لوله اسپیرال فولادی
یکی دیگر از روشهای تولید لوله ،تولید به روش اسپیرال میباشد که در این روش لوله های فولادی به روش مارپیچ از ورق در ضخامتهای مختلف تولید میگردد این روش در لاتین به صورت SPIRAL WELD بیان میگردد .در این روش جوش لوله جزء مهمترین ساختار لوله به شمار میرود روش تولید لوله های اسپیرال بسیار ساده است ورق فولادی در ابعاد متناسب با قطر دهانه لوله به صورت رول از دهانه دستگاه نورد لوله به حالت مارپیچ خارج گردیده و به وسیله دو الکترود جوش داده میشود لوله های اسپیرال فولادی عموما در سایزهای بالا به جهت نیاز لوله به عرض ورق بیش از ۱۰ متر و ۱۰ متر تولید میگردد از این رو به هر سایزی در صنعت پایپینگ نیاز باشد با استفاده از این روش میتوان لوله را تولید و عرضه نمود
لوله های اسپیرال فولادی در سایزهای ۸″ الی ۱۲۰ اینچ به صورت اسپیرال رول شده و تولید میگردد.این لوله ها عموما جهت مصارف آبرسانی و گازرسانی با استانداردهای مختص همان سیال تولید میگردد . لوله های اسپیرال فولادی در شاخه های ۶ الی ۱۲ متری و در ضخامتهای تعریف شده برای هر سایز جهت مصارف ذکر شده استفاده میگردد . لوله های اسپیرال فولادی حین فرایند تولید در پاره ای از موارد دچار نشتی و یا خرابی میگردند که به آنها لوله های غیر تست میگویند که به عنوان ساپورت و یا به عنوان پایه های سازه های مختلف مورد استفاده قرار میگیرند . در لوله های اسپیرال فولادی نوع جوش مهمترین گزینه تولید میباشد اینکه جوش لوله ها به چه صورت زده میشود مهم است چرا که استحکام لوله در مقابله با سیال ورودی و فشار ی که به دیواره وارد میشود خود به نوعی مهم و اساسی است .از این رو در لوله های مختلف که از نوع اسپیرال میباشند جوش جداره لوله مهمترین بخش تولید لوله های اسپیرال میباشد.
این لولههای فولادی از نورد گرم و به صورت مارپیچ در جنسهای گالوانیزه (لولهی اسپیرال گالوانیزه) و گاهی آلومینیومی، تولید میشوند. اگر لولههای اسپیرال از ورق فولاد تولید نشوند، در جنسهای فایبرگلاس یا پلاستیک انعطافپذیر و کامپوزیت تولید میشوند.
گاهی نیز، لولهی اسپیرال را بر اساس خواستهی مشتری به صورت سفارشی در جنسهای فولاد، برنج، مس، آلومینیوم و فولاد ضد زنگ با روکش وینیل هم میتوان تولید کرد.
علاوه بر جنس لولهی اسپیرال، طول آن نیز متنوع و دلخواه است؛ اما رایجترین طول این لوله ۲۰ فوت و در ایران 6 -12 متر است تا در حمل و نقل به مشکل نخورد. به طور کلی، سایزبندی لولهی اسپیرال به این صورت است که در سایزهای 5 تا 120 اینچ موجود است.
استاندارد AWWA-C200 برای لولههای آب و همچنین استاندارد API-5l یا IPS-MPI190 یا PLD III برای لولههای مورد نیاز برای صنایع نفت و گاز، به کار برده میشوند.
این لولهها، در سایزها و ضخامتهای گوناگون ساخته میشوند و سطح داخل و خارج آنها با مواد ضد خوردگی مثل اپوکسی مایع، پلی اتیلن سه لایه، بیتوسیل و … پوشیده میشود.
روش تولید لوله اسپیرال
روش تولید لولهی اسپیرال به این صورت است که بعد از صافشدن ورق فولادی به کمک غلطک، لبههای آن را از ضایعات پاک میکنند و سپس به دو روش متفاوت تک مرحلهای و دو مرحلهای، لولهی اسپیرال را تولید میکنند:
تک مرحلهای
این روش، سه مرحله دارد. در مرحلهی اول، قسمت ابتدایی ورقهای فولادی را به هم جوش میدهند و دور لبهها را صاف میکنند. سپس لبهی ورق خم میشود تا از ایجاد برآمدگیهای غیر قابل پرس، جلوگیری شود.
در مرحلهی جوشکاری زیرپودری در لولهی اسپیرال، ابتدا لبهی داخلی ورق و سپس لبهی خارجی توسط دستگاه جوش زیرپودری، جوش داده میشود. بعد از آن، نوبت بُرش لوله است. نکتهی اصلی در این روش تولید، کُندبودن آن به دلیل محدودیت سرعت جوشکاری زیرپودری است.
دو مرحلهای
این روش تولید نیز مانند روش تکمرحلهای است؛ با این تفاوت که شکلدهی ورق به وسیلهی GMAW انجام میشود، یعنی در مرحلهی جوشکاری، درز از داخل و خارج به وسیلهی چند دستگاه جوش زیرپودری، انجام میشود. این تفاوت باعث شده تا راندمان تولید بالاتر رفته و سرعت این روش، چهار برابر روش تکمرحلهای باشد.
