلطک های فشرده سازی
عملیات حرارتی جوش و کالیبراسیون بعدی
جریان با فرکانس بالا از اثر پوست و اصول اثر نزدیکی استفاده می کند تا به سرعت لبه های نوار را به دمای جوشکاری گرم کند. پیوند فشار بعدی یک درز جوش طولی مداوم ایجاد می کند. فناوری مدرن ERW با مصرف انرژی نسبتاً کم بهره وری عالی تولید را ارائه می دهد و این لوله ها را برای بسیاری از برنامه ها مقرون به صرفه می کند.
تکنیک تولید لوله DOM
لوله کشیده شده بر روی لوله ماندرل (DOM) یک روش تولید دقیق را نشان می دهد که با ERW یا لوله یکپارچه به عنوان ماده پایه شروع می شود. دنباله تولید DOM به طور معمول شامل موارد زیر است:
شروع با یک لوله پایه (اغلب erw)
نقاشی سرد بیش از یک ماندل دقیق
برای دستیابی به تحمل های دقیق ، نقشه های چندگانه عبور می کند
بازپخت استرس بین عملیات ترسیم
تأیید نهایی بعدی و اتمام سطح
این فرآیند کار سرماخوردگی به طور قابل توجهی دقت بعدی را بهبود می بخشد در حالی که یک ساختار مواد متراکم تر و یکنواخت تر ایجاد می کند. عملکرد ترسیم به طور موثری ناهنجاری های ریزساختاری مرتبط با درز جوش اصلی را هنگام استفاده از مواد پایه ERW به حداقل می رساند یا از بین می برد و در نتیجه خصوصیات مکانیکی به لوله های یکپارچه نزدیک می شود.
تشکیل لوله بدون درز
تولید لوله بدون درز با بیلت های فولادی جامد آغاز می شود و هیچ جوشکاری در فرآیند تولید وجود ندارد. دنباله تولید یکپارچه معمولی شامل موارد زیر است:
گرم کردن بیل های فولادی جامد برای تشکیل دما
سوراخ کردن بیل گرم برای ایجاد پوسته توخالی
کشیدگی از طریق فرآیندهای نورد یا اکستروژن
اندازه و کنترل ضخامت دیواره از طریق آسیاب های ماندرل
عملیات به پایان رساندن از جمله عملیات حرارتی و صاف کردن
این فرآیند تولید پیچیده تر نیاز به ورودی انرژی و استفاده بیشتر از مواد دارد ، اما لوله ای با خاصیت یکنواخت محیطی و بدون ناپیوستگی های مربوط به جوش تولید می کند. عدم وجود درز جوش ، لوله های یکپارچه را به ویژه برای برنامه های خدمات پر فشار و بحرانی که در آن همگن مواد ضروری است ، مناسب می کند.
تفاوت عملکرد بحرانی بین انواع لوله
مقایسه یکپارچگی ساختاری
سه نوع لوله تفاوت معنی داری در خصوصیات ساختاری آنها دارند:
لوله ERW: دارای یک درز جوش طولی قابل مشاهده است که یک نقطه غلظت استرس بالقوه را نشان می دهد. فرآیندهای ERW با فرکانس بالا مدرن جوش هایی با کیفیت خوب ایجاد می کنند ، اما منطقه تحت تأثیر گرما یک ناپیوستگی متالورژی است.
DOM PIPE: همگن بسیار بهبود یافته را ارائه می دهد ، با روند ترسیم سرما ، ناهنجاری های مربوط به جوش در مواد پایه ERW را کاهش می دهد. کار سرما یک ساختار دانه یکنواخت تر با قوام پیشرفته در اطراف محیط ایجاد می کند.
لوله بدون درز: یکنواخت ترین خصوصیات محیطی بدون درز طولی را فراهم می کند. این ساختار یکنواخت نگرانی های مربوط به جوش را از بین می برد و عملکرد مداوم را تحت فشار و نوسانات استرس فراهم می کند.
دقت بعدی و کیفیت سطح
پایان سطح و کنترل بعدی بین سه نوع لوله به طور قابل توجهی متفاوت است:
لوله ERW: به طور معمول کنترل قطر خوبی را نشان می دهد اما ممکن است درزهای جوش قابل مشاهده و گاهی اوقات نقص سطح جزئی در امتداد خط جوش داشته باشد.
DOM PIPE: با یکنواختی عالی ID/OD و یکنواختی ضخامت دیواره ، دقت ابعادی برتر را ارائه می دهد. سطح سطح فوق العاده صاف است و آن را برای کاربردهایی با نیازهای تحمل محکم ایده آل می کند.
لوله یکپارچه: به طور کلی کنترل ابعادی خوبی را فراهم می کند ، اگرچه خارج از محوریت (تغییرات در ضخامت دیواره) گاهی اوقات می تواند بیشتر از لوله DOM باشد. کیفیت سطح به طور معمول عالی است اما ممکن است نواقص جزئی از فرآیند نورد را نشان دهد.
ملاحظات خاصیت مکانیکی
قدرت و ویژگی های عملکرد مکانیکی با روش تولید متفاوت است:
ERW Pipe: مقاومت متوسطی را برای برنامه های فشار استاندارد ارائه می دهد. منطقه جوش ممکن است خاصیت مکانیکی کمی متفاوت از مواد پایه داشته باشد.
DOM Pipe: به دلیل اثر سخت افزاری کار فرآیند ترسیم ، مقاومت کششی و عملکردی عالی با مقاومت در برابر خستگی را نشان می دهد. خصوصیات مکانیکی در اطراف محیط بسیار سازگار است.
لوله بدون درز: قابلیت های مهار فشار برجسته و عملکرد برتر را در زیر بارهای نوسان فراهم می کند. به خصوص برای کاربردهای فشار شدید یا دما به دلیل خاصیت مواد یکنواخت مناسب است.
