لوله مانیسمان

مشخصات لوله‌های مانیسمان چیست؟

در حال حاضر تهیه لوله‌های مانیسمان در داخل کشور از

کارخانه‌های داخلی و خارجی صورت می‌گیرد. اما همه آن‌ها مشخصات فنی یکسانی دارند که از استاندارد ساخت ASME B36.10 برای لوله‌های فولادی و استاندارد ساخت ASME B36.19 برای لوله‌های استیل بهره می‌برند. طبق این استانداردها برای هرکدام از ویژگی‌ها و مشخصات لوله‌های مانیسمان بازه‌ای تعریف شده که محصول نهایی باید از آن تبعیت کند. یکی از این ویژگی‌ها فشار کاری لوله است. فشار کاری لوله‌های مانیسمان با توجه به سایز، ضخامت و دمای کاری آن تعریف می‌شود. اما با توجه به اینکه در یک دما و سایز خاص، این فشار برای تمام لوله‌ها مقدار یکسانی است، می‌توان این مشخصه را بررسی کرد. برای لوله‌های مانیسمان با ضخامت یک تا 10 اینچ، و در دماهای مختلف میزان این فشار کاری در جداول استاندارد مربوطه آمده است.

از دیگر مشخصات لوله‌های مانیسمان، ضخامت و یا در اصطلاح فنی، رده آن است. ضخامت‌ها نیز بر اساس استاندارهای مختلفی تولید می‌شوند. رده‌های ۲۰، ۴۰ و ۸۰ پراستفاده‌ترین ضخامت‌ها هستند. رده ۲۰ لوله سبک نیز نامیده می‌شود. رده ۸۰ که استحکام بالاتری دارد در موارد پرفشار و شرایط خورندگی مصرف دارد و جزو لوله‌های سنگین محسوب می‌شود. این لوله‌ها از سایز 1/8 اینچ تا ۲۶ اینچ تولید می‌شوند. تقریبا در تمام موارد صنعت، سایز‌های بالاتر از سایز ۲۶ اینچ معمولا برای انتقال خطوط طولانی و کم فشار استفاده می‌شوند و در این موارد تفاوت خواص چشم‌گیری بین لوله درزدار و بدون‌ درز وجود ندارد. به همین دلیل استفاده از لوله درزدار با قیمت پایین‌تر ترجیح داده می‌شود و در نتیجه تولید لوله با سایز بیشتر از ۲۶ اینچ صرفه اقتصادی نخواهد داشت.

معمولا لوله‌ها را به وسیله جوش دادن به هم وصل می‌کنند، ولی گاهی موادی که در لوله‌ها انتقال پیدا می‌کنند با اهمیت هستند؛ در این موارد برای انتقال، از لوله‌ مانیسمان که یکپارچه و بدون درز هستند استفاده می‌شود. به دلیل نوع ساخت خاص، متریال این نوع لوله و همچنین اهمیت صنایعی که از لوله‌های مانیسمان استفاده می‌کنند، این مدل از لوله‌ها قیمت بالاتری نسبت به لوله‌های معمولی دارند. هرچند قیمت لوله ی مانیسمان بر اساس ابعاد، ضخامت و نوع آن متفاوت است.

با توجه به مطالب ذکر شده می‌بینیم که لوله مانیسمان با توجه به کاربرد حساسی که در صنایع تحت فشار دارد، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. یکدست بودن و عدم وجود درز و خط جوش در لوله مانیسمان سبب افزایش استحکام و مقاومت به تغییرات دمایی و خوردگی و همچنین بیشتر ‌بودن طول عمر مفید آن شده است. روش‌های مختلف تولیدی با توجه به تجهیزات و انرژی که نیاز دارند، منجر به اختلاف قیمت انواع لوله‌های مانیسمان می‌شوند. لازم است با توجه به کاربرد، میزان فشار، دما و شرایط کاری مورد نظر، درست‌ترین نوع، سایز و استاندارد برای لوله مانیسمان انتخاب شود.

