روشهای تولید لوله های فولادی

لولۀ بی ­درز (seamless)

لولۀ بی ­درز از شمش گرد یا چهارگوش فولادی ساخته می ­شود، بدین طریق که ابتدا آن را گرم می ­کنند و سپس ابزاری استوانه ­ای و نوک تیز در شمش فرو برده می­ شود تا سوراخ شود. این کار با یک سوراخ کنندۀ دیگر تکرار می­ شود تا لوله به قطر و طول مورد نظر برسد.

مجموعه  ای از غلتک های مستقیم کننده، غلتک های تنظیم کنندۀ اندازه و فرایندهای گرمایش، سرمایش، و بازرسی، لوله بی درزی به دست می دهد که حالا دیگر می توان آنها را در طول مناسب بریده و انتهایش را به شکل دلخواه درآورد. دربارۀ محصول نهایی باید فرایندهای تست با آب، بازرسی و در صورت نیاز پوشش دهی صورت گرفته و مشخصات لوله روی آن حک شود.

از آنجا که این نوع لوله همگن است و در آن از تنش های جوش خبری نیست، بیشترین استحکام را دارد. برای نمونه حداکثر تنش مجاز در ASTM A-53 نوع  S(بی درز) از دیگر انواع A-53 بیشتر است.

جالب است بدانید سوراخ کردن شمش استوانه ای فرایندی است که در سال 1845 ابداع شد، اما با مشکلات فنی زیادی روبرو شد تا اینکه در حدود سال 1895 لوله  های بلند با این روش تولید شد.

لولۀ جوشی مقاومتی الکتریکی  (ERW) (Electric Resistance Welding)

لوله ERW از نواری فولادی ساخته می شود که با استفاده از غلتک حالت گرد پیدا کرده و مجموعه  ای از غلتک ها لبۀ آن را به هم نزدیک می کنند تا به شکل استوانه درآید. این لبه ها  از دستگاه های جوش دهنده ای با فرکانس بالا می گذرند که فولاد را تا 2600ºF (1427ºC) گرم کرده و به هم می فشارند تا به هم جوش بخورند. جوش تحت عملیات گرمایی قرار می گیرد تا تنش های گرمایی را آزاد کند، سپس سرد شده، قطر آن تنظیم می شود، انحناهای طولی آن گرفته شده و در طول های مورد نیاز بریده می گردد.

فرایندی اختیاری هم وجود دارد که می تواند همزمان با تغییر قطر لوله استحکام تسلیم عرضی آن را افزایش می دهد. شاید تعجب آور باشد که بدانید این کار با استفاده از فشار سیال برای گشاد کردن لوله انجام می شود. سرهای لوله بسته شده و آب با فشار به درون لوله تزریق می شود تا با تغییر شکل پلاستیک به قطر خارجی و ضخامت مورد نظر برسد. بدیهی است این کار به منزلۀ هیدروتست هم هست، با این حال هر تکۀ لوله به طور جداگانه تحت عملیات هیدروتست هم قرار گرفته و سپس انحنای آن گرفته می شود. جوش ها تست فراصوتی می شوند، سرهای لوله آماده می شوند و سرانجام لوله بازرسی چشمی شده، [در صورت لزوم] پوشش داده شده و مشخصات آن رویش حک می شود.

لولۀ جوشی با قوس زیرپودری دوگانه (DSAW) (Double Submerged Arc Welding)

ساخت لوله DSAW با نورد لبۀ یک ورق آغاز می شود تا از موازی بودن لبه های اتصالی اطمینان حاصل شود. سپس لبه ها  به سمت بالا موجدار شده و یک قالب صفحه را به شکل  Uخم می کند. سپس صفحۀ Uشکل از یک دستگاه پرس گذرانده می شود تا گرد شده و به شکل استوانه ای درآمده و برای خال جوش آماده شود. در مرحلۀ بعد لوله از داخل و سپس از بیرون جوشکاری می شود. پس از این کار جوش ها  بازرسی می گردد. در گام بعدی لوله در یک دستگاه کشش مکانیکی قرار می گیرد که دیواره را در جهت طولی می کِشد تا به قطر لازم برسد. تست هیدروستاتیک و تست های غیرمخرب و پس از آن مخروطی کردن سرهای لوله و بازرسی با پرتو X برای انتهای جوش های لوله در مرحلۀ بعد صورت می گیرد. در پایان هم لوله بازرسی چشمی و پوشش دهی شده و مشخصاتش روی آن حک می شود.

