در این مقاله با لوله‌های کاربردی در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی آشنا می‌شویم: لوله‌های بدون درز، لوله‌های جوشی با مقاومت الکتریکی (ERW) و لوله‌های با جوشکاری زیرپوشی قوس الکتریکی (LSAW).
لوله بدون درز با کشیدن و ایجاد حفره در مرکز یک بیلت (شمش) فلزی ساخته می‌شود و لوله‌های درزدار با برش بیلت و جوشکاری ورق آن به وجود می‌آیند.
انواع لوله‌های کاربردی در صنایع
لوله بدون درز
برای تولید لوله‌های بدون درز، بیلت‌های فلزی را حرارت و شکل می‌دهند تا مقطع آن‌ها لوله‌ای شود و سپس با ایجاد حفره‌ای درون آن‌ها، به شکل труб بدون هیچ‌گونه درز یا جوشی درمی‌آیند.
کلمه «بدون درز» نشان دهنده عدم وجود هرگونه خط جوش یا درز است.
کاربرد لوله‌های بدون درز
لوله‌های بدون درز کاربردهای متنوعی در صنایع نفت و گاز دارند:
- لوله‌های حفاری، لوله‌های جداری و لوله‌های جریانی
- لوله‌های انتقال سیالات مانند نفت و گاز، اسیدها و بخار
- لوله‌های مورد استفاده در پالایش نفت و گاز و محصولات مرتبط
- لوله‌های با کاربری‌های تاسیساتی
رایج‌ترین لوله‌های کاربردی در صنایع نفت و گاز
۱- انواع لوله‌های فولادی کربنی برای کاربردهای فشار بالا و پایین با استانداردهای (ASTM A53، A106، A333 و API 5L)
۲- لوله‌های با آلیاژ مالی مولی-کروم (MOLY-CHROME) گرید P5 تا P91 استاندارد ASTM A335 که در موارد فشار بالا و دمای بالا در پالایشگاه‌ها و نیروگاه‌ها کاربرد دارند.
۳- لوله‌های استیل ضدزنگ (ASTM A312 گرید 304، 316، 321، 347)
۴- لوله‌های دوبلکس یا سوپردوبلکس (ASTM A790/A928)
۵- انواع آلیاژهای نیکل (Inconel، HASTELLOY، Monel، Nickel 200 و…)
۶- لوله‌های غیرآهنی (آلومینیوم، مس، برنج و…)
مشخصات اختصاصی و مشترک لوله‌های بدون درز و درزدار
برخی مشخصات مانند ASTM A106 تنها برای لوله‌های بدون درز کاربرد دارند، در حالیکه برخی دیگر مانند ASTM A53 برای هر دو نوع لوله‌های درزدار و بدون درز قابل استفاده هستند.
لوله‌های فولادی کربنی
این لوله‌ها (A53، A333، A106، API 5L) به دلیل قابلیت استفاده در اکثر کاربردهای دما بالا و پایین، بیشترین بازار مصرف را دارند.
لوله‌های استیل ضدزنگ
کاربرد اصلی این لوله‌ها در صنایعی است که دارای خورندگی بالا یا دما و فشار بسیار زیاد هستند.
تفاوت بین لوله بدون درز و تیوب بدون درز
لوله‌های بدون درز را نباید با تیوب‌های بدون درز اشتباه گرفت، زیرا چند تفاوت اساسی بین این دو وجود دارد. لوله یک شیء استوانه‌ای است که سیالات درون آن جریان دارند، در حالیکه تیوب یک مقطع استوانه‌ای است که می‌تواند اشکال مختلفی مانند گرد، بیضی و مربع داشته باشد و به‌عنوان سازه‌های سازه‌ای/مکانیکی، سیستم‌ها، ابزار و سازه‌هایی تحت فشار مانند دیگ‌های بخار و سوپرهیترها مورد استفاده قرار گیرد.
قیمت‌گذاری لوله‌ها
لوله‌های بدون درز به دلیل روش تولید پیچیده و تعداد محدود تولیدکنندگان این نوع لوله، معمولاً 20 تا 30 درصد گران‌تر از لوله‌های درزدار هستند. در مورد لوله‌هایی با سایز و مشخصات خاص‌تر، مانند لوله‌های 20 اینچ و بالاتر یا مواد ویژه مانند A335 P91، از آنجا که تولیدکنندگان و تامین‌کنندگان آن‌ها بسیار محدود هستند، قیمت‌شان به نسبت بالاتر است.
