یکی از روش‌های تولید لوله فولادی روش اسپیرال است. در این روش لوله فولادی به صورت مارپیچ از ورق‌هایی با ضخامت مختلف تولید می‌شود. تولید لوله اسپیرال در سایزهای 5 تا 120 اینچ و به صورت رول شده انجام می‌گیرد. استفاده از این محصول در صنایع مختلف به علت انعطاف‌پذیر بودن فرایند ساخت، یکنواختی ابعاد، خواص مکانیکی مناسب و مسائل اقتصادی بسیار مورد توجه قرار گرفته است.
بنابراین با توجه به کاربرد روزافزون لوله اسپیرال در صنعت نفت و گاز، بررسی عملکرد این لوله‌ها و تحقیق در مورد عیوب آنها ضروری به نظر می‌رسد. از اواسط دهه 1960 میلادی تولید لوله فولادی اسپیرال (درز جوش مارپیچی) با کیفیت مطلوب در جهان آغاز شد. پیش از این تاریخ تکنولوژی تولید این لوله‌ها چندان پیشرفت نکرده و از نظر کیفی قابل رقابت با لوله درزدار مستقیم نبود. در ادامه شما را با مشخصات لوله اسپیرال و مزایای این محصول آشنا خواهیم کرد. جهت اطلاع از قیمت لوله اسپیرال به سایت مرکزآهن مراجعه فرمایید.
تولید و استفاده از لوله اسپیرال در خطوط لوله انتقال نفت و گاز روند رو به رشدی را در سراسر جهان در پیش گرفته‌است. با پیشرفت فزاینده‌ای که تکنولوژی تولید این لوله‌ها در چند دهه اخیر داشته است، هم اکنون می‌توان اذعان داشت که لوله فولادی اسپیرال از کیفیتی قابل رقابت با لوله‌های درز جوش مستقیم برخورد است. به طوری که در بیشتر استانداردهای بین‌المللی به موارد کنترل کیفی این لوله‌ها در کنار لوله‌های درز جوش مستقیم اشاره شده است.
لوله درز جوش اسپیرال برای نخستین بار در سال 1877 تولید شد. این لوله‌ها معمولا دارای قطری بین 500 تا 3000 میلی‌متر و ضخامت دیواره حدودا 9 تا 25 میلی‌متر هستند. طول آنها 8 تا حدود 50 متر است. لوله‌های درزجوش اسپیرال در خطوط انتقال سیالاتی مانند نفت، گاز و آب و همچنین مصارف ساختمانی مانند تاسیس پل‌ها، ستون‌ها و دیگر سازه‌های لوله‌ای استفاده می‌شوند.
مراحل تولید لوله درزجوش اسپیرال به صورت باز کردن کلاف، صاف کردن و موج‌گیری 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 با طول مشخص و تمیزکاری فلاکس و پودر سرباره است.
جوشکاری لوله درزجوش اسپیرال معمولا در ماشین شکل‌دهی پایان می‌یابد. برای دست‌یابی به کیفیت جوش بهتر، رایج است که لبه‌های ورق بلافاصله پس از شکل‌دهی جوش داده می‌شوند سپس لوله به طول مورد نظر بریده و جوشکاری به وسیله جوشکاری زیر پودری نهایی می‌شود. این روش تولید، روش تولید دو مرحله‌ای نامیده می‌شود. از جمله مزایای این لوله‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
لوله‌های اسپیرال از مزایای زیادی برخوردارند که در میان آنها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
به طور کلی پنج روش عمده در ساخت لوله اسپیرال با قطر بالا معمول است
الف) روش O & U: که در آن ابتدا صفحه به صورت U و سپس به صورت O در می‌آید.
ب) خمش غلتکی یا نورد هرمی: در این روش محصول میان چندین غلتک مراحلی را طی کرده و سپس درز نهایی جوش می‌خورد.
ج) روش 2C: در این روش دو نیمه لوله به صورت حرف C تهیه شده و سپس بر روی هم جوش می‌خورند.
د) روش C & O: مشابه روش U & O است با این تفاوت که در مرحله اول خمش بیشتری به صفحه اعمال می‌شود.
ه) شکل‌دهی مارپیچی: که در آن ورق همچون رزوه‌ای که پیرامون یک پیچ را فرا گرفته به صورت لوله فرم داده می‌شود و درز بین لبه‌های ورق توسط جوش پر می‌شود.
