عدم وجود درز جوش در ساخت لولههای بدون درز منجر به افزایش استحکام و توانایی بهتر در تحمل فشار میشود، اما ساخت لولههای جوش داده شده مزیت هزینهای را ایجاد میکند که از 20 تا 50 درصد متغیر است و در عین حال برای اکثر کاربردهایی که به فشار کم تا متوسط نیاز دارند، مناسب است. انتخاب صحیح مستلزم آن است که شما نیازهای عملیاتی خود را همراه با استانداردهای کد مربوطه و منابع مالی موجود خود ارزیابی کنید، نه اینکه فرض کنید لولههای بدون درز عملکرد بهتری نسبت به سایر گزینهها دارند.
در سال ۲۰۲۳، یک پیمانکار EPC چینی دوازده کیلومتر لوله جوش داده شده ERW را به یک پروژه نمکزدایی در عربستان سعودی ارسال کرد. مشتری کل محموله را رد کرد زیرا مشخصات لولهکشی، که در ضمیمه قرارداد ذکر شده بود، ساخت بدون درز بر اساس API 5L PSL2 را الزامی میکرد. کل هزینههای جایگزینی به بیش از ۱۸۰،۰۰۰ دلار رسید که شامل هزینههای تحویل فوری هوایی نیز میشد. خود لوله استانداردهای فنی لازم را برای کاربرد مورد نظر خود داشت. این خرابی به دلیل مشخصات نادرست به جای مواد معیوب رخ داد.
این مقاله با ارزیابی روشهای تولید لولههای بدون درز و جوش داده شده، مقایسه کاملی بین آنها ارائه میدهد. شما فرآیند تولید هر نوع لوله و ویژگیهای استحکام، قیمت و مقاومت در برابر خوردگی آنها را به همراه موقعیتهای خاصی که شما را ملزم به انتخاب یک نوع لوله نسبت به دیگری میکند، کشف خواهید کرد. شما یک چارچوب تصمیمگیری عملی دریافت خواهید کرد که میتوانید برای پروژههای آینده خود از آن استفاده کنید.
نکات کلیدی
- لوله بدون درز (مانیسمان) هیچ درز جوشی ندارد و به آن استحکام یکنواخت بالاتر و عملکرد بهتری در محیطهای فشار بالا، دمای بالا و خورنده میدهد.
- لوله جوش داده شده با نورد ورق یا کلاف فولادی و اتصال لبهها تولید میشود که آن را اقتصادیتر و در قطرهای بسیار بزرگتر در دسترس میکند.
- طبق استاندارد ASME B31.3، ضریب راندمان اتصال لوله بدون درز E = 1.00 است، در حالی که ضریب راندمان اتصال لوله جوش داده شده ERW برابر با 0.85 است.
- لولههای جوش داده شده مدرن با بازرسی ۱۰۰٪ اولتراسونیک یا رادیوگرافی درز جوش، به طور فزایندهای برای خدماتی که قبلاً به لوله بدون درز نیاز داشتند، پذیرفته میشوند.
- این انتخاب نه تنها به نوع لوله، بلکه به کدهای لولهکشی، شرایط عملیاتی، میزان خوردگی و بودجه پروژه نیز بستگی دارد.
- برای کاربردهای فولاد ضد زنگ، درز جوش میتواند در ناحیه تحت تأثیر حرارت حساسیت ایجاد کند، که ممکن است نیاز به عملیات حرارتی پس از جوشکاری داشته باشد یا انتخاب بدون درز را ترجیح دهد.
اگر در انتخاب نوع لوله مناسب برای پروژه خود به کمک نیاز دارید، تیم ما مشاوره فنی برای انتخاب مواد و بررسی مشخصات ارائه میدهد.
تفاوت بین لوله بدون درز و جوش داده شده چیست؟
تفاوت اساسی بین این دو چیز به راحتی قابل درک است. لوله بدون درز از طریق فرآیند تبدیل یک شمش فولادی کامل به لوله بدون ایجاد هیچ گونه اتصال جوش داده شده تولید میشود. فرآیند ساخت لوله جوش داده شده شامل شکل دادن به یک صفحه یا نوار فولادی به صورت استوانه و اتصال لبهها از طریق جوشکاری است.
