انواع روش تولید لوله مانیسمان یا لولههای بدون درز به ۴ روش نورد گرم، کشش سرد، اسکتروژن و سوراخکاری چرخشی تقسیم میشود. مراحل تولید این لولهها شامل فرآیندهای مهندسی دقیقی است که در آنها خط جوش در بدنه لوله ایجاد نمیشود. در این مطلب توضیح میدهیم روش تولید لوله بدون درز (seamless) چیست و مراحل آن به چه ترتیب است.
مطلب مرتبط: لوله مانیسمان چیست؟
۱. نورد گرم (Hot Rolling)
این متداولترین روش تولید لولههای بدون درز در حجم انبوه است. مراحل آن شامل گرمایش شمش در کورههای پیشگرم، سوراخکاری اولیه توسط سمبه و سپس نورد پیاپی (Rolling) برای کاهش ضخامت دیواره و افزایش طول لوله است. در این فرآیند، فولاد در دمای بالاتر از تبلور مجدد قرار دارد که باعث میشود فرمپذیری آن بسیار بالا برود. این روش به دلیل سرعت تولید بالا و هزینه نسبتا پایین، برای لولههایی که در خطوط انتقال سیالات و سازههای عمومی استفاده میشوند، بسیار مقرونبهصرفه است.
ویدیوی فرایند تولید لوله مانیسمان به روش نورد پیلگر گرم
در ادامه به مراحل تولید لوله مانیسمان به روش نورد گرم میپردازیم:
- برش و آمادهسازی شمش: شمشهای فولادی در اندازههای مشخص برش داده میشوند.
- گرمسازی: شمش در کورههای دوار تا دمای حدود ۱۲۰۰ تا ۱۳۰۰ درجه سانتیگراد گرم میشود تا نرم و شکلپذیر شود.
- سوراخ کاری چرخشی: در این مرحه شمش استوانهای توپر به یک پوسته یا لوله توخالی تبدیل میشود.
- نورد کاری: در ادامه با روشهای مختلف شامل پلاگ، پیلگر یا مندرل، لوله را نورد میکنند تا به سایز و ضخامت مدنظر برسد.
- سایز کردن: لوله از چندین مرحله نورد عبور میکند تا قطر خارجی آن دقیقا به سایز استاندارد مورد نظر برسد.
- خنکسازی و برش: لوله روی بستر خنککننده قرار گرفته و سپس در طولهای تجاری (معمولاً ۶ یا ۱۲ متری) برش میخورد.
روشهای پلاگ، پیلگر یا مندرل، عملیاتی هستند که طی نورد گرم پس از سوراخ کاری چرخشی روی لوله انجام میشوند. بعد از ایجاد سوراخ، لازم است لوله نورد شود تا طول آن افزایش یافته و ضخامت آن نیز کاهش یابد.
در ادامه انواع روشهای نورد لوله مانیسمان را بیان کرده و توضیح میدهیم:
نورد با مندرل پیوسته
این روش پیشرفتهترین و پرکاربردترین روش برای تولید لولههای با قطر کوچک و متوسط تا سایز ۶ اینچ است. پس از سوراخکاری، یک میله صلب و بلند به نام مندرل (Mandrel) داخل لوله قرار میگیرد. لوله را همراه با مندرل از میان ۸ تا ۹ جفت غلتک پشت سر هم عبور میدهند. این غلتکها لوله را روی مندرل فشار داده و ضخامت دیواره را تا حد بالایی کاهش میدهند. سرعت تولید بسیار بالا و کیفیت عالی سطح داخلی از مزیت تولید لوله مانیسمان به روش مندرل است.
روش نورد پیلگر گرم
روش پیلگر گرم برای تولید لولههای مانیسمان با قطر ۲۶ اینچ یا بیشتر و ضخامت بالا کاربرد دارد. در این مرحله غلتکهای این دستگاه برخلاف روشهای قبلی، دایرهای کامل نیستند، بلکه شکلی شبیه بادام دارند و به صورت رفت و برگشتی عمل میکنند. به این صورت که لوله روی یک مندرل قرار میگیرد و غلتکها با هر ضربه، تکه کوچکی از لوله را نورد کرده و به جلو میرانند.
روش نورد پلاگ
این روش برای تولید لولههای با قطر متوسط تا بزرگ (بین ۶ تا ۱۶ اینچ) استفاده میشود. این روش به این صورت است که لوله توخالی از میان دو غلتک عبور میکند که در داخل لوله یک پلاگ ثابت قرار دارد. لوله با فشار غلتکها از روی این توپی عبور کرده و دیوارهاش نازک میشود. برای رسیدن به ضخامت مورد نظر، لوله معمولاً دو بار از این دستگاه عبور میکند.
