لوله های فولادی، روش تولید متفاوتی دارند که یکی از این روش های تولید، اسپیرال است. در این روش لوله فولادی از ورقه هایی با ضخامت های متفاوت به شکل مارپیچی تولید می شوند که به این روش در زبان انگلیسی Spiral Weld میگویند. لوله اسپیرال Spiral pipes در سایزهای 8 الی 120 اینچی به روش اسپیرال تولید می شوند.
کاربرد لوله اسپیرال
لوله های اسپیرال به طور گسترده در شاخه های 6 الی 12 متری با ضخامت های تعیین شده در صنعت نفت و گاز، صنایع شیمیایی، صنعت برق، صنعت گرمایشی، آب و فاضلاب، گرمایش بخار، لوله فولادی مولد فشار برق، انرژی حرارتی، و سایر خطوط لوله های انتقال دهنده و ستون بندی، لایه روبی، پل ها، سازه های فلزی و سایر پروژه ها مورد استفاده قرار می گیرد.
تولید لوله های اسپيرال
در فرآیند تولید و همچنین استفاده از لوله های فولادی اسپیرال، روش های تولید و جوشکاری بسیار زیاد و کارآمدی اختراع شده اند که به پیشرفت سریع و توسعه پایدار و همچنین بهینه سازی این صنعت کمک شایانی کرده اند.
در تولید لوله های اسپیرال فولادی نوع جوش از مهمترین نکات قابل توجه است زیرا چگونگی جوش زدن به لوله ها برای میزان استحکام آنها در برابر فشار وارده به دیواره لوله بسیار تاثیرگذار است. از این رو جوش جداره لوله مهمترین بخش تولید لوله انواع لوله از نوع اسپیرال است.
سیستم جوش در لوله های اسپیرال
سیستم جوش اتوماتیک زیر پودری روش جدیدی است که در سال 1940 اختراع شد و جایگزینی بود برای روش جوشکاری دستی که در آن از خاکستر جوش (گدازه های جوش) محافظت می شد. اما این باقی مانده ها پوشش الکترودی نیستند بلکه مواد ذوب شده در جریان جوشکاری هستند.
از طریق دستگاه سیم رسان به طور مداوم جوش برای ارسال به غلطک از طریث سیم ها فرستاده می شود. روش این کار تغذیه مداوم احتراق بین سیم و قوس زیر پوشش پودری گرانولی(دانه دانه) قابل ذوب می باشد. بنابراین سیم، قطعه کار، و قسمت پوشش پودری، ذوب و تبخیر می شود و ماده پر کننده حفره را ایجاد می کنند. یک قوس از اشتعال ثابت داخل حفره، بنابراین به آن روش جوشکاری زیر پودری اتوماتیک گفته می شود.
قوس در داخل حفره مخفی است. سیستم پوشش شامل یک قیف پرشده با پودر جوشکاری است که از طریق یک لوله انتقال داده می شود تا در مقابل تفاوت دوم این روش که استفاده از سیم بجای الکترود است، جوش داده شود. در این روش بجای الکترود از سیم استفاده می شود چون سیم می تواند به طور مداوم به دستگاه داده شود. در صورت استفاده از الکترود بعد از سوزاندن یک الکترود مجبور هستیم سر آن را دور بیندازیم، در نتیجه عملیات متوقف می شود، تا زمانی که الکترود را تعویض کرده و دوباره شروع به جوشکاری کنیم.
چنین روش جوشکاری در مقایسه با سایر روش ها یک مزیت بزرگ لوله های اسپیرال محسوب می شود. اولین مزیت آن میتوان به اتوماسیون کامل اشاره کرد. دومین مزیت روش جوش زیر پودری می توان به تبادل بالای گرمای آن و سطح حفاظتی و همچنین کیفیت بالای جوش آن اشاره نمود. سومین مزیت این روش به دلیل جوش زیر پودری اتوماتیک، قوس جوش آن زیر پوشش پنهان می شود. بنابراین می تواند از راندمان جوشکاری با جریان بالا استفاده کرد.
روش های تولید لوله اسپیرال
تولید لوله به روش اسپیرال یکی از روش های با کیفیت و استاندارد تولید لوله فولادی در سطح جهان است البته گفتنی است لوله های مانیسمان یا همان لوله های بدون درز بالاترین کیفیت را در استانداردهای نفت و گاز ( استاندارد API ) دارند. در روش تولید لوله اسپیرال ، ورقه ها با گذشتن از تعدادی غلتک با درزی حلزونی (اسپیرال) به شکل لوله در می آیند.
در این روش تولید قطر لوله ها با توجه به تغییر زاویه تغذیه اولیه ورقه ها تغییر میکند که باعث تولید لوله در قطرهای متفاوت میشود. در حالت کلی دو روش برای تولید لوله های اسپیرال وجود دارد که به معرفی آنها خواهیم پرداخت.
روش تولید یک مرحله ای
برای تولید حالت اولیه لوله اسپیرال از روش یک مرحله ای استفاده می کنند. مراحل آماده سازی عبارتند از :
- آماده سازی و شکل دهی ورقه ها
- جوشکاری زیر پودری داخلی و خارجی
در ابتدا سر ورقه ها به یکدیگر جوش داده می شوند و لبه ها از طریق اتصال جوش صاف شده، برای انجام عملیات شکل دهی در این روش باید لبه ورقه ها تا حدودی خم شوند تا از ایجاد برآمدگی هایی که غیر قابل پرس هستند، جلوگیری شود.
برای جوشکاری درز لوله اسپیرال ، درزهای داخلی به وسیله دستگاه زیرپودری جوش داده میشوند و بخش خارجی درزها نیز دبعد از آن جوش داده میشوند. تنظیم مشعل برای جوشکاری به صورت اتوماتیک انجام خواهد شد.
زمانیکه جوشکاری درزهای داخلی و خارجی به اتمام رسید، لوله های برش خورده به مرحله بعد منتقل میشوند. در این روش سرعت تولید براساس جوشکاری زیر پودری تعیین میشود.
سرعت جوشکاری زیرپودری حدودا 1 تا 5/2 متر در دقیقه است که گاهی به 3متر نیز می رسد.
نکته قابل ذکر این است به دلیل محدود بودن سرعت جوشکاری زیر پودری در این روش تولید، سرعت در این روش نیز کند است.
روش تولید دو مرحله ای
روش تولید دو مرحله ای تنها یک تفاوت با روش یک مرحله ای دارد و آن شکل دهی ورق ها، درزها به وسیله GMAW جوشکاری می شود. این فرآیند دارای چهار مرحله اساسی است :
- آماده سازی ورقه ها
- شکل دهی
- جوش دهی با GMAW
- جوش زیرپودری داخلی و خارجی
در روش تولید لوله اسپیرال یک مزیت تکنیکی وجود دارد آن هم جدا بودن مراحل شکل دهی و جوش نهایی از یکدیگر است که باعث افزایش سرعت تولید می شود. در مرحله شکل دهی، پایه ریشه با GMAW جوش داده میشود. سرعت این دستگاه با سیستم محافظ گاز کربنیک در حدود 12 متر در دقیقه است.