تفاوت در روش تولید منجر به تأثیرات متعددی میشود که بر استحکام، هزینهها، توزیع محصول و یکنواختی اندازه محصول تأثیر میگذارد. روشهای مختلف تولید هر نوع، در موارد استفاده خاص، منجر به نتایج عملکردی متفاوتی میشود.
نحوه تولید لوله بدون درز
لوله بدون درز از یک شمش فولادی گرد و توپر شروع میشود. محققان قبل از استفاده از یک آسیاب سوراخکاری چرخشی برای ایجاد یک سوراخ مرکزی در فلز در فرآیند مانسمان، شمش را تا حدود ۱۲۰۰ درجه سانتیگراد گرم کردند. کارگران شمش نورد شده را تا رسیدن به قطر بیرونی و ضخامت دیواره مورد نیاز، کشیدند.
لوله فولادی شامل یک بخش فلزی پیوسته است که نیاز به درز جوش طولی را از بین میبرد. ساختار دانهبندی لوله بدون درز، مسیر پیوسته خود را در کل قطر لوله حفظ میکند که باعث ایجاد ویژگیهای مکانیکی ثابت میشود.
این روش نیازمند مصرف انرژی قابل توجهی است و در عین حال خروجی مواد کمتری تولید میکند. یک کارخانه لوله بدون درز معمولاً تنها ۶۵ تا ۷۵ درصد از جرم شمش را به لوله نهایی تبدیل میکند. مواد باقیمانده به پوسته و ضایعات تبدیل میشوند. نرخ بازده پایین باعث افزایش هزینههای تولید برای تولید لوله بدون درز میشود.
این شرکت گزینههایی با اندازه محدود تولید میکند. اکثر کارخانههای تولید لوله بدون درز میتوانند تا قطر خارجی تقریباً 24 اینچ (610 میلیمتر) تولید کنند. تولید اندازههای بزرگتر به دلیل این دو عامل که شامل محدودیت در اندازه بیلت و محدودیت در نیروی سوراخکاری است، غیرممکن میشود.
نحوه تولید لوله جوش داده شده
لوله جوش داده شده به صورت ورق، نوار یا کلاف فولادی ساخته میشود. این ماده به شکل استوانهای نورد میشود و لبههای طولی آن با جوش به هم متصل میشوند.
سه روش اصلی جوشکاری استفاده میشود:
- ERW (جوش داده شده با مقاومت الکتریکی)جریان الکتریکی با فرکانس بالا لبههای یک نوار فولادی را گرم میکند و سپس این لبهها به هم فشرده میشوند. ERW رایجترین روش برای لولههایی با قطر تا ۲۴ اینچ است.
- LSAW (جوش داده شده با قوس زیردریایی طولی)یک صفحه فولادی به شکل استوانهای شکل داده میشود و درز طولی آن با استفاده از جوش قوسی زیرپودری جوش داده میشود. LSAW برای لولههای با قطر بزرگ، معمولاً ۱۶ تا ۶۰ اینچ، استفاده میشود.
- SSAW (جوشکاری قوسی زیرپودری مارپیچی): یک کلاف فولادی به صورت مارپیچ شکل داده میشود و درز مارپیچ به طور پیوسته جوشکاری میشود. SSAW برای قطرهای بسیار بزرگ و خطوط لوله با مسافت طولانی استفاده میشود.
تولید لولههای جوش داده شده، استفاده از مواد اولیه را بسیار افزایش میدهد. یک کارخانه لوله جوش داده شده معمولاً بیش از ۹۰ درصد از جرم کلاف یا صفحه را به لوله نهایی تبدیل میکند. این فرآیند همچنین سریعتر و کممصرفتر است. این عوامل، لوله جوش داده شده را به طور قابل توجهی اقتصادیتر میکند.
انعطافپذیری در قطر یکی دیگر از مزایا است. از آنجا که لوله جوش داده شده از صفحه یا کلاف شروع میشود، میتوان آن را در قطرهای بسیار بزرگ، ۱۰۰ اینچ یا بیشتر، تولید کرد که تولید آن به صورت لوله بدون درز غیرممکن است.
