لوله های جوشی لوله هایی هستند که بعد از فرم دهی ورق درز طولی آن ها به یکی از روش های زیر و یا تلفیقی از دو روش جوش، جوشکاری و تبدیل به لوله می شوند. این محصولات به دو دسته لوله درزدار و لوله اسپیرال تقسیم بندی می شوند. مواد اولیه این لوله ها از ورق های تخت یا کلاف است. در این بخش روش های جوشکاری که در ساخت لوله های فولادی کاربرد دارند شرح داده می شوند. همچنین مراحل تولید لوله هایی که در صنعت نفت و گاز مصارف بیشتری دارند توضیح داده می شود.
جوشکاری پیوسته C.W
در این روش با تغذیه پیوسته ورق فولادی به کوره؛ ورق گداخته می شود و لبه های طولی آن با فشار مکانیکی در همدیگر ادغام می گردند. ورق های فولادی به کار رفته در این فرآیند به صورت کلاف است.
جوش ترکیبی C.O.W
این روش توسط ترکیبی از دو فرآیند جوشکاری؛ جوشکاری با محافظت گاز خنثی به عنوان ریشه و جوشکاری زیرپودری به عنوان پرکننده و تاج جوش انجام می گیرد. با این روش لوله های با یک یا دو درز جوش طولی مستقیم یا یک جوش حلزونی تولید می شوند.
جوش لیزری L.W
با استفاده از روش جوشکاری پرتوهای اشعه لیزر لبه های طولی کلاف جوشکاری می شوند. این فرآیند با عملیات حرارتی قبل و بعد از جوش یا بدون عملیات حرارتی انجام می شود. حوضچه مذاب توسط گاز خنثی و یا مخلوطی از گازها محافظت می شود.
جوش قوس الکتریکی با گاز محافظ G.M.A.W
از قوس الکتریکی به وجود آمده بین الکترود پرکننده با بار الکتریکی مثبت و بدنه لوله با بار الکتریکی منفی حرارت زیادی تولید می شود. این حرارت باعث ذوب شدن الکترود و قسمتی از طرح محل اتصال می گردد. جوش حاصل از این فرآیند دو لبه طولی را به هم جوش می دهد. جریان گاز خنثی از قوس الکتریکی و حوضچه مذاب محافظت می کند.
جوش مقاومت الکتریکی E.R.W
جوش مقاومت الکتریکی با هدایت جریان الکتریکی متناوب (AC) با فرکانس تعریف شده به بدنه لوله جریان الکتریسیته متراکم می شود و لبه های طرح محل اتصال به حالت خمیری در می آیند، در این حالت با فشار مکانیکی از دو طرف توسط غلتک ها لبه های ورق در همدیگر ادغام می شوند. زائده های جوش بیرونی و در قطرهای متوسط و بالا جوش داخلی؛ توسط تیغه های محصوص برداشته می شود. مواد اولیه ورق فولادی به صورت کلاف است. این فرآیند بستگی به ضخامت لوله و درجه سطح تولید لوله ها با فرکانس بالا (بیش از 70 KHZ) یا فرکانس پایین (کمتر از 70 KHZ) انجام می گیرد.
فرکانس الکتریکی به روش القایی یا تماسی همانطوری که در تصویر نشان داده شده است به بدنه لوله انتقال می یابد. اگرچه جوش القایی مصرف برق زیادی دارد ولی کیفیت آن به دلیل فاصله سیستم القاکننده با بدنه لوله و عدم تاثیر لرزش غلتک ها انتقال دهنده و فشار دهنده نسبت به جوش اتصالی بهتر است.
عکس جوش مقامت الکتریکی
در بعضی از کارخانه ها لوله های با ابعاد بزرگتر به روش جوش مقاومت الکتریکی تولید می کنند که به آن ها لوله های مادر گفته می شود. برای رساندن این لوله ها به قطر و ضخامت لازم در شرایط گرم یا سرد کشیده می شوند. لوله های کشش سرد در صنعت نفت و گاز کاربرد ندارند. لوله های کشش گرم از کیفیت بهتری برخوردارند و به دلیل گرمای مجدد در حد دمای نورد سختی جوش و بدنه آن ها یکسان می شود و درجه انعطاف پذیری آن ها نیز بهتر می شود.
قبل از عملیات تولید مشخصات نوشته شده روی کلاف، در فرم های استاندارد ثبت و جهت ردیابی گزارش می شوند.
بازکننده کلاف
کلاف ها در کارخانه های نورد به حالت گرم جمع می شوند. در کارخانه های لوله سازی برای باز کردن آن نیاز به دستگاه خاصی است تا با اعمال نیرو آن را باز و به سمت خط تولید هدایت کند. چرخش کلاف توسط الکتروموتور و جک های فشاردهنده توسط نیروی هیدرولیک عمل می کنند.
موج گیر
عملیات موجگیر با اعمال نیروی هیدرولیک روی وزنه ای که عمود بر جهت حرکت نصب شده است انجام می گیرد.
برش لبه های طولی و ایجاد طرح محل اتصال
ایجاد طرح محل اتصال از متغیرهای مهم جوشکاری است و نقش مهمی در کیفیت و کنترل محل حرارت دیده دارد. ایجاد طرح محل اتصال توسط برش لبه های طولی کلاف با قیچی یا براده برداری توسط فرز ماشین انجام می گیرد که کیفیت و صافی سطح این پخ و زاویه دقیق آن با استفاده از روش براده برداری بهتر و هدایت اضافات جوش به بیرون منطقه جوشکاری به راحتی انجام می گیرد.