پیشنهاد مطالعه: تفاوت لوله درزدار و بدون درز
۲. کشش سرد (Cold Drawing)
این روش معمولاً به عنوان یک مرحله تکمیلی بر روی لولههای نورد گرم انجام میشود. مراحل آن شامل تمیزکاری و روغنکاری برای آمادهسازی لوله مادر، و سپس کشیدن مکانیکی لوله از میان یک قالب تنگتر در دمای اتاق است. فرآیند کشش سرد باعث میشود ساختار کریستالی فولاد فشرده شده و لولهای با دقت ابعادی فوقالعاده و سطحی بسیار صاف و صیقلی تولید شود. این لولهها در صنایع حساس مانند قطعات خودرو، تجهیزات هیدرولیک و جکهای پنوماتیک که نیاز به تلورانس بسیار دقیق دارند، به کار میروند.
۳. اکستروژن (Extrusion)
در این روش، شمش فولادی پس از گرم شدن تا دمای نزدیک به ذوب، داخل یک محفظه قرار میگیرد و با فشار عظیم یک جک هیدرولیکی، از میان یک قالب و سمبه به بیرون رانده میشود. مزیت روش اکستروژن، توانایی تولید لولههایی از جنس آلیاژهای سخت است که به سختی نورد میشوند، یا لولههایی که اشکال هندسی خاصی دارند. این لولهها برای محیطهای با فشار و دمای بسیار بالا طراحی میشوند.
مراحل تولید لوله مانیسمان به روش اکستروژن عبارت است از:
- گرم کردن شمش: در ابتدا شمش را درون کوره قرار داده تا گرم شود، اما به مرحله ذوب نرسد. به این ترتیب شمش آماده شکلپذیری میشود.
- سنبهکاری: اکنون شمش درون دستگاه اکستروژن قرار میگیرد و به وسیله یک سنبه با قطر مشخص، سوراخی در مرکز آن ایجاد میشود. سایز لوله مانیسمان توسط این سنبه مشخص میشود.
- آنیل شدن: پس از عبور سنبه از شمش، آن را آنیل میکنند؛ به این ترتیب که لوله تا دمای خاصی گرم شده و سپس در محیطی سرد قرار میگیرد. این کاهش دما باعث میشود تنشهای سطحی لوله کاهش یافته و مقاومت آن بیشتر شود.
- برش کاری: اکنون لولهها در طولهای مشخص ۶ یا ۱۲ متری برش زده میشوند.
- تابگیری: در آخر انحراف لولهها برطرف میشود و لولهها آماده بستهبندی میشوند.
۴. تولید لوله مانیسمان به روش گریز از مرکز (Centrifugal Casting)
در این روش برخلاف ریختهگری معمولی، برای ایجاد سوراخ داخلی نیاز به میله یا سنبه نیست؛ بلکه نیروی چرخش، سوراخ وسط لوله را ایجاد میکند.علاوه بر این به جای حرارت دادن شمش تا رسیدن آن به حالت خمیری، از فولاد مذاب استفاده میشود.
مراحل تولید لوله مانیسمان به روش گریز از مرکز به ترتیب زیر است:
- آمادهسازی قالب: یک قالب استوانهای شکل شبیه به لوله که از فولاد یا چدن ساخته شده، روی چرخهای دوار قرار میگیرد.
- چرخش قالب: قالب با سرعت بسیار بالا در حدود ۳۰۰ تا ۳۰۰۰ دور در دقیقه، شروع به چرخش میکند.
- ریختن مذاب: فولاد مذاب به درون قالب در حال چرخش ریخته میشود.
- شکلگیری لوله: نیروی گریز از مرکز باعث میشود مذاب به دیوارههای داخلی قالب بچسبد و با ضخامت یکنواختی به شکل استوانه دربیاید.
- انجماد: در حالی که قالب همچنان در حال چرخش است، سیستمهای خنککننده به وسیله آب یا هوا لوله را منجمد میکنند.
- خروج لوله: پس از انجماد کامل، دستگاه متوقف شده و لوله از داخل قالب بیرون کشیده میشود.
مقایسه روشهای تولید لوله مانیسمان
به طور کلی لوله مانیسمان به ۴ روش نورد گرم، کشش سرد، اکستروژن و گریز از مرکز انجام میشود. قیمت لوله مانیسمان تولیدشده به دلیل متفاوت بودن مراحل تولید و تجهیزات مورد نیاز در هر روش، متفاوت خواهد بود. اما محصول نهایی تمامی این روشها، لولهای بدون درزجوش است که مقاومت بسیار بالایی دارد. به دلیل یکنواخت بودن سطح داخلی لوله، میزان رسوبات در این محصول به حداقل رسیده و عمر مفید آن افزایش مییابد. پس از تکمیل مراحل تولید این محصول، روی این لوله تستهای کشش، سختی، فشار و خوردگی انجام میشود، در صورت لزوم سطح آنها روغنکاری شده و آماده ارسال میشود.
چنانچه سوالی در رابطه با روشها و مراحل تولید لوله مانیسمان دارید، لطفا آن را در بخش نظرات مطرح نمایید.