لولۀ جوشی کوره ای، جوشی لب به لب یا با جوش پیوسته (CW) (Continuous Welding)

همۀ نام های بالا معرف یک فرایند ساخت هستند که با نام «جوش لب به لب کوره ای» هم شناخته می شوند. کلاف تسمۀ فولادی باز شده و به یک دستگاه یکنواخت کننده خورانده می شود تا ورق را به صورت صفحه ای تخت درآورد. پیش از مراحل بعدی، تسمه ای بی پایان ساخته می شود، بدین ترتیب که سرهای انتهایی کلاف به صورت قائم بریده شده و به کلاف بعدی جوش داده می شود. نوارِ پیوسته در کوره ای قرار می گیرد که دمای آن را به حدود 2450ºF (1343ºC) می رساند. با خروج نوار از کوره، دمای لبۀ آن به وسیلۀ یک شیپورۀ اکسیژن تا دمای  2600ºF (1427ºC) بالا برده می شود. غلتک های شکل دهنده به تدریج مقطع نوار را به صورت دایره ای درمی آورند و جوشکاری درز لوله با استفاده از گرمای موجود در نوار و فشاری که به وسیلۀ غلتک های جوش دهنده اعمال می شود صورت می گیرد. یک دستگاه نورد لوله را کشیده و قطر آن را کاهش می دهد. لوله توسط اره در طول های مورد نیاز بریده شده و با انجام یک نورد خاص، قطر خارجی لوله به اندازۀ مورد نظر می رسد. در نهایت انحنای لوله گرفته شده، دو سر قطعات ماشینکاری شده و عملیات هیدروتست، پوشش دهی، حک مشخصات و بازرسی صورت می گیرد.

لوله با درز جوش مارپیچ (Spiral-Welded Pipe)

استاندارد ASTM A211 معرف مشخصات لولۀ با درز جوش مارپیچ است. اعتبار این مدرک در سال 1993 پایان یافت. این نوع لوله در حال حاضر بر اساس استاندارد ASTM A193 یا AWWA C200 ساخته شده و عمدتاً برای انتقال آب به کار می رود.

لولۀ با جوش مارپیچ از کلاف فولادِ پیچیده نشده و تخت تولید می شود. تسمۀ تخت فولادی به وسیلۀ غلتک های زاویه دار به شکل استوانه ای با قطر دلخواه درمی آید. جوش های قوسی زیرپودری داخلی و بیرونی درز مارپیچ را پر می کنند. انتهای کلاف به وسیلۀ یک جوش لب به لب به کلاف بعدی جوش شده و درز جوش متقاطعی را پدید می آورد. لوله در طول های لازم بریده شده و در صورت نیاز سر لوله مخروطی می شود.

انواع معمول اتصال برای این نوع لوله عبارتند از لب به لب، جوش روی هم و اتصال واشر لاستیکی. اتصالات روی هم و واشر لاستیکی مستلزم آنند که یک سر لوله به صورت مادگی گشاد شود. این کار را تولید کننده به وسیلۀ یک گشاد کنندۀ هیدرولیکی انجام می دهد. پس از ماشینکاری دو سر لوله، خط هیدروتست شده و داخل آن با لایه ای از چسب پوشانده می شود. سپس برای رطوبت زدایی، لوله گرم می شود و سطح بیرونی پیش از پوشش دهی تمیز می شود. پوشش شامل چسب یا آستر، سپس نوار عایق برق و لایۀ پلی اتیلن است.

قطرهای لوله های با درز جوش مارپیچ از 24 تا 144 اینچ و ضخامت آن تا 1 اینچ موجود است.