ملاحظات هزینه و عوامل اقتصادی
اقتصاد تولید به طور قابل توجهی بر تصمیمات انتخاب مواد تأثیر می گذارد:
ERW Pipe: اقتصادی ترین راه حل را به دلیل راندمان بالای تولید ، استفاده از مواد و نیازهای انرژی کمتری ارائه می دهد. فرایند تولید خودکار و مداوم هزینه های نیروی کار را به حداقل می رساند.
DOM PIPE: به دلیل مراحل پردازش اضافی ، حق بیمه قیمت بیش از ERW را سفارش می دهد ، اما برای بسیاری از برنامه های دقیق که در آن دقت ابعادی بسیار مهم است ، مقرون به صرفه تر از لوله بدون درز باقی می ماند.
لوله بدون درز: به دلیل فرآیند تولید پیچیده ، مصرف انرژی بیشتر و نیازهای گسترده تر برای دستیابی به مواد ، بالاترین گزینه هزینه را نشان می دهد. حق بیمه قیمت نشان دهنده عملکرد برتر آن در برنامه های مهم است.
محیط های بهینه کاربرد
برنامه های لوله ERW
لوله ERW از نظر ایده آل برای:
سیستم های استاندارد جمع آوری نفت و گاز در هر مشخصات API 5L
کاربردهای ساختاری در ساختمانها و زیرساختها
سیستم های انتقال آب و سیال تحت فشار متوسط
برنامه های لوله کشی مکانیکی با نیازهای تحمل استاندارد
پروژه های حساس به هزینه که در آن رتبه های فشار متوسط قابل قبول است
برنامه های لوله DOM
لوله DOM در محیط های دقیق مانند:
سیستم های هیدرولیک خودرو که نیاز به ابعاد دقیق شناسه/OD دارند
اجزای ماشین آلات دقیق با نیازهای تحمل محکم
سیستم های هیدرولیک هواپیما و هوافضا
اجزای شاسی وسیله نقلیه با کارایی بالا
برنامه های کاربردی که نیاز به پایان سطح عالی و سازگاری بعدی دارند
برنامه های لوله بدون درز
یکپارچه لوله انتخابی برای:
خطوط انتقال فشار بالا در هر API 5L یا ISO 3183
محیط خدمات ترش که نیاز به انطباق NACE MR0175 دارند
برنامه های دریایی و زیرزمینی طبق استانداردهای DNV-OS-F101
اجزای دیگ بخار و فشار در هر استاندارد ASME
پوشش چاه نفت و گاز و لوله تحت مشخصات API 5CT
برنامه های خدمات بحرانی که در آن عواقب خرابی شدید است
رهنمودهای انتخاب برای نیازهای پروژه
هنگام انتخاب بین ERW ، DOM و لوله یکپارچه ، این عوامل کلیدی را در نظر بگیرید:
الزامات رتبه بندی فشار
نوع لوله را با نیازهای فشار عملیاتی خود مطابقت دهید:
برای برنامه های فشار کم تا متوسط (حداکثر 1000 psi) ، لوله ERW اغلب یک راه حل مقرون به صرفه ارائه می دهد
برای برنامه های فشار متوسط که نیاز به دقت بعدی دارند ، DOM Pipe تعادل عالی عملکرد و هزینه را ارائه می دهد
برای سیستم های فشار قوی (بالاتر از 3000 psi) یا برنامه های خدمات بحرانی ، لوله بدون درز بیشترین حاشیه ایمنی را فراهم می کند
نیازهای دقیق بعدی
الزامات تحمل خود را در نظر بگیرید:
هنگامی که تحمل های تجاری استاندارد قابل قبول است ، لوله ERW به طور معمول کافی است
هنگامی که ابعاد دقیق شناسه/OD و ضخامت دیواره سازگار بسیار مهم هستند ، لوله DOM برتری دارد
هنگامی که یکپارچگی مکانیکی کلی بسیار مهم است اما تحمل می تواند تا حدودی گسترده تر باشد ، لوله بدون درز ترجیح داده می شود
محدودیت های بودجه
نیازهای عملکرد تعادل در برابر محدودیت های بودجه:
برای پروژه های حساس به هزینه ، ERW Pipe بیشترین ارزش را در برنامه های غیر بحرانی ارائه می دهد
برای کاربردهای دقیق که ممکن است یکپارچه بیش از حد مشخص شود ، لوله DOM یک میانه عالی را فراهم می کند
برای برنامه های مهم که در آن ایمنی و قابلیت اطمینان مهم است ، لوله بدون درز حق بیمه خود را با وجود هزینه های اولیه بالاتر توجیه می کند
پایان
انتخاب بین ERW ، DOM و لوله یکپارچه باید با درک کامل از الزامات کاربرد ، رتبه بندی فشار و محدودیت های بودجه اداره شود. هر فرآیند تولید ویژگی های متمایز مواد را ایجاد می کند که عملکرد را در محیط های خدمات خاص تعیین می کند.
فناوری لوله ERW مدرن ارزش عالی را برای برنامه های استاندارد ارائه می دهد ، در حالی که لوله DOM دقت و کیفیت سطح را برای برنامه های مکانیکی خواستار ارائه می دهد. لوله بدون درز استاندارد طلا برای محیط های خدمات بحرانی است که در آن خصوصیات مکانیکی یکنواخت و حداکثر مهار فشار ضروری است.
با تطبیق دقیق نوع لوله با نیازهای کاربردی ، مهندسان و متخصصان تهیه می توانند عملکرد و مقرون به صرفه بودن را در خط لوله و سیستم های مکانیکی در صنایع بهینه کنند.
