لوله های فلزی یکی از پر کاربرد ترین نوع لوله می باشند که بیشتر برای انتقال شاره ها (مایعات و گاز ها)، حفاظ کشی و ساختمان سازی مورد استفاده قرار می گیرند. تمام لوله های فلزی را می توان به دو دسته اصلی مانیسمان (بدون درز) و درزدار تقسیم کرد. لوله های API به هر دو صورت مانیسمان (بدون درز) و درزدار تولید می شوند.
لوله API چیست ؟
API مخفف عبارت American Petroleum Institute به معنای موسسه نفت آمریکا می باشد. پروتکل ها و سیاست های تولید و استانداردهای فولاد API در این موسسه طراحی و به جهان ارائه گردیده است. بیلت هایی (شمش های فولادی) که طبق استاندارد های این موسسه تولید می شوند به دلیل استحکام تسلیم بالا، تافنس بالا، ازدیاد طول نسبی مناسب و دمای انتقال پایین، در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی، کشتی سازی و تولید لوله استفاده می شوند. بیلت های API (شمش های فولادی API) همان فولاد های کربن _ منگنزی هستند که با افزودن کمی عناصر میکرو آلیاژی، استحکام آن ها افزایش یافته است.
لوله های API از شمش های فولادی API (بیلت های API) تولید می شوند که تمام استاندارد های موسسه نفت آمریکا را دارا می باشد. تقاضای خرید لوله API به علت قیمت مناسب آن نسبت به لوله های دیگر بیشتر است. لوله API در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی در دما و فشار کاری پایین، انتقال آب در صنعت و منازل، لوله کشی فاضلاب صنعتی، انتقال مواد شیمیایی دارای فشار بالا، عایق سازی کابل های برق فشار قوی و سیستم گاز ترش دارد.
مشخصات لوله فنی API
فولاد لوله های انتقال یا خط لوله بر اساس استاندارد های API با مشخصات CSA و 5L تولید می شوند. لوله API 5L به صورت اختصاصی برای خطوط انتقال گاز ساخته می شود. به همین دلیل به آن ها لوله های گازی نیز می گویند. لوله های API 5L با استاندارد های ابعادی ASME B36.10 و مشخصات زیر تولید می شوند.
-
لوله های API 5L در گریدهای B-X42-X52-X56-X60-X65-X70 تولید می شود.
-
لوله های API 5L در قطرهای 1/2 ، 2، 3، 4، 6، 8، 10، 12، 16، 20، 26، 40 تولید می شود.
-
لوله های API 5L در رده های SCH 10, SCH 20, SCH 40, SCH STD, SCH 80, SCH XS, SCH 160 تولید می شوند.
جدیدا برای لوله های انتقال گاز در ایران از فولاد های API با گرید های X65 و X70 استفاده می شود. استحکام گرید های مختلف لوله های API 5L مطابق جدول زیر می باشد :
|
Grade |
استحکام کششی (MPa) |
استحکام کششی (ksi) | استحکام تسلیم (MPa) | استحکام تسلیم (Ksi) |
A |
330 |
48 |
207 |
30 |
B |
415 |
60 |
240 |
35 |
X42 |
413 |
60 |
289 |
42 |
X46 |
435 |
63 |
317 |
46 |
X52 |
455 |
66 |
358 |
52 |
X56 |
489 |
71 |
385 |
56 |
X60 |
517 |
75 |
413 |
60 |
X65 |
530 |
77 |
450 |
65 |
X70 |
565 |
82 |
482 |
70 |
X80 |
620 |
90 |
552 |
80 |
لوله های API 5L در دو سطح PLS1 و PLS2 تولید می شود. PSL1 و PSL2 در سطوح مختلف، استاندارد تخصصی موردنیاز محصولات API را بیان می کنند. تفاوت های این دو سطح در جدول زیر آورده شده است:
| پارامتر | PSL1 | PSL2 |
محدوده درجه |
X25 تا X70 |
B تا X80 |
محدوده اندازه |
0/45 الی 80 |
1/2 4 الی 80 |
