تاریخچه، تولید و استفاده از لوله های فولادی

لوله‌ فولادی چیست؟ لوله‌های استوانه‌ای هستند که از فولاد ساخته شده‌اند و در ساخت و زیرساخت‌ها کاربردهای زیادی دارند. آنها پر استفاده ترین محصول ساخته شده توسط صنعت فولاد هستند. کاربرد اصلی لوله در حمل و نقل مایع یا گاز زیرزمینی از جمله نفت، گاز و آب است.

با این حال، لوله‌هایی با اندازه‌های مختلف در طول ساخت و ساز استفاده می‌شوند. یک نمونه معمول تولید خانگی، لوله فولادی باریکی است که سیستم خنک کننده یخچال را اجرا می کند. در ساخت و ساز از لوله برای گرمایش و لوله کشی استفاده می شود. سازه ها را می توان با استفاده از لوله های فولادی با اندازه های مختلف، مانند نرده ها، قفسه های دوچرخه، یا بولاردهای لوله ساخت.

تصور می شود که ویلیام مرداک پیشگام لوله های فولادی باشد. در سال 1815، او بشکه‌های تفنگ را به هم متصل کرد تا از سیستم سوزاندن لامپ زغال سنگ پشتیبانی کند. مرداک از سیستم لوله کشی نوآورانه خود برای انتقال گاز زغال سنگ به لامپ های خیابان های لندن استفاده کرد.

از دهه 1800، گام‌های بزرگی در فناوری لوله‌های فولادی برداشته شده است، از جمله بهبود روش‌های ساخت، توسعه برنامه‌های کاربردی برای استفاده از آن‌ها، و ایجاد مقررات و استانداردهایی که بر صدور گواهینامه آنها حاکم است.

لوله فولادی چگونه ساخته می شود؟

از ذوب مواد خام گرفته تا قالب گیری یا جوشکاری، این مصالح ساختمانی در همه جا از طریق دو فرآیند اصلی ایجاد می شود:

ابتدا فولاد خام را به شکل قابل استفاده تری تبدیل کنید.

هر دو فرآیند باید با ساخت فولاد با کیفیت خوب شروع شوند. فولاد خام توسط کارخانه های ریخته گری از طریق فرآیند ذوب مواد خام در یک کوره تولید می شود. برای درست کردن ترکیب، ممکن است عناصری به فلز مذاب اضافه شده و ناخالصی ها حذف شوند. فولاد مذاب حاصل در قالب ریخته می شود تا شمش بسازد یا به دستگاه ریخته گری پیوسته منتقل می شود تا اسلب، بیلت و شکوفه بسازد.

لوله از دو مورد از این محصولات ساخته می شود: اسلب یا بیلت.

اسلب فولادی و اسکلت فولادی در تولید لوله

اسکلت فولادی از دال هایی ساخته می شود که تا دمای 2200 درجه فارنهایت گرم می شوند. گرما باعث ایجاد رسوب بر روی سطح می شود که باید از طریق رسوب شکن و تمیز کردن فشار بالا از بین برود.

پس از تمیز کردن، دال فولادی به صورت گرم به صورت نوارهای باریک و نازک فولادی به نام اسکلپ نورد می شود. اسکلپ با اسید سولفوریک ترشی (تمیز کردن سطح) می شود، با آب شسته می شود و به عنوان ماده خام برای لوله سازی روی قرقره های بزرگ می غلتاند.

عرض اسکلپ تعیین کننده قطر لوله قابل ساخت است. اسکلپ از قرقره باز می شود، گرم می شود و از طریق غلتک های شیاردار، که لبه های اسکله را به سمت بالا خم می کند، می چرخند. این فرآیند یک لوله استوانه ای شکل ایجاد می کند که در آن دو لبه درست به اطراف خم شده اند تا به یکدیگر برخورد کنند و یک استوانه بلند را تشکیل دهند. یک فرآیند جوشکاری لبه ها را به هم متصل می کند و لوله را آب بندی می کند.

  

•          در یک عملیات جوشکاری پیوسته ، غلتک‌های جوش لبه‌های لوله را به یکدیگر فشار می‌دهند و به دلیل گرمایی که قبلاً به اسکله وارد شده است، جوش آهنگری را تشکیل می‌دهند. در حین جوشکاری فلزی اضافه نمی شود و غلتک های نهایی قطر و ضخامت دیواره لوله را تا حد مشخصات کاهش می دهند. 

•          جوشکاری مقاومتی الکتریکی از فرآیند مشابه جوشکاری پیوسته پیروی می کند، با این تفاوت که اسکلت به شکل لوله سرد نورد می شود. جریان توسط دیسک های مسی گردان به لبه های لوله می رسد که لبه ها را تا دمای جوش گرم می کند. غلتک های جوشکاری به لبه های لوله می پیوندند تا یک جوش آهنگری ایجاد کنند.

•          در جوشکاری مارپیچی و جوشکاری زیرپودری دوتایی از تکنیک‌های جوشکاری متداول‌تر استفاده می‌شود و مواد جوش را برای تشکیل پیوند اضافه می‌کنند.

بیلت های فولادی برای لوله های بدون درز

بیلت های فولادی قطعات مربعی بلند فولادی هستند که مستقیماً از یک ماشین ریخته گری پیوسته یا به عنوان محصول ثانویه ساخته شده از شمش های ریخته گری نورد شده و کشیده تولید می شوند. از این بیلت ها می توان برای ساخت لوله های بدون درز استفاده کرد که در برخی کاربردها به دلیل نداشتن خط جوش ایمن تر است.

شمش فولادی جامد باید در دماهای بسیار شدید گرم شود و به رنگ سفید داغ شود اما ذوب نشود. ماشین‌ها آن‌ها را می‌پیچانند تا به شکل جامد استوانه‌ای درآیند. در حالی که هنوز گرم است، از سوراخ کننده گلوله ای شکل استفاده می شود تا مرکز توخالی را با توجه به ابعاد آن منظم کند. یک سری عملیات آسیاب برای انطباق لوله با مشخصات مورد نیاز انجام می شود.

مراحل پایان

لوله ها ممکن است به عنوان مرحله نهایی فرآیند قبل از اتصال به اتصالات در انتها، از طریق دستگاه صاف کننده قرار داده شوند. لوله‌های حفره‌ای کوچک معمولاً با اتصالات رزوه‌دار نصب می‌شوند، اما لوله‌های حفره بزرگ‌تر معمولاً با فلنج‌هایی نصب می‌شوند که روی انتهای لوله جوش داده می‌شوند. ماشین‌های اندازه‌گیری ابعاد لوله تمام‌شده را بررسی می‌کنند و جزئیات را در کنار لوله برای اهداف کنترل کیفیت مهر می‌کنند.

کنترل کیفیت

مراحل کنترل کیفیت شامل بررسی عیوب لوله با استفاده از دستگاه های اشعه ایکس - به ویژه در امتداد جوش است. روش دیگر این است که لوله را با پر کردن آن با آب آزمایش کنید و سپس آن را برای مدت زمان مشخصی تحت فشار نگه دارید تا قبل از استفاده از آن، هرگونه نقصی که ممکن است باعث خرابی فاجعه‌بار شود، آشکار شود.