تاریخچه لوله سیاه فولادی

ویلیام مرداک، مخترع اسکاتلندی، اولین شخصی بود که در فرآیند جوشکاری لوله به پیشرفت چشم‌ گیری دست پیدا کرد. مرداک در سال ۱۸۱۵ با اختراع یک سیستم لامپ احتراق زغال سنگ، قصد داشت مردم لندن را تحت تاثیر قرار داده و آن را در دسترس عموم بگذارد.

او به کمک تفنگ‌های فیتیله‌ای دور ریخته شده، یک لوله تولید کرد و از طریق آن گاز زغال سنگ را به گازها انتقال می‌داد. ۹ سال بعد، یعنی در سال ۱۸۲۴ جیمز راسل، روشی ارزان و سریع را برای تولید لوله‌های فولادی ثبت کرد.

او با اتصال انتهای قطعات آهنی مسطح به یک‌دیگر و اعمال جوشکاری بر آن‌ها، لوله آهنی ساخت و در سال بعد شخصی به نام کارنلیوس وایت هاوس فرآیند جوش لب به لب را بسط داد که ابتدای ساخت لوله‌های مدرن شد.

رفته رفته در سال ۱۹۱۱ این روش توسط جان مون بهبود یافت. او با اختراع دستگاه‌ها و ماشین‌آلات مخصوص به افراد و کارخانه‌ها اجازه داد که جران‌های مداوم از لوله ایجاد کنند. پس از آن، نیاز به لوله‌های فولادی بدون درز مطرح شد.

در ابتدا این لوله با ایجاد یه حفره در مرکز استوانه تولید شد که در این روش اطمینان از یک‌نواختی ضخامت حاصل نمی‌شد. با گذشت زمان و در سال‌های ۱۸۸۸ با ریختن شمش اطراف هسته یک آجر نسوز و استفاده از آن پس از تعدیل دمایی، حفره‌ای در وسط باقی می‌ماند که ضخامت در تمامی قسمت‌ها یکسان بود.

لوله سیاه چیست؟

آیا می‌دانید لوله سیاه چیست؟ لوله در تعریف کلی، استوانه‌ای بلند و توخالی با دو سر باز می‌باشد. سطح مقطع در لوله همان‌طور که برمی‌آید، به شکل دایره است. لوله سیاه، لوله صنعتی یا لوله سیاه درزدار که از انواع این مقطع به حساب می‌آید، لوله‌ای فولادی و غیرگالوانیزه می‌باشد. به عبارت دیگر بر روی سطح آن‌ها روکش وجود ندارد.

لوله سیاه به علت آن‌که سطحی پوسته پوسته و تیره رنگ دارد که به وجود پوشش اکسید آهن برمی‌گردد، با این عنوان نام‌گذاری می‌شود. لوله‌های فولادی سیاه از طریق رزوه و زانویی لوله متصل می‌گردند. چنان‌چه قطر لوله‌ها بیش‌تر باشد، از جوش به جای رزوه استفاده می‌شود.

به طور کلی، لوله فولادی در دو نوع درزدار و بدون درز تولید می‌شود. لوله بدون درز که با عناوین لوله مانیسمان و یا به انگلیسی Seamless نامیده می‌شوند، در فرآیند تولیدشان از روش‌های جوش فلزات استفاده نمی‌‌کنند. اگرچه این لوله از انواع این پروفیل به حساب می‌آید، با این حال در دسته‌بندی لوله سیاه قرار نمی‌گیرد.

در مقابل لوله درزدار یا اسپیرال که به انگلیسی Welded pipe نامیده می‌شود، از انواع لوله سیاه به حساب می‌آید که برخلاف نوع قبل عملیات جوش‌کاری بر روی آن‌ها اعمال می‌شود و محصول نهایی درزدار خواهد بود. فرآیند ساخت این لوله را در ادامه بیش‌تر بررسی خواهیم کرد.

انواع لوله سیاه از لحاظ ضخامت کدام است؟

لوله‌های سیاه را تنها از منظر ضخامت می‌توان تقسیم‌بندی نمود که این تنوع به شرح زیر است:

• لوله سیاه درزدار سبک
• لوله سیاه درزدار سنگین
• لوله سیاه درزدار API

لوله سیاه درزدار چگونه تولید می‌شود؟

پس اینکه به سوال شما مبنی بر لوله سیاه چیست، پاسخ دادیم، لازم است با روش تولید این محصول فولادی نیز آشنا شوید. برای تولید لوله درزدار، همانند هر مقطع فولادی دیگر، ابتدا کویل ورق را در اندازه‌های مشخص برشکاری و پس از آن به قسمت نورد ارسال می‌کنند. برای تولید لوله درزدار معمولا از ورق سرد استفاده می‌گردد. ابتدا آن را فرم می‌دهند و سپس درز را جوشکاری می‌کنند.

برای آن‌که بتوان ورق را فرم داد، روش O&U به کار گرفته می‌شود. شکل‌دهی به ورق تماما در حالت سرد انجام می‌پذیرد. چگونگی انجام آن نیز به این صورت است که ابتدا ورق به کمک قالب‌های مخصوص به صورت حرف انگلیسی U درآورده می‌شود. سپس فرم‌دهی و تغییر شکل، ورق را به صورت حرف O در می‌آورد.

لازم به ذکر است که پیش از فرآیند فرمینگ، لبه‌ها پخ زده می‌شوند و پس از شکل‌دهی با روش مستقیم جوشکاری بر روی آن‌ها اعمال می‎‌شود. اگرچه معمولا از ورق‌های با عرض بالا استفاده می‌شود، با این حال ممکن است ورقی که برای تولید لوله مورد استفاده قرار می‌گیرد، عرضی مساوی با عرض لوله حاصل شده داشته باشد.