با در نظرگرفتن این نکته، نمی‌توان برای قیمت‌گذاری تمامی لوله‌های فولادی کربنی یا استیل ضدزنگ تنها بر اساس ضخامت و قطر داخلی آن‌ها یک روش واحد در نظر گرفت. بلکه برای تعیین قیمت نهایی لوله، باید تمامی موارد ذکرشده در نظرگرفته شود و همین امر باعث پیچیدگی برآورد هزینه پروژه‌ها می‌شود. علاوه بر موارد فوق، به‌خصوص در مورد لوله‌های آلیاژی که حاوی عناصر شیمیایی مانند مولیبدیوم، کروم، مس و نیکل هستند، باید تغییرات قیمت را نیز در نظر گرفت.
استانداردهای ابعاد و وزن لوله‌های صنایع پتروشیمی
استانداردهای ASME B36.10 و B36.19 در مورد ابعاد و وزن لوله‌های مورد استفاده در صنایع پتروشیمی است.
استاندارد ASME B36.10 مربوط به وزن و ابعاد تمامی لوله‌های فولادی کربنی و آلیاژی از سایز ۱.۸ تا ۲۴ اینچ است.
استاندارد ASME B36.19 مربوط به لوله‌های بدون درز استیل ضدزنگ، دوبلکس و آلیاژ نیکل است.
انواع لوله‌های بدون درز با اندازه‌های استاندارد مشخص می‌شوند که این اندازه‌ها بر اساس مقدار تقریبی سیالی که در داخل آن‌ها جریان می‌یابد و همچنین گرید (ضخامت) لوله تعیین می‌گردد.
لوله‌های جوشی با مقاومت الکتریکی
لوله‌های ERW با استفاده از کلاف‌ها تولید می‌شوند. اینگونه که ابتدا کلاف‌ها باز شده، صاف می‌شوند، بریده می‌شوند و در نهایت شکل لوله‌ای به خود می‌گیرند و لبه‌های آن‌ها از طریق جوشکاری الکتریکی به هم متصل می‌گردند. برای درک بهتر، می‌توانید به مقاله مربوط به لوله‌های اسپیرال مراجعه نمایید.
لوله‌های ERW در اندازه‌های ۱.۲ تا ۲۰ اینچ موجود هستند. رایج‌ترین استاندارد برای لوله‌های فولادی کربنی ERW، استاندارد ASME A53 و برای لوله‌های استیل ضدزنگ ERW، استاندارد A312 است.
در سال‌های اخیر، به دلیل پیشرفت‌های تکنولوژی در زمینه جوشکاری، لوله‌های ERW از نظر قیمت و عملکرد به جایگزینی مناسب برای لوله‌های بدون درز تبدیل شده‌اند. این تکنیک‌های جوشکاری جدید با گذشت سال‌ها باعث کاهش برتری لوله‌های بدون درز نسبت به لوله‌های ERW شده و جایگزینی آن‌ها با لوله‌های بدون درز را در حداقل برخی موارد امکان‌پذیر کرده‌اند. البته به دلیل مقاومت بالای آن‌ها، لوله‌های بدون درز همچنان نسبت به لوله‌های ERW برتری دارند.
مراحل تولید لوله‌های ERW
همانطور که قبلا ذکر شد، لوله‌های ERW با استفاده از کلاف‌ها تولید می‌شوند، به گونه‌ای که ابتدا کلاف‌ها ساخته شده، صاف و بریده می‌شوند و در نهایت شکل لوله را به خود می‌گیرند و لبه‌های آن‌ها از طریق جوشکاری الکتریکی به هم متصل می‌گردند. این مراحل را می‌توان در تصویر زیر مشاهده کرد:
رایج‌ترین نوع جوشکاری در لوله‌های صنعت نفت‌و‌گاز، “فرآیند القای فرکانس بالا” (ERW-HFI) است، به این معنی که فشار القایی بالا روی سطح بیرونی لوله اعمال می‌شود که باعث می‌شود دو انتهای کلاف به طور کامل و دقیق جوش داده شوند.
لوله‌های LSAW
این نوع لوله‌های فولادی با برش، خم و جوشکاری ورق‌های فولادی تولید می‌شوند.
لوله‌های LSAW در اندازه‌های بین ۱۶ تا ۲۴ اینچ با لوله‌های بدون درز و ERW رقابت می‌کنند و در اندازه‌های ۲۴ اینچ و بالاتر بر آن‌ها برتری دارند. دو نوع لوله LSAW بسته به نوع درز جوش وجود دارد. لوله درز مستقیم که از یک یا دو خط جوش مستقیم تشکیل شده و لوله درز مارپیچ.
تفاوت بین لوله‌های LSAW و DASW این است که در لوله‌های DSAW، جوشکاری در داخل و خارج لوله در محل درز انجام می‌شود، اما در لوله‌های LSAW، جوشکاری فقط در خارج از لوله انجام می‌شود.
تفاوت بین لوله‌های LSAW و ERW این است که لوله‌های LSAW از ورق‌های فولادی تولید می‌شوند، در حالیکه لوله‌های ERW از کلاف‌های فولادی ساخته می‌شوند.
مراحل تولید لوله‌های LSAW
تولید لوله‌های LSAW با یک ورق شروع می‌شود. مراحل تولید به شرح زیر است:
- آماده‌سازی ورق: ورق‌های فولادی با ضخامت و ابعاد مورد نیاز بریده و آماده می‌شوند.
- شکل‌دادن: ورق‌های فولادی با استفاده از غلتک‌های فرم‌دهنده به شکل استوانه‌ای در می‌آیند.
- جوشکاری لبه‌ها: لبه‌های ورق‌های خمیده‌شده توسط فرایند جوشکاری زیرپوشی قوس الکتریکی (LSAW) به هم جوش‌داده می‌شوند. این فرایند می‌تواند به صورت تک جداره یا دو جداره انجام شود.
- پردازش نهایی: پس از جوشکاری، لوله تحت عملیات‌هایی مانند بریدن سر و ته اضافی، بازبینی، سایزگیری و پوشش قرار می‌گیرد.
انتخاب بین لوله‌های درزدار و بدون درز
امروزه بیش از گذشته این سوال مطرح می‌شود که برای یک پروژه از لوله‌های درزدار یا بدون درز استفاده کنیم. هر دو این لوله‌ها دارای نقاط مثبت و منفی هستند که باید هنگام استفاده از آن‌ها در نظرگرفته شوند.
مزایا و معایب لوله‌های بدون درز
لوله‌های بدون درز از یک بیلت (شمش) فولادی ساخته‌شده و هیچ نوع درز جوشی ندارند که باعث ایجاد نقطه ضعف و مستعد زنگ‌زدگی و خوردگی شود.
- لوله‌های بدون درز دارای اشکال قابل پیش‌بینی و دقیق‌تری هستند.
- بزرگترین ضعف لوله‌های بدون درز، قیمت بالای آن‌ها نسبت به ابعاد و گرید لوله‌های درزدار است.
- از آنجایی که تولیدکنندگان لوله‌های بدون درز محدودتر هستند، زمان تولید و تحویل این لوله‌ها نسبتاً طولانی‌تر است.
- ضخامت دیواره لوله بدون درز ممکن است در طول لوله متفاوت باشد. در این لوله‌ها تلرانس قابل قبول برای ضخامت دیواره + / – 12٪ است.
مزایا و معایب لوله‌های درزدار
- قیمت لوله‌های درزدار نسبت به لوله‌های بدون درز پایین‌تر است.
- ضخامت دیواره لوله‌های درزدار تقریباً در تمام طول لوله یکسان است زیرا این لوله‌ها از ورق یا کلاف‌های فولادی تولید می‌شوند.
- بزرگترین ضعف لوله‌های درزدار وجود درز جوش است که یک نقطه ضعف در طول لوله ایجاد می‌کند. این نقطه ضعف در سال‌های گذشته تأثیر بیشتری داشته است. اما با پیشرفت تکنولوژی و ظهور فناوری‌های جدید جوشکاری، این مشکل نسبت به گذشته کاهش‌یافته است.
- در نهایت می‌توان نتیجه گرفت که لوله‌های درزدار جدید با استفاده از فناوری‌های جوشکاری جدید می‌توانند با لوله‌های بدون درز رقابت کنند و با استفاده از این نوع لوله‌ها می‌توانید بین 20 تا 25 درصد در هزینه‌ها صرفه‌جویی کنید.
دیدگاهتان را بنویسید