لوله اسپیرال چیست و چه کاربردی دارد؟

یکی از روش های تولید لوله فولادی، روش اسپیرال است. در این روش، لوله فولادی به صورت مارپیچ از ورق هایی با ضخامت های مختلف تولید می شود. تولید لوله اسپیرال معمولا در سایزهای 5 تا 120 اینچ و به صورت رول شده انجام می گیرد. استفاده از این محصول در صنایع مختلف، به علت انعطاف پذیر بودن فرایند ساخت، یکنواختی ابعاد، خواص مکانیکی مناسب و صرفه اقتصادی، بسیار مورد توجه قرار گرفته است.

بنابراین، با توجه به کاربرد روزافزون لوله اسپیرال در صنعت نفت و گاز، بررسی عملکرد این لوله ها و تحقیق درباره عیوب احتمالی آن ها ضروری به نظر می رسد. از اواسط دهه 1960 میلادی، تولید لوله فولادی اسپیرال یا لوله درز جوش مارپیچی با کیفیت مطلوب در جهان آغاز شد. پیش از این تاریخ، تکنولوژی تولید این لوله ها چندان پیشرفته نبود و از نظر کیفی، توان رقابت با لوله درزدار مستقیم را نداشت. آشنایی با ویژگی های فنی، کاربردها و عوامل موثر بر قیمت لوله اسپیرال می تواند به انتخاب بهتر این محصول در پروژه های صنعتی و عمرانی کمک کند.

لوله اسپیرال چیست؟

تولید و استفاده از لوله اسپیرال در خطوط لوله انتقال نفت و گاز، روند رو به رشدی را در سراسر جهان در پیش گرفته است. با پیشرفت فزاینده ای که تکنولوژی تولید این لوله ها در چند دهه اخیر داشته است، هم اکنون می توان گفت که لوله فولادی اسپیرال از کیفیتی قابل رقابت با لوله های درز جوش مستقیم برخوردار است؛ به طوری که در بیشتر استانداردهای بین المللی، به موارد کنترل کیفی این لوله ها در کنار لوله های درز جوش مستقیم اشاره شده است.

لوله درز جوش اسپیرال برای نخستین بار در سال 1877 تولید شد. این لوله ها معمولا قطری بین 500 تا 3000 میلی متر و ضخامت دیواره ای حدود 9 تا 25 میلی متر دارند. طول آن ها نیز معمولا بین 8 تا حدود 50 متر است. لوله های درز جوش اسپیرال در خطوط انتقال سیالاتی مانند نفت، گاز و آب و همچنین در مصارف ساختمانی مانند تاسیس پل ها، ستون ها و دیگر سازه های لوله ای استفاده می شوند.

مراحل تولید لوله درز جوش اسپیرال شامل باز کردن کلاف، صاف کردن و موج گیری ورق، اتصال ابتدای کلاف به انتهای کلاف قبلی، عملیات تغییر شکل ورق، جوشکاری اتوماتیک داخل و سپس خارج لوله به روش جوشکاری زیر پودری، برش طولی با روش اکسی استیلن یا پلاسما در طول مشخص و تمیزکاری فلاکس و پودر سرباره است.

جوشکاری لوله درز جوش اسپیرال معمولا در ماشین شکل دهی پایان می یابد. برای دستیابی به کیفیت جوش بهتر، رایج است که لبه های ورق بلافاصله پس از شکل دهی جوش داده شوند؛ سپس لوله به طول مورد نظر بریده شده و جوشکاری نهایی به وسیله جوشکاری زیر پودری انجام می شود. این روش تولید، روش تولید دو مرحله ای نامیده می شود. از جمله مزایای این لوله ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

مشخصات لوله اسپیرال

مشخصات لوله اسپیرال به عواملی مانند قطر، ضخامت، نوع ورق، روش جوشکاری، استاندارد تولید و نوع پوشش بستگی دارد. این لوله ها به دلیل تولید مارپیچی از ورق فولادی، امکان ساخت در قطرهای بزرگ را دارند و در پروژه هایی استفاده می شوند که به لوله ای مقاوم، اقتصادی و قابل تولید در ابعاد متنوع نیاز است. هنگام بررسی مشخصات فنی، توجه به کیفیت ورق، یکنواختی جوش و نوع کاربرد اهمیت زیادی دارد؛ زیرا همین عوامل روی عملکرد نهایی، قیمت آهن و قیمت لوله فلزی اثر می گذارند.

مهم ترین مشخصات لوله اسپیرال عبارت اند از:

قطر لوله: لوله اسپیرال معمولا در قطرهای بزرگ تولید می شود و انتخاب قطر آن بر اساس حجم سیال عبوری، فشار کاری و نوع پروژه انجام می گیرد.