 مزیت لوله مانیسمان، بدون درز بودن آن است. این نوع از لوله‌ها در صنایع مختلفی کاربرد دارند و برای ساخت این لوله‌های بدون درز نیاز به استفاده از تکنولوژی و ترکیبات خاصی از مواد است. چون معمولا مواد مهمی از داخل این لوله‌ها عبور می‌کنند، استاندارد های لوله ی مانیسمان در نحوه ساخت و ابعاد آن‌ها اهمیت خاصی دارد. شمش آهن معمولا مهم‌ترین بازیگر در ساخت این نوع لوله است.
هر چه فشار محتویاتی که داخل لوله در جریان است بیشتر باشد، باید از لوله‌های مانیسمان با قطر بیشتر و مقاومت بیشتر استفاده نمود. در استانداردهای لوله مانیسمان، فاکتورهای دما، ابعاد، ضخامت و… اهمیت ویژه‌ای دارد. ما در این مقاله شما را با انواع استانداردهای لوله مانیسمان آشنا می‌کنیم و اطلاعات مفیدی در مورد هر کدام از استانداردها در اختیارتان قرار می‌دهیم.

انواع استانداردهای لوله مانیسمان

لوله‌ های مانیسمان دارای چهار نوع استاندارد جهانی هستند. استانداردهای ASTM، API، ASME و DIN از استانداردهای مرسوم این نوع لوله است.

• استاندارد DIN

استاندارد DIN یکی از استانداردهای بین المللی لوله مانیسمان است که نتیجه تجربه و کار کارشناسی در سطح اتحادیه اروپا و ملی کشورها است. این استاندارد، نوعی استاندارد باز است که تمام افراد می‌توانند نوع استاندارد جدید در آن تعریف کنند و تجربیات خود را در اختیار دیگران قرار دهند. همچنین شامل انواع لوله‌ها می‌شود که لوله‌های مانیسمان و بدون درز یکی از این موارد است.
استاندارد لوله DIN 2448 ویژه لوله‌های بدون درز و لوله‌های مانیسمان است ،که خود شامل چهار نوع از استانداردهای DIN است که در این مدل تجمیع شده است. در این نوع استاندارد ابعاد لوله اهمیت زیادی دارد. 

• استاندارد ASTM

ASTM یک استاندارد در مورد آلیاژ لوله مانیسمان است. برای صنایع و کاربردهای مختلف، انواع لوله‌ها و استانداردها وجود دارد. برای این که برای صنعتمان باید از کدام نوع از لوله مانیسمان استفاده کنیم، می‌توانیم راهنمای خرید لوله ی مانیسمان را مطالعه کنیم. این نوع استاندارد شامل ۱۲۰۰۰ نوع استاندارد مختلف است که بیش از ۱۰۰ مورد آن مربوط به گروه لوله مانیسمان است. این نوع استاندارد شامل گستره وسیعی از لوله‌ها و یک استاندارد بسیار معتبر جهانی است.

از میان این استانداردها، مهم ترین استانداردهای لوله مانیسمان ASTM A53 و ASTM A106 هستند. لوله‌های A53 بیشتر برای انتقال مواد با فشار کم مناسب است. در انتقال بخار، هوا، آب، نفت و موارد مشابه معمولا از این نوع استاندارد استفاده می‌کنند. لوله‌های A106 برای پروژه های ویژه‌تر و خاص‌تر مورد استفاده قرار می‌گیرند. مواد با فشار بالا و حرارت بالا را نمی‌توان با هر لوله‌ای انتقال داد و این استاندارد مناسب این نوع کارها است.

• استاندارد ASME

استاندارد ASME را انجمن مهندس‌های آمریکا در ۱۹۸۰ برای دیگ‌های بخار و مخازن تحت فشار را ارائه کردند. از طرفی چون یکی از عمده مصارف استفاده از لوله مانیسمان در موارد تحت فشار و در دمای بالا است، این نوع استاندارد در استفاده از این نوع لوله کاربرد فراوانی دارد. این نوع استاندراد شباهت فراوانی به استاندارد ASTM دارد و در خیلی از موارد یکسان هستند. استاندارد ASME B36.10 برای لوله‌های مانیسمان برای دما و فشارهای بالا و پایین است و بیان می‌کند که باید برای هر نوع از ابعاد این لوله از چه نوع ضخامتی بهره برد. در واقع ASME B36.10 اهمیت بالایی دارد و مشخص می‌کند که هر نوع فشاری نیاز به چه نوع ضخامتی دارد تا به مشکلی برنخوریم. 