فرکانس جوشکاری الکتریکی |
حداقلی ندارد |
حداقل 100 |
حداکثر کربن لوله های بدون درز |
0/28% برای درجه های B و بالاتر |
0/24% |
حداکثر لوله های جوش شده |
0/26% برای درجه های B و بالا تر |
0/22% |
حداکثر فسفر |
0/030% برای درجه های A و بالاتر |
0/025% |
حداکثر سولفور |
0/030% |
0/015% |
نوع انتهای لوله |
انتها ساده_انتهارزوه شده_انتها پهن شده (اتصال های خاص لوله) |
انتها صاف |
روش تولید لوله API درزدار
دو روش عمده در تولید لوله های درزدار شامل درزجوش اسپیرال و درز جوش مستقیم می باشد. در روش اسپیرال لوله فولادی به صورت مارپیچ از ورق‌هایی با ضخامت مختلف تولید می شود. در روش درزجوش مستقیم ورق های فولادی خام ابتدا به شکل ورق های استوانه ایی در می آیند و سپس لبه های ورق توسط جوش به هم متصل می شوند. لوله های درزدار به دلیل وجود درز از مقاومت کم تری نسبت به لوله های مانیسمان (بدون درز) برخوردار هستند. تصویر زیر مراحل ساخت لوله درزدار به روش درز جوش مستقیم را نشان می دهد.
مراحل تولید لوله های درزدار به روش درزجوش مستقیم
مراحل تولید لوله های درزدار به روش اسپیرال
روش های تولید لوله API بدون درز
لوله های بدون درز از سه روش مختلف شامل آسیاب سنبه، اکستروژن و مانیسمان تولید می شوند. در فرآیند تولید آسیاب سنبه، از یک شمش گرد فولادی استفاده می شود. شمس در یک کوره اجاق دوار گرم می شود. پس از تخلیه شمش از کوره اجاق دوار، یک سوراخ کوچک در انتهای آن ایجاد می شود. لوله های بدون درز آسیاب سنبه نسبت به انواع دیگر لوله های بدون درز مقاومت بیشتری دارند ولی به دلیل قیمت مناسب لوله های مانیسمان، از این لوله ها استفاده کم تری می شود. لوله های بدون درز معمولا از فولاد کم کربن ساخته می شوند.
ساخت لوله بدون درز به روش مانیسمان در سال 1980 میلادی کشف شد. در این سال زمانی که مانسمان در کارخانه خود مشغول تولید سوهان بود متوجه شد که اگر غلتک های سوهان کاری نسبت به یکدیگر زاویه بگیرند، مرکز شمش های فلزی (بیلت ها) سست و در نتیجه باعث سوراخ شدن هسته شمش ها (بیلت ها) می شود. بدین ترتیب توانست با استفاده از مندرل سوراخ کاری از این نوع نورد برای سوراخ کردن شمش های فولادی استوانه ای استفاده کند تا این شمش ها تبدیل به پوسته های استوانه ایی با دقت ابعادی کم شوند. مانیسمان روش خود را 10 سال بعد در سال 1990 به عنوان روشی مستقل معرفی کرد.
لوله مانیسمان (بدون درز) پرکاربرد ترین نوع لوله فلزی می باشد که از جمله کاربرد های آن می توان به استفاده در خطوط لوله پر فشار، خطوط انتقال مواد غذایی، خطوط هیدرولیک ،خطوط نفت و گاز، مخازن بویلرها، کمپرسورها و مخازن سوخت CNG ، به عنوان اجزای مکانیکی گردنده مانند پوسته برینگها و اکسل خودرو، لوله تفنگ و تانک در صنایع دفاعی اشاره کرد.
برای ساخت لوله مانیسمان یا همان لوله بدون درز از استاندارد ASTM و همچنین استاندارد موسسه نفت آمریکا API 5L استفاده می‌شود. لوله مانیسمان در دو نوع سیاه و سفید (گالوانیزه) و رده های 10، 20، 30، 40، 60، 80، 100، 120، 140 و 160 تولید می شود. لوله های بدون درز به دلیل یکدست و بدون درز بودنشان نسب به سایر لوله ها محکم تر هستند و قیمتی بیشتر از لوله های درزدار دارند.