لوله بدون درز در مقابل لوله جوش داده شده: مقایسه پهلو به پهلو
| عامل | لوله بدون درز | لوله جوش داده شده | یادداشت |
|---|---|---|---|
| ساخت | سوراخکاری چرخشی داغ از شمش جامد | نورد و جوشکاری صفحه، نوار یا کلاف | بدون درز هیچ درز جوشی ندارد |
| درز جوش | هیچ | طولی (ERW، LSAW) یا مارپیچی (SSAW) | درز، نقطه ضعف بالقوهای به لوله جوش داده شده میدهد |
| استحکام | استحکام یکنواخت بالاتر؛ خواص ایزوتروپیک | استحکام خوب؛ درز یک متمرکزکننده تنش بالقوه است | ERW مدرن شکاف را کاهش میدهد |
| اندازه گیری فشار | عالی برای فشار و دمای بالا | مناسب برای فشار کم تا متوسط | بدون درز در برابر فشار حدود 20٪ بیشتر مقاومت میکند |
| راندمان اتصال (ASME B31.3) | E = 1.00 | E = 0.85 (باتری اضافی) | جوش داده شده برای فشار یکسان به دیواره ضخیم تری نیاز دارد |
| مقاومت در برابر خوردگی | برتر؛ بدون درز برای حمله | درز جوش و HAZ میتوانند آسیبپذیر باشند | عملیات حرارتی پس از پخت (PWHT) میتواند مشکلات HAZ را کاهش دهد |
| هزینه | 20 تا 50 درصد گرانتر از جوش داده شده | مقرون به صرفه تر | فقط قیمت واحد؛ TCO ممکن است متفاوت باشد |
| محدوده اندازه | معمولاً تا قطر خارجی حدود 24 اینچ (610 میلیمتر) | بسیار انعطافپذیر؛ قطر ۱۰۰ اینچ یا بیشتر امکانپذیر است | قطرهای بزرگ نیاز به جوشکاری دارند |
| تحمل ضخامت دیوار | +/-12.5٪ (به دلیل خروج از مرکز میتواند متفاوت باشد) | +/-10% (ERW) یا +/-8% (LSAW) | جوش داده شده یکنواخت تر است |
| بازده مواد | ۶۵-۷۵٪ از جرم شمش | بیش از ۹۰٪ جرم سیمپیچ یا صفحه | بازده کمتر، هزینه یکپارچه را هدایت میکند |
| سرب زمان | ۸ تا ۱۶ هفته (استاندارد)؛ ۲۰+ هفته (تخصصی) | ۴-۱۰ هفته؛ اغلب در انبار موجود است | بدون درز نیاز به تهیه شمش دارد |
| بهترین برنامه های کاربردی | خطوط فشار قوی، بویلرها، فرآوری شیمیایی، هستهای | سازه، سیستمهای آب، سیستمهای تهویه مطبوع، خطوط لوله با قطر بزرگ | کاربرد، انتخاب را تعیین میکند |
این جدول تمایزات اساسی بین دو چیز را ارائه میدهد، اما برای درک معنای آن به دادههای عددی نیاز است.
لولههای جوش داده شده به دلیل توانایی خود در برآورده کردن الزامات ضخامت دیواره، عملکرد برتر را نشان میدهند. فرآیند سوراخکاری نتایج کنترل نشدهای ایجاد میکند که باعث میشود لوله بدون درز، خروج از مرکز و تغییرات ضخامت دیواره را در سراسر محیط خود تجربه کند. فرآیند نورد، کنترلهای دقیقی را ایجاد میکند که ضخامت دیواره لوله جوش داده شده را از طریق مشخصات مواد صفحه یا نوار تعیین میکند. برای کاربردهایی که به ضخامت دیواره دقیق نیاز دارند، این میتواند یک ملاحظه مهم باشد.
لوله بدون درز عملکرد بهتری نسبت به لوله جوش داده شده ارائه میدهد زیرا فاقد درز جوش است که از آن در برابر بارگذاری چرخهای و آسیب خوردگی محافظت میکند. درز لوله جوش داده شده یک منطقه تحت تأثیر حرارت (HAZ) ایجاد میکند که الگوی ریزساختاری متفاوتی ایجاد میکند. ناحیه HAZ لوله جوش داده شده تحت شرایط سرویس ترش با سولفید هیدروژن و تنش چرخهای به یک منطقه شروع ترک اولیه تبدیل میشود.
مقایسه رتبهبندی قدرت و فشار
لوله بدون درز عموماً استحکام کششی بالاتر و ظرفیت فشار بهتری ارائه میدهد زیرا هیچ درز جوشی وجود ندارد که به عنوان نقطه شکست بالقوه عمل کند. کد لوله کشی فرآیند ASME B31.3به لوله بدون درز ضریب راندمان اتصال E = 1.00 و به لوله جوش داده شده ERW ضریب راندمان اتصال E = 0.85 اختصاص داده شده است.