همان‌طور که پیش از این اشاره شد، لبه‌ها باید پخ زده شوند. علت این امر نیز به افزایش کیفیت محصول نهایی برمی‌گردد. این فرآیند در روند جوشکاری اولیه تاثیر به سزایی خواهد گذاشت.

۳ مرحله‌ای که برای تولید لوله جوشکاری وجود دارد، به شرح زیر می‌باشد:

• آماده سازی لبه‌ها
• شکل‌دهی یا فرمینگ
• جوشکاری لبه

مشخصات کیفی لوله‌های درزدار شامل ظاهر سطح، استحکام، ابعاد، مقاومت فیزیکی لبه و غیره می‌باشد که مقادیر آن‌ها در تعیین کیفیت نهایی اهمیت بسیاری دارند.

برای تولید لوله درزدار از چه غلتک‌هایی استفاده می‌شود؟

طی فرآیند تولید لوله درزدار به روش مقاومت الکتریکی، از ۳ نوع غلتک استفاده می‎گردد که با هدف شکل دادن به ورق‌های صاف به شکل لوله مورد استفاده قرار می‌گیرند. انواع آن‌ها به شرح زیر هستند:

1. غلتک نوع اول یا غلتک شکل دهنده ورق
2. غلتک نوع دوم یا غلتک عمودی گرد کننده
3. غلیتک نوع سوم یا غلتک نهایی

از میان انواع بالا نوع اول و آخر، افقی هستند. ۲ مورد اول به تغییر شکل ورق فولادی به صورت دایره کمک می‌کنند. در مرحله بعد، ورقی که به صورت گرد درآمده است، به طرف غلتک نوع سوم یا نهایی فرستاده می‌شود. غلتک نوع ۳ ورق را به مرحله جوشکاری سوق می‌دهد. افزون بر آن، لبه‌های ورق را برای ایجاد محیط جوش مهیا می‌سازد.

غلتک‌هایی که در قسمت فرم‌دهی فعالیت می‌کنند، وظیفه رساندن لبه‌های ورق به یک‌دیگر را بر عهده خواهند داشت. این بخش با موتورهای جریان مستقیم کار می‌کند و حرکت آن با کمک  گیربکس صورت می‌گیرد.

انواع حالت های جوشکاری لوله سیاه چیست؟

لوله‌های درزدار به طرق مختلف جوشکاری می‌شود. دو نمونه از آن‌ها جوشکاری فیوژن یا پیوسته است. در این روش پس از ارسال نوارهای فولادی به خط تولید، توسط دستگاه‌های جوش محصول موردنظر را تولید می‌کنند.

متریال اولیه پیش از استفاده در دستگاه تاب‌گیری می‌شوند و سپس به کوره‌ای از قبل آماده شده که دمای مشخصی برای آن در نظر گرفته می‌شود، فرستاده می‌شوند. پس از این مرحله از دستگاه فرمینگ عبور داده می‌شوند و فرم آن‌ها به صورت لوله‌ای استوانه‌ای در می‌آید.

در نهایت لبه‌ها به هم نزدیک شده و به کمک جوش فورمینگ اتصال لبه حاصل می‌شود. افزون بر حرارت وارده، حرکت غلتک نیز منجر به تسریع اتصال لوله‌ها می‌گردد. در نهایت در اندازه و متراژ مشخص برشکاری می‌شوند.

ورق استفاده شده در لوله سیاه چیست و از ویژگی هایی برخوردار است؟

برای آن‌که مقطع فولادی حاصل شده از کیفیت بالایی برخوردار باشد، لازم است ورق اولیه از ویژگی‌هایی که در ادامه به آن‌ها اشاره خواهیم کرد، برخوردار باشد:

• در ورق‌ها تنش داخلی وجود نداشته باشد.
• ورق مصرفی ترجیحا صاف و دارای کم‌ترین پوسته‌های اکسیدی در سطح باشد.
• نقص در نورد، باید در کم‌ترین میزان ممکن باشد.
• لازم است ورق‌ها بدون تاب و انحنا باشند.
• متریال اولیه جوش‌پذیری بالایی داشته باشد.

کاربرد لوله سیاه چیست؟

لوله‌های سیاه به علت برخورداری از استحکام بالا، در مناطق مختلف برای انتقال و توزیع گاز (به ویژه لوله‌های سیاه کم‌کربن ERW)، آب، نفت و بخار با فشار بالا به‌خصوص مراکزی که از سیم‌کشی برق محافظت می‌کنند، به‌طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد.

افزون بر آن، به علت عدم نیاز به تعمیرات خاص، کاربری بسیاری دارند. از لوله‌های درزدار در ساخت انواع قوطی پروفیل، ساخت سازه‌های فلزی، انتقال مایعات و غیره استفاده می‌شود. در مقابل لوله‌های فاقد درز بیش‌تر برای تولید مخازن تحت فشار بالا در پالایشگاه‌ها، نیروگاه‌ها و غیره کاربری دارد.

به‌طور کلی و در یک دسته‌بندی جامع، کاربرد لوله‌های سیاه فولادی شامل موارد زیر می‌شود:

• کاربرد در صنایع پتروشیمی و حمل و نقل سیالات
• ساختمان سازی
• کاربرد در معادن و سازه‎‌های فولادی

لازم به ذکر است که از لوله‌های سیاه فولادی اگرچه برای انتقال مایعاتی همچون آب استفاده می‌شود؛ اما هرگز نمی‌توان از آن‌ها برای انتقال آب آشامیدنی استفاده نمود.