کاربرد لوله مانیسمان نبست به لوله‌های دیگر محدودتر است اما استفاده از آنها از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است و وظایف مهمی را در سازه‌ها بر عهده دارند. این مقاطع فی،  انتقال مطمئن مواد گازی و سیال‌های با اهمیت را انجام می‌دهند. در بسیاری از موارد، ماده در حال انتقال، ارزش بالایی دارد و یا نشت آن بسیار خطر آفرین است . در این شرایط مقاومت و دوام لوله به فاکتوری بسیار ارزشمند در تصمیم‌گیری تبدیل می‌شود و کاربرد لوله ی مانیسمان در این حورزه‌ها ارزشمند خواهد بود.

با گذشت زمان، در انجام بسیاری از پروژه‌های صنعتی، قابلیت اطمینان بسیار ارزشمند به حساب می‌آید. لوله مانسمان به دلیل خصوصیات منحصر بفردی که دارد، به خوبی این نیاز در صنایع مهم را بر طرف کرده‌است و در مواردی، به عنوان کانال اصلی انتقال استفاده می‌شود. این لوله، بر خلاف انواع دیگر لوله‌ها، بدون درز و به صورت یک تکه ساخته می‌شود. در حالیکه دیگر لوله‌ها از طریق خم کردن و اتصال ۲ طرف ورق بوسیله جوش تولید می‌شوند و همین موضوع باعث کاهش مقاومت لوله در برابر فشار خواهد شد.

کاربرد لوله مانیسمان در صنایع مختلف

لوله مانسمان از مقاومت بالایی برخوردار است، اما باید در نظر داشته باشید قیمت لوله مانیسمان به دلیل روش تولید خاصی که دارد از دیگر لوله‌ها گران تر خواهد بود. همین موضوع کاربرد لوله مانیسمان را کمی محدودتر می‌کند. به دلیل هزینه ی بالای این لوله نسبت به دیگر لوله‌ها، استفاده از آن در همه جا اقتصادی نخواهد بود و طراحان از این لوله‌ها در پروژه‌هایی استفاده می‌کنند که رخ‌ دادن هر گونه مشکل در انتقال، موجب خسارات مالی و جانی سنگینی خواهد شد و همچنین هزینه نگهداری و تعمیرات لوله‌های دیگر بسیار زیاد خواهد بود. در حال حاضر به طور گسترده در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی که هم از نظر اقتصادی ارزش بالایی دارند و هم در صورت خارج شدن از لوله‌های انتقال، به محیط زیست آسیب زیادی وارد می‌کنند و هم امکان رخ دادن فاجعه را بالا می‌برد از لوله های مانیسمان استفاده میشود.

فرایند تولید لوله مانیسمان چگونه است 

مانیسمان، صنعت‌گر آلمانی در سال‌های پایانی قرن نوزدهم لوله بدون درز را با روش منحصر به فرد خود تولید کرد. این روش در کنار دیگر روش‌ها، زیرمجموعه‌ای از فرآیند‌های تولید لوله بدون درز محسوب می‌شود. در این روش تولید، با استفاده از دو غلتک نورد و یک ماندرل سوراخکاری، بیلت‌های استوانه‌ای به پوسته‌های توخالی استوانه‌ای تبدیل می‌شوند. از گذشته تا امروز این روش سیر تکاملی خود را طی کرده و امروزه به روش‌های مختلفی تولید می‌شود که منجر به اختلاف قیمت لوله مانیسمان در انواع مختلف شده است.

لوله‌های بدون درز معمولا به سه روش زیر ساخته می‌شوند:

• سنبه‌کاری چرخشی
• ریخته‌گری به وسیله نیروی گریز از مرکز
• ریخته‌گری پاششی

در ادامه به بررسی هر یک از روش ها میپردازیم

فرایند تولید با استفاده از روش سنبه کاری چرخشی

در این روش ابتدا شمش طبق سفارش مشتری در ابعاد گوناگون برش داده می‌شود. پس از اینکه شمش‌ها درون کوره قوسی با سوخت گاز، به اندازه کافی حرارت دید، سطح مقطع آن توسط دستگاهی به نام الانگیتور گرد می‌شود. سپس درون آن با استفاده از یک سنبه (ماندرل) خالی می‌شود. تابگیری لوله به منظور یکدست کردن لوله انجام گرفته و سنبه داخل لوله از آن جدا می‌شود. در مرحله بعد سر و ته لوله گرفته شده تا از حالت بُرنده به حالت گرد درآید. پس از عملیات کشش که معمولا تا 24 متر انجام و سردکاری که معمولا توسط آب و با فرآیندی مخصوص صورت می‌گیرد، لوله به طول‌های مورد نظر برش داده می‌شود. در نهایت تست هیدرواستاتیک روی نمونه‌ها انجام شده و در صورتی که قصد ارسال لوله به خارج کشور وجود داشته باشد، روی سطح لوله پوشش روغن ایجاد می‌کنند تا از خوردگی آن جلوگیری شود. مرحله آخر بسته‌بندی و بارگیری لوله‌هاست. در این روش معمولا محصول نهایی ضخامت بالا و طول زیادی خواهد داشت. به منظور کاهش ضخامت لوله‌های مانیسمان در حال تولید، از روش نورد کردن استفاده می‌شود که می‌تواند با استفاده از ماندرل داخلی و یا غلتک پیلگر در کنار ماندرل داخلی انجام شود.

فرایند تولید با استفاده از روش ریخته گری گریز از مرکز

در صورتی که به لوله‌های بدون درز با طول کوتاه و ضخامت بالا نیاز باشد از این روش استفاده می‌شود. همچنین در مواردی که به خواص گرادیانی در راستای شعاع لوله نیاز باشد، تنها از این روش می‌توان استفاده کرد. در این روش از یک قالب چرخنده که با سرعت بالایی در حال حرکت است استفاده می‌شود. ابتدا ف مذاب به داخل قالب دوار ریخته و با توجه به وارد شدن نیروی گریز از مرکز، مذاب به قسمت خارجی قالب متمایل و فرآیند انجماد از دیواره قالب شروع می‌شود.

فرایند تولید با استفاده از روش ریخته گری پاچشی

در این روش که کمتر متداول است، مواد مذابی که قرار است بدنه لوله را تشکیل دهند در محفظه‌ای حاوی نیتروژن قرار می‌گیرند و با چرخش یک میله، روی آن پاشیده می‌شود. قطر این میله، ضخامت داخلی لوله را تعیین می‌کند. با کنترل مقدار مواد مذاب پاششی می‌توان ضخامت دیواره لوله تولیدی را کنترل کرد.

لوله مانسمان چگونه تولید می‌شود؟

همان‌طور که در بالا ذکر شد برای تولید لوله‌های بدون درز روش‌های مختلفی وجود دارد. به طور کلی تولید یک لوله بدون درز نیازمند فرآیندی است که در آن شمش فولادی که عموما به هدف کاهش هزینه‌ها به صورت گرد است، تبدیل به لوله شود. در رایج‌ترین روشی که برای تولید لوله بدون درز وجود دارد، یعنی روش سنبه‌کاری چرخشی، فرآیند تولید لوله مانیسمان شامل مراحل زیر است:

• برش: در ابتدا شمش فولادی بنا به درخواست مشتری به ابعاد مورد تقاضا برش داده می‌شود.
• حرارت‌دهی: در این مرحله توسط کوره قوسی که از سوخت گاز بهره می‌برد به شمش تا مرحله گداختن حرارت داده می‌شود.
• دستگاه لخ پرس: با استفاده از این دستگاه شمش از مرکز سوراخ می‌شود.
• دستگاه النگیتور: سطح مقطع شمش توسط این دستگاه گرد می‌شود.
• مرحله شلیک سنبه: در این مرحله سنبه‌ای به طول 12 متر داخل شمش فولادی شلیک می‌شود.
• تاب‌گیری: در صورتی که در لوله تاب وجود داشته باشد در این مرحله از بین می‌رود و صاف و یکدست می‌شود.
• جدا کردن سنبه: سنبه از داخل لوله جدا می‌شود.
• کروی‌سازی: در این مرحله، سر و ته لوله که تیز و برنده است به حالت گرد درمی‌آید.
• کشش: لوله با اندازه‌های مختلف تا 24 متر کشیده می‌شود.
• سرد کردن: لوله به کمک آب و با فرآیندی خاص خنک می‌شود.
• آزمایش: لوله تست مورد تست آزمایشگاهی قرار می‌گیرد تا در صورت وجود عیب از بقیه لوله‌ها جدا شود.
• پولیش‌کاری: لوله به وسیله روغن مخصوص برای جلوگیری از خوردگی پولیش می‌شود.
• بسته‌بندی: لوله‌ها معمولا به شکل شش ضلعی و با تسمه بسته‌بندی و آماده بارگیری می‌شوند.