ضخامت جداره: ضخامت لوله باید متناسب با فشار داخلی، شرایط نصب، نوع سیال و استاندارد طراحی انتخاب شود. هرچه ضخامت بیشتر باشد، وزن و مقاومت لوله نیز افزایش پیدا می کند.

نوع ورق فولادی: کیفیت ورق مورد استفاده در تولید لوله فولادی اسپیرال، تاثیر مستقیمی بر استحکام، جوش پذیری و دوام محصول دارد.

نوع جوش: در تولید این لوله ها معمولا از جوش زیرپودری استفاده می شود. کیفیت خط جوش مارپیچی باید از نظر نفوذ، یکنواختی و نبود ترک یا تخلخل کنترل شود.

طول شاخه: لوله های اسپیرال بسته به سفارش پروژه در طول های مختلف تولید می شوند و طول شاخه می تواند بر حمل، نصب و هزینه نهایی اثر بگذارد.

نوع پوشش: برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی، ممکن است از پوشش های داخلی و خارجی مانند اپوکسی، پلی اتیلن، قیر یا گالوانیزه استفاده شود. در برخی پروژه ها، لوله اسپیرال گالوانیزه به دلیل مقاومت بهتر در برابر رطوبت انتخاب می شود.

استاندارد تولید: لوله های فولادی اسپیرال باید مطابق استانداردهای معتبر تولید و کنترل شوند تا از نظر ابعاد، کیفیت جوش، تحمل فشار و ایمنی عملکرد قابل قبول داشته باشند.

عکس لوله اسپیرال معمولا ظاهر مارپیچی خط جوش و قطر بزرگ این محصول را به خوبی نشان می دهد و می تواند در تشخیص نوع لوله و بررسی ظاهری آن به خریدار کمک کند.

انواع لوله اسپیرال

انواع لوله اسپیرال بر اساس جنس ورق، نوع پوشش، ضخامت، قطر، استاندارد تولید و نوع کاربرد دسته بندی می شوند. از آنجا که این محصول در پروژه های آبرسانی، نفت، گاز، فاضلاب، سازه های صنعتی و خطوط انتقال استفاده می شود، انتخاب نوع مناسب آن باید با توجه به شرایط کاری انجام گیرد. هر کدام از لوله های فولادی اسپیرال ویژگی خاصی دارند و برای محیط، فشار مشخص و برآورد قیمت لوله فلزی در پروژه مناسب هستند.

نوع لوله اسپیرال	ویژگی اصلی	کاربرد
لوله اسپیرال فولادی	تولید شده از ورق فولادی با جوش مارپیچی، استحکام مکانیکی بالا	خطوط انتقال آب، نفت، گاز، فاضلاب و پروژه های عمرانی
لوله اسپیرال گالوانیزه	دارای پوشش روی برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی و رطوبت	محیط های مرطوب، تاسیسات و پروژه های روباز
لوله اسپیرال با پوشش اپوکسی	دارای پوشش داخلی یا خارجی اپوکسی برای جلوگیری از خوردگی	خطوط انتقال آب شرب، فاضلاب و سیالات خورنده
لوله اسپیرال با پوشش پلی اتیلن	مجهز به پوشش پلی اتیلن سه لایه یا چندلایه برای محافظت بیشتر	خطوط دفنی، انتقال نفت، گاز و پروژه های زیرزمینی
لوله اسپیرال انتقال آب	طراحی شده برای تحمل شرایط شبکه های آبرسانی و فشارهای مختلف	شبکه های آب شهری، کشاورزی و صنایع
لوله اسپیرال صنعتی	تولید شده با ضخامت و گریدهای متنوع متناسب با نیاز صنایع	نیروگاه ها، پتروشیمی، صنایع سنگین و پروژه های زیرساختی

لوله اسپیرال فولادی: رایج ترین نوع لوله اسپیرال است که از ورق فولادی تولید می شود و در خطوط انتقال آب، نفت، گاز، فاضلاب و پروژه های صنعتی کاربرد دارد. این لوله ها به دلیل مقاومت مکانیکی مناسب و امکان تولید در قطرهای بالا، گزینه ای پرکاربرد در پروژه های سنگین محسوب می شوند.

لوله اسپیرال گالوانیزه: این نوع لوله دارای پوشش روی است و در برابر رطوبت و خوردگی مقاومت بیشتری دارد. لوله اسپیرال گالوانیزه بیشتر در محیط هایی استفاده می شود که احتمال تماس با آب، رطوبت یا شرایط خورنده وجود دارد.