آزمایش لبه ها و بدنه لوله با امواج صوتی
در کارخانه های نورد، کلاف ها در حالت گرم تولید و پیچیده می شوند. در این شرایط امکان آزمایش عیب یابی غیر مخرب به سادگی و دقت لازم امکان پذیر نیست. اگرچه مسئولیت کیفیت کلاف ها به عهده سازنده آن است ولی آزمایش کنترل کیفی آن توسط لوله ساز انجام می گیرد. با توجه به اینکه اغلب عیوب دونی ورق های فولادی از نوع دو پوستگی است؛ این آزمایشات معمولا به روش امواج صوتی و با پراپ 90 درجه انجام می شود.
(( اختیار ثانویه: در بعضی از خطوط تولید نصب دستگاه آزمایشگر قبل از شکل دهی ورق های فولادی امکان پذیر نیست و بدنه لوله تولید شده بعد از جوشکاری به همراه جوش طولی آزمایش می شود. آزمایش در این مرحله به سازنده لوله و مصرف کننده آن، اطمینان خاطر می دهد که در عملیات تولید لوله آسیبی به بدنه وارد نشده است و یا عیوب قبلی گسترش پیدا نکردند ولی اثبات عیوب کشف شده به سازنده کلاف در صورتی که مربوط به تولید کلاف باشند تا حدودی سخت می شود))
شکل دهی
در این قسمت تعدادی غلتک از بیرون به تدریج ورق فولادی را از دو طرف جمع می کنند و تعدادی غلتک از داخل ورق را تحت فشار قرار می دهند. با تلفیق عملکرد این غلتک ها ورق در هنگام حرکت شکل لوله به خود می گیرد.
ایستگاه جوش مقاومت الکتریکی
در جوش مقاومت الکتریکی با هدایت جریان الکتریکی به لوله لبه های آن به حالت بحرانی (بین ذوب و انجماد) در می آیند، با فشار مکانیکی از دو طرف توسط غلتک ها لبه ها در همدیگر ادغام می شوند و در نهایت جوش طولی انجام می گیرد. زائده های جوش، توسط تیغه های مخصوص برداشته می شود.
عملیات حرارتی پس گرمی و تنش زدایی
نظر به اینکه حرارت زیادی ناشی از جوش درز طولی به روش مقاومت الکتریکی در مقطع باریکی از لوله اتفاق می افتد؛ در بعضی از فولادها فاز مارتنزیت تشکیل می شود. این شرایط جوش را سخت و مستعد ترک می سازد. همچنین بین جوش و بدنه اختلاف سختی به وجود می آید. برای به حداقل رساندن این شرایط عملیات تنش زدایی با اعمال حرارتی بین 750 تا 900 درجه سانتی گراد انجام می گیرد.
این عملیات توسط گرمکن های الکتریکی به صورت موضعی روش جوش و اطراف آن انجام می گیرد. در بعضی از کارخانه ها تمام لوله ها وارد کوره حرارتی می شوند و تنش زدایی کامل صورت می گیرد و سختی جوش و بدنه یکسان می شود و درجه انعطاف پذیری آن ها نیز بهتر می شود.
آزمایش کنترل کیفیت اولیه
این آزمایش توسط دوربین های مدار بسته یا امواج صوتی یا روش های مناسب دیگری انجام می گیرد و وضعیت جوش را به واحد تولید گزارش می دهد تا قبل از تولید انبوه اشکالات احتمالی را برطرف کنند.
برش طولی
برش لوله ها به طول های خواسته شده توسط اره دوار در حین حرکت انجام می شود زیرا تولید لوله ها از یک کلاف و یا از کلاف هایی که قبل از شکل دهی به هم جوش می شوند به صورت پیوسته انجام می گیرد.
بازرسی عینی اولیه و کنترل ابعاد
در این دستگاه با نصب نورافکن های مناسب از نظر قدرت و محل استقرار، جوش طولی را از داخل و بیرون ، بازرسی چشمی می کنند. همچنین ابعاد لوله ها به خصوص گردی دو سر لوله توسط ابزار مخصوص کنترل و در فرم های مربوطه گزارش می شوند. این گزارشات در کارخانه های استاندارد شده به عنوان اسناد بازرسی قابل ردیابی و دارای کد پیگیری می باشند. برش نمونه جهت آزمایشات مکانیکی و آنالیز شیمیایی در این دستگاه انجام می گیرد.
آزمایش مسطح کردن
این آزمایش برای کنترل شکل پذیری و استحکام جوش، مقاومت الکتریکی در خط تولید انجام می گیرد. دو نمونه از لوله های اول و آخر و دو نمونه از لوله های وسط و دو نمونه از محل هایی که عملیات جوشکاری متوقف شده است، از هر کلاف بریده و جوش در حالت 90 و صفر درجه نسبت به صفحات دستگاه تحت فشار قرار می گیرند.
پخ زنی ابتدا و انتهای لوله ها
معمولا دو سر لوله ها برای عملیات جوش محیطی بایستی آماده سازی شوند. قسمت ریشه جوش گونیا و عمود یا 90 درجه و بقیه ضخامت با زاویه بین 30 تا 35 درجه پخ زده می شود. برای این کار ماشین های پخ زن طوری طراحی شده اند که با حرکت چرخشی برش قسمت ریشه با یک تیغه و برش بقیه آن تحت زاویه با یک تیغه دیگر انجام گیرد.
عملیات تکمیلی تولید لوله
عملیات تکمیلی تولید لوله شامل مراحل زیر است
آزمایش با فشار آب، آزمایش عیب یابی غیر مخرب جوش، بازرسی عینی؛ کنترل ابعاد، توزین؛ متراژ، شماره گذاری و تحویل به انبار محصولات