جوشکاری لوله‌های اسپیرال به روش قوسی زیر پودری انجام می‌شود. در این نوع جوشکاری قوس تحت پوشش فلاکس یا پودر مخصوص مخفی می‌شود و بدین ترتیب اکسیژن وارد قوس نشده و جوش اکسیده نمی‌شود. در لوله فولادی اسپیرال جوشکاری مارپیچی در دو طرف لوله فولادی (داخل و خارج) انجام می‌شود. ولی در هر لحظه نقاطی که از داخل و خارج جوشکاری می‌شوند 180 درجه با هم اختلاف مکانی دارند. از جمله مشخصات بارز جوشکاری قوسی زیر پودری تنش‌های پسماند قابل توجهی است که پس از این نوع جوشکاری در قطعه باقی می‌ماند. جوشکاری SAW تنش پسماند قابل ملاحظه‌ای حتی پس از عملیات سرد و هیدروتست ایجاد می‌کند. تحقیقات نشان داده است که میزان تنش‌های پسماند در لوله‌های اسپیرال پس از عملیات هیدروتست از 40 تا 80 درصد استحکام تسلیم در مجاورت خط جوش SAW تغییر می‌کند.
بیشتر خطوط لوله‌ای که در کارخانجات مختلف تولید می‌شوند از استاندارد API تبعیت می‌کنند. برخی از دستورالعمل‌های این سازمان که بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند به این شرح است
الف) API Spec 5L: این استاندارد معمولا برای لوله‌های درزجوش مستقیم و بدون درز بوده و فولادهای نوع A و B را شامل می‌شوند.
ب) api Spec 51X: این استاندارد نیز شامل تولید لوله‌های درزجوش مستقیم و بدون درز از جنس فولادهای X42 تا X70 می‌شود.
ج) API Spec 5LU: این استاندارد شامل لوله‌های بدون درز و درزدار از جنس فولادهای U80 و U100 می‌شود.
د) API Spec 5LS: این استاندارد برای لوله‌های اسپیرال (درز جوش مارپیچی) از جنس فولادهای A، B ، X42 و X70 به کار برده می‌شود.
علاوه بر موارد ذکر شده، استانداردهای بین‌المللی دیگری نیز برای کنترل کیفی خطوط لوله اسپیرال مورد استفاده قرار می‌گیرند. از جمله استانداردهایی که اغلب در کشور آلمان به کار برده می شود می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
لوله‌های درز جوش مستقیم و لوله‌های درزجوش اسپیرال دو روش عمده در تولید لوله‌های درزدار محسوب می‌شوند. با توسعه فناوری طراحی و تولید لوله درزجوش اسپیرال امروزه لوله‌های قطور درزجوش اسپیرال به صورت اقتصادی تولید می‌شوند. بنابراین گسترش تحقیقات بر روی لوله‌های درزجوش اسپیرال امری بدیهی است.
برای تولید لوله درزجوش مستقیم از ورق‌هایی با عرض زیاد استفاده شده و قیمت لوله فلزی تولید شده هزینه بیشتری نسبت به لوله‌های اسپیرال دارند. این ورق‌ها اغلب در طول 12 متر و عرضی که حداقل محیط لوله را تامین کند تولید و به بازار عرضه می‌شوند. مراحل تولید این ورق‌ها پیوسته نبوده و هزینه زیادی دارد. خواص ورق تولیدی نیز در مقایسه با ورق‌هایی که به روش معمول نورد تولید می‌شوند پایین‌تر است.
طول این محصول را در مقایسه با طول ورق عریض می‌توان نامحدود تلقی کرد. در تولید لوله اسپیرال از نوار ورق استفاده می‌شود. بنابراین در تولید لوله‌های درزجوش اسپیرال از ماده کیفی‌تر و ارزان‌تر بهره برده می‌شود. علاوه بر این فرآیند تولید لوله‌های درز جوش اسپیرال نیز پیوسته است که خود کاهش هزینه تولید را به همراه دارد. علاوه بر این برای تولید لوله‌های درزجوش اسپیرال برخلاف لوله‌های درز جوش مستقیم به تجهیزات زیادی نیاز نیست. لوله‌های اسپیرال در قطر و ضخامت‌های مختلفی قابل تولید بوده و محدودیتی برای تولید آنها وجود ندارد.
مقاومت لوله‌های اسپیرال در برابر شکست بالاتر است یعنی به عبارت دیگر شکست ترد و رشد ترک در لوله‌های اسپیرال به سختی اتفاق می افتد و لذا کمتر با خطر ترکیدگی لوله ها مواجهیم.
جمع بندی
لوله‌های اسپیرال با توجه به مزایای زیادی که در صنایع نفت و گاز دارند امروزه بسیار موردتوجه هستند. بنابراین بهتر است پیش از خرید از مشخصات این محصول فولادی اطلاعات کامل را کسب نمایید. در این مقاله به معرفی لوله اسپیرال و مزایای استفاده از آن در صنایع مختلف پرداختیم.