این در عمل به چه معناست؟ لوله جوش داده شده به ضخامت دیوارهای نیاز دارد که از ضخامت مورد نیاز لوله بدون درز بیشتر باشد زیرا برای رسیدن به سطوح ایمنی یکسان با هر دو لوله که از درجه مواد یکسانی برخوردارند، به 18 درصد ضخامت بیشتر نیاز دارد. لوله بدون درز مقاومت فشاری بهتری از خود نشان میدهد زیرا ضخامت دیواره آن مانند سایر لولهها حفظ میشود.
اختلاف عملکرد تا حد قابل توجهی کاهش یافته است.
فناوری جوشکاری مدرن ERW با فرکانس بالا (HFI)، همراه با بازرسی ۱۰۰ درصد اولتراسونیک یا رادیوگرافی از درز جوش، لوله جوش داده شدهای را ایجاد میکند که عملکرد قابل اعتمادی را در کاربردهای متعدد که قبلاً به ساخت بدون درز نیاز داشتند، نشان میدهد. چندین شرکت مهندسی الزامات خود را تغییر دادهاند تا لوله جوش داده شده با آزمایش غیرمخرب کامل درز برای کاربردهای سیال دسته D طبق استانداردهای ASME B31.3، که مواد غیر قابل اشتعال و غیر سمی مورد استفاده در دماها و فشارهای متوسط را پوشش میدهد، مجاز باشد.
نکته کلیدی، تطبیق انتخاب لوله با سرویس مورد نظر است. صنعت، لوله بدون درز را به عنوان گزینه استاندارد در نظر میگیرد که پیمانکاران باید برای انتقال هیدروکربنهای فشار بالا، لولههای بویلر و کاربردهای هستهای و سرویس برودتی از آن استفاده کنند. صنعت، لولههای جوش داده شده مدرن را که تحت بازرسی مناسب قرار میگیرند، برای توزیع آب، تکیهگاههای سازهای، سیستمهای تهویه مطبوع و سیستمهای لولهکشی عمومی کافی میداند.
ساخت لوله بدون درز باعث ایجاد نقص در طول تولید میشود. فرآیند سوراخ کردن میتواند باعث ایجاد لایههای داخلی، آخالها و نواحی خارج از مرکز شود. فرآیند بازرسی مناسب مستلزم انجام آزمایش هیدرواستاتیک، آزمایش اولتراسونیک و بازرسی جریان گردابی بر روی همه انواع لوله است.
استانداردها و الزامات آزمایش
هر دو لوله بدون درز و جوش داده شده باید الزامات آزمایش دقیق را طبق استانداردهای مربوطه خود برآورده کنند. آزمایش هیدرواستاتیک طبق اکثر مشخصات، از جمله ASTM A53، ASTM A106 و API 5L، الزامی است. فشار آزمایش معمولاً در 60 تا 80 درصد از حداقل استحکام تسلیم مشخص شده محاسبه میشود.
الزامات آزمایش غیرمخرب (NDT) بسته به نوع لوله و استاندارد متفاوت است:
- لوله بدون درزتست اولتراسونیک (UT) برای عیوب طولی، تست جریان گردابی برای عیوب سطحی و تست هیدرواستاتیک استاندارد هستند. برخی از مشخصات فنی نیاز به تست UT تمام بدنه دارند.
- لوله جوش داده شدهعلاوه بر آزمایش هیدرواستاتیک، درز جوش باید با روشهای اولتراسونیک یا رادیوگرافی نیز بازرسی شود. استاندارد API 5L PSL2 بازرسی صد در صد درز را برای لولههای خط جوش الزامی میداند.
هنگام ارزیابی تفاوتهای برنامه لولهکشی و رتبهبندی فشار، به راهنمای ما در مورد ... مراجعه کنید. تفاوتهای برنامه لوله برای دادههای دقیق ضخامت دیواره و فشار.
مقایسه هزینه: چرا لوله بدون درز هزینه بیشتری دارد؟
لوله بدون درز معمولاً 20 تا 50 درصد بیشتر از لوله جوش داده شده با اندازه، گرید و رده اسمی معادل هزینه دارد. در برخی از آلیاژهای خاص و قطرهای بزرگ، حق بیمه میتواند حتی بیشتر باشد.
چندین عامل این تفاوت هزینه را ایجاد میکنند:
- بهرهوری مواد اولیهتولید بدون درز تنها ۶۵ تا ۷۵ درصد شمش را به لوله نهایی تبدیل میکند. تولید جوشی بیش از ۹۰ درصد کلاف یا صفحه را تبدیل میکند.
- مصرف انرژیگرم کردن یک شمش جامد تا دمای سوراخکاری و حفظ دمای نورد، به انرژی بسیار بیشتری نسبت به شکلدهی و جوشکاری ورق نورد سرد یا گرم نیاز دارد.
- نرخ تولید: کارخانههای تولید لولههای جوش داده شده با سرعت بالاتری کار میکنند و متر خطی بیشتری در ساعت تولید میکنند.
- در دسترس بودن بیلتلوله بدون درز با کیفیت بالا به بیلتهای تمیز و کم ناخالصی نیاز دارد. عرضه بیلت میتواند محدود باشد، به خصوص برای آلیاژهای خاص.
- حق بیمه اندازهلوله بدون درز با قطر بزرگ کمیاب و گران است زیرا کارخانههای کمی میتوانند آن را تولید کنند.
با این حال، قیمت واحد تمام داستان نیست.
هزینه کل مالکیت
کل هزینههای مالکیت کاربردهای حیاتی تعیین میکند که کدام گزینه بین لوله بدون درز و لوله جوش داده شده سودمندتر خواهد بود. هزینههای خاموش کردن یک تأسیسات به علاوه تعویض لولههای جوش داده شده که در حین عملیات فشار بالا از درزهای خود میشکنند، از هرگونه صرفهجویی اولیه در مواد فراتر خواهد رفت. لوله بدون درز مقاومت در برابر خوردگی بهتری نسبت به لولههای جوش داده شده ارائه میدهد که دورههای عملیاتی طولانیتر و نیازهای نگهداری کمتری را در هر دو محیط ترش و دریایی فراهم میکند.
یک خط انتقال گاز طبیعی با فشار ۱۲۰۰ psi کار میکند. هزینه لوله بدون درز به ۴۵ پوند در هر متر میرسد، در حالی که لولههای جوش داده شده ۳۰ پوند در هر متر هزینه دارند که به معنای ۵۰ درصد افزایش قیمت است. اختلاف هزینه اولیه برای مسافت ۱۰ کیلومتر به ۱۵۰۰۰۰ پوند میرسد. یک شکست درز جوش، عملیات را در یک مرکز فرآوری که روزانه ۱۵۰۰۰۰ پوند از تولید خود را از دست میدهد، به مدت سه روز متوقف میکند. یک حادثه، صرفهجویی در مواد را از بین میبرد و در عین حال یک خطر ایمنی ایجاد میکند، زیرا شکست درز جوش، عملیات را در یک مرکز فرآوری که روزانه ۸۰۰۰۰ پوند از تولید خود را از دست میدهد، به مدت سه روز متوقف میکند.
مزایای اقتصادی لولههای جوش داده شده برای کاربردهای غیر بحرانی آشکار میشود. یک تصفیهخانه آب یا سیستم تهویه مطبوع تجاری به ظرفیت فشار یا حاشیه خوردگی لولههای بدون درز نیازی ندارد. مشخصات لولههای بدون درز برای این خدمات، اتلاف بودجه است.
سازمان آب شهرداری شاندونگ در سال ۲۰۲۴ به خطوط ورودی ۴۸ اینچی برای مخزن جدید نیاز داشت. لوله بدون درز با این قطر به سادگی وجود ندارد. تیم مهندسی لوله ASTM A53 درجه B جوش داده شده با LSAW را انتخاب کرد که پس از شش هفته با تقریباً یک پنجم قیمت هر راه حل بدون درز نظری دریافت کردند. این خط لوله از زمان شروع عملیات اولیه خود به درستی کار کرده است.
مقاومت در برابر خوردگی و ضریب درز جوش
رفتار خوردگی یکی از حوزههایی است که وجود درز جوش تفاوت واقعی ایجاد میکند.
فرآیند جوشکاری یک ناحیه متاثر از حرارت (HAZ) در لوله جوش داده شده ایجاد میکند که از درز جوش امتداد مییابد. HAZ ریزساختار متفاوتی نسبت به فلز پایه دارد. در فولاد کربنی، این تفاوت منجر به تغییرات جزئی میشود که در شرایط pH خنثی مشکلات خوردگی عمدهای ایجاد نمیکند.