لوله اسپیرال با پوشش اپوکسی: در این نوع، سطح داخلی یا خارجی لوله با پوشش اپوکسی محافظت می شود. این پوشش باعث کاهش خوردگی، افزایش عمر مفید و بهبود کیفیت انتقال سیال می شود.

لوله اسپیرال با پوشش پلی اتیلن: این لوله برای محیط های خورنده، خاک مرطوب و خطوط دفنی مناسب است. پوشش پلی اتیلن از سطح خارجی لوله در برابر عوامل محیطی محافظت می کند.

لوله اسپیرال مخصوص انتقال آب: این نوع لوله برای شبکه های آبرسانی، خطوط انتقال آب خام، آب صنعتی و پروژه های کشاورزی استفاده می شود. در این کاربرد، انتخاب پوشش داخلی مناسب اهمیت زیادی دارد.

لوله اسپیرال صنعتی: این نوع برای کارخانه ها، نیروگاه ها، خطوط انتقال مواد و پروژه های عمرانی سنگین استفاده می شود. در انتخاب آن باید فشار کاری، نوع سیال و شرایط نصب به دقت بررسی شود.

کاربرد لوله اسپیرال

لوله های اسپیرال به دلیل امکان تولید در قطرهای بزرگ، مقاومت مکانیکی مناسب و صرفه اقتصادی، در صنایع مختلف کاربرد دارند. این لوله ها برای انتقال سیالات، اجرای خطوط دفنی، پروژه های صنعتی و سازه ای استفاده می شوند و در بسیاری از پروژه ها جایگزین مناسبی برای برخی لوله های درزدار مستقیم به شمار می آیند.

کاربرد لوله اسپیرال عبارت است از:

• انتقال آب شهری و صنعتی
• خطوط آبرسانی کشاورزی
• انتقال فاضلاب و پساب صنعتی
• خطوط انتقال نفت و فرآورده های نفتی
• خطوط انتقال گاز در شرایط مجاز طراحی
• استفاده در نیروگاه ها و صنایع سنگین
• اجرای خطوط لوله در پروژه های عمرانی
• استفاده در پل سازی و سازه های فلزی
• انتقال سیالات با حجم بالا
• اجرای خطوط دفنی در خاک و محیط های مرطوب
• استفاده در صنایع پتروشیمی و پالایشگاهی
• کاربرد در پروژه های زهکشی و تخلیه آب

مزایای لوله اسپیرال

لوله های اسپیرال مزایای زیادی دارند که در میان آن ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• این لوله ها از یکنواختی ابعادی و ساختاری مناسبی برخوردار هستند.
• لوله های اسپیرال خواص مکانیکی مطلوبی دارند و در برابر فشار و تنش های کاری عملکرد قابل قبولی نشان می دهند.
• از نظر عبور جریان سیال، این لوله های فولادی عملکرد مناسبی دارند و برای انتقال سیالات در حجم بالا کاربردی هستند.
• در صورت نیاز به خمکاری یا تغییر مسیر در زمان نصب، لوله های اسپیرال نسبت به بسیاری از لوله های فولادی دیگر انعطاف پذیری بهتری دارند.
• از نظر اقتصادی، لوله های اسپیرال در مقایسه با برخی لوله های فولادی دیگر مقرون به صرفه تر هستند.

جوشکاری لوله اسپیرال

جوشکاری لوله های اسپیرال به روش قوسی زیر پودری انجام می شود. در این نوع جوشکاری، قوس تحت پوشش فلاکس یا پودر مخصوص مخفی می شود؛ به این ترتیب، اکسیژن وارد ناحیه قوس نشده و جوش اکسید نمی شود. در لوله فولادی اسپیرال، جوشکاری مارپیچی در دو طرف لوله فولادی، یعنی داخل و خارج لوله انجام می شود؛ اما در هر لحظه، نقاطی که از داخل و خارج جوشکاری می شوند، 180 درجه اختلاف مکانی دارند.

از جمله مشخصات بارز جوشکاری قوسی زیر پودری، تنش های پسماند قابل توجهی است که پس از این نوع جوشکاری در قطعه باقی می ماند. جوشکاری SAW حتی پس از عملیات سرد و هیدروتست نیز تنش پسماند قابل ملاحظه ای ایجاد می کند. تحقیقات نشان داده است که میزان تنش های پسماند در لوله های اسپیرال پس از عملیات هیدروتست، در مجاورت خط جوش SAW، از 40 تا 80 درصد استحکام تسلیم تغییر می کند.

سوالات متداول