ساخت لوله اسپیرال
اگر بخواهیم مراحل ساخت یک لوله اسپیرال صنعتی را به صورت خلاصه بیان کنیم، باید بگوییم که این لوله ها مراحل زیر را برای تکمیل شدن طی می کنند:
- باز کردن رول فولادی
- صاف کردن
- فرز لبه ها
- فرم دادن رول به صورت لوله
- اتصال لبه های ورق به هم
- فرز لبه ها
- جوش لوله
- انجام تست های کنترل کیفیت
- بریدن طول لوله
فرآیند تولید لوله اسپیرال به این صورت است که ورق رول (کلافی) پس از باز شدن، با زاویه مشخص بر اساس قطر و ضخامت مورد نظر، وارد دستگاه شده و شکل داده می شود. ورق پس از عبور از غلتک ها با درزی حلزونی (اسپیرال) به شکل لوله در خواهد آمد. معمولا از جوش قوس الکتریکی زیر پودری برای جوشکاری درز این لوله ها استفاده می شود. لوله های اسپیرال به صورت تک مرحله ای یا دو مرحله ای ساخته می شوند. تفاوت عمده این دو روش نیز به تفاوت فرآیند اتصال و تکمیل درز جوش ورق بر می گردد. در روش تک مرحله ای پس از برش دادن لوله نیاز به عملیات جوشکاری نیست و جوشکاری نهایی بر روی ماشین فرمینگ انجام می شود. ولی در روش دو مرحله ای، پس از برش لوله، عملیات جوشکاری نهایی کامل می شود.
مزایای لوله های اسپیرال:
- عدم وجود محدودیت در طول لولهی اسپیرال
- استحکام و مقاومت بالا
- استفادهی کمتر از فلنجها
- تولیدشده در جنسهای متفاوت برای کاربردهای گوناگون
- اندازهگیری آسانتر جریان هوا
- تصفیهی راحتتر
- نشت هوای کمتر
- استحکام زیاد در برابر شکست و ترک
- هزینهی تولید بسیار پایین نسبت به سایر لولههای درزجوش
- تولید لوله با قطر زیاد تا 120 اینچ
- شکلپذیری بسیار زیاد
کاربرد لوله اسپیرال
لوله اسپیرال در صنایع مختلفی به کار گرفته میشود. در کارخانههای مختلفی در داخل کشور فرآیند تولید این لولهها اجرا شده و محصولات متنوعی روانه بازار شده است. به دلیل عوامل مختلفی مانند یکنواختی ابعاد، انعطافپذیری فرآیند ساخت، خواص مکانیکی خاص و مسائل اقتصادی در صنعت نفت و گاز از این لوله ها استفادههای زیادی میشود.
کاربرد لوله اسپیرال در این صنایع باید به طور کامل بررسی شود تا از بروز مشکلات جلوگیری گردد. این لولهها در صنعت نفت و گاز با لولههای درز جوش مستقیم رقابت بسیار مهمی دارند و با افزایش کیفیت آنها در سالهای اخیر استفاده از آنها افزایش یافته و در کل دنیا روند صعودی دارد.
کاربرد دیگر این لوله ها در سیستم های بادگیری، دفع گرد و غبار و تخلیه مونوکسید کربن است. به دلیل ویژگیهای مناسبی که این لولهها دارند از آنها در سیستمهای شتاب بالا و تهویه هوای فشار بالا نیز استفاده میگردد. از کاربردهای دیگر این لولهها می توان به استفاده از آنها در صنایع شیمیایی، لایه روبی، پل، سازه های فلزی، صنعت گرمایشی و غیره اشاره کرد.
از این لولهها در مراکز عمومی، درمانگاهها و بیمارستانها، اجتماعات و مکانهای تفریحی، ساختمانهای اداری و انبارها به در سیستم گرمایشی و تهویه هوا استفاده میگردد. موارد زیر، از مهمترین کاربردهای لولهی اسپیرال هستد.
- این لولهها از خواص مکانیکی بسیار بالایی برخوردارند و به دلیل مسطحبودن فضای داخلی لوله، باعث انتقال بهتر جریان سیالات خواهند شد.
- به دلیل شیارهای جوشخوردهای که روی سطح مارپیچی خود دارد، جزو مقاومترین لولههاست و استحکام زیادی در برابر ترک و شکست لوله دارد.
- برای بهکارگیری در سیستمهای شتاب بالا و تهویهی هوای فشار بالا مناسب است.
- از لولههای اسپیرال در سیستمهای بادگیری، دفع گرد و غبار و تخلیهی مونوکسید کربن استفاده میشود.
- از لولههای اسپیرال در صنایع گوناگونی استفاده میشود مثل: صنعت نفت و گاز (برق، شیمیایی، انرژی حرارتی، آب و فاضلاب و همچنین ساخت پل و سازههای فلزی)