ملاحظات درز جوش فولاد ضد زنگ
این وضعیت در لولههای فولادی ضد زنگ به دلیل سیستم لولهکشی پیچیده آن، چالشبرانگیزتر میشود. دمای بالا در حین جوشکاری میتواند باعث رسوب کاربید کروم در مرز دانهها در HAZ شود. این فرآیند منجر به تخلیه کروم از مناطقی میشود که کاربیدها را احاطه کردهاند و در نتیجه محافظت در برابر خوردگی کاهش مییابد. این پدیده به عنوان حساس شدن شناخته میشود.
برخی محیطها به دلیل حساس شدن، منجر به افزایش حساسیت به خوردگی بین دانهای در درزهای جوش و نواحی HAZ میشوند. راه حل استاندارد، عملیات حرارتی پس از جوشکاری (PWHT) است که به آن آنیل محلولی میگویند زیرا کاربیدهای کروم را دوباره حل میکند تا مقاومت در برابر خوردگی یکنواخت را بازیابی کند. مشخصات PWHT به عنوان روش عملیات برای کاربردهای بحرانی فولاد ضد زنگ.
گریدهای کم کربن مانند 304L و 316L خطر حساسیت را کاهش میدهند زیرا محتوای کربن پایینتر آنها تشکیل کاربید کروم را محدود میکند. گریدهای پایدار شده مانند 321 و 347 حاوی تیتانیوم یا نیوبیوم هستند که ترجیحاً کاربید تشکیل میدهند و از کروم در ماتریس محافظت میکنند.
وقتی محیطهای سرویس ترش حاوی سولفید هیدروژن باشند، منطقه HAZ در لولههای جوش داده شده در برابر ترک خوردگی ناشی از تنش سولفیدی آسیبپذیرتر میشود. به همین دلیل است که بسیاری از مشخصات نفت و گاز، لوله بدون درز برای خطوط سرویس ترش یا لوله جوش داده شده با محدودیتهای سختی HAZ سختگیرانه و NDT کامل را الزامی میدانند.
تفاوت خوردگی بین لولههای بدون درز و جوش داده شده برای سرویس آب عمومی و قرار گرفتن در معرض جو و محیطهای شیمیایی بیخطر، بیاهمیت میشود. هر دو در صورتی که در درجه مناسب برای محیط مشخص شده باشند، عملکرد خوبی دارند.
لوله فولادی ضد زنگ بدون درز در مقابل جوش داده شده
بیشتر مقالات در مورد لوله بدون درز در مقابل لوله جوش داده شده بر روی فولاد کربنی تمرکز دارند. درجه های فولاد ضد زنگدرز جوش ملاحظات دیگری را ایجاد میکند که بر انتخاب گرید و مشخصات آن تأثیر میگذارد.
| درجه | کاربردهای یکپارچه | کاربردهای جوش داده شده | ملاحظات کلیدی |
|---|---|---|---|
| 304 | فرآوری مواد غذایی با فشار بالا، دارویی | خدمات عمومی غذا، لوله کشی ساختمانی و بهداشتی | برای اکثر خدمات، فولاد جوش داده شده 304 قابل قبول است؛ برای محیطهای جوشکاری خورنده از 304L یا PWHT استفاده کنید. |
| 316 | دریایی، فرآوری شیمیایی، قرار گرفتن در معرض کلرید | خدمات عمومی شیمیایی، معماری، کانالکشی با قطر بزرگ | بدون درز از HAZ در سرویس کلرید بحرانی جلوگیری میکند؛ جوش داده شده 316 با PWHT به طور گسترده استفاده میشود |
| 2205 دوبلکس | فرآوری نفت و گاز، نمکزدایی، کلرید بالا | تصفیه آب، خمیر و کاغذ، ساختمانی | استحکام بالا امکان دیوارههای نازکتر را فراهم میکند؛ برای سرویس ترش با فشار بالا، درزدار ترجیح داده میشود. |
برای مقایسه دقیق دو درجه رایج، به ما مراجعه کنید مقایسه ۳۰۴ در مقابل ۳۱۶هر دو گرید در ساختارهای بدون درز و جوش داده شده موجود هستند، اما شرایط سرویس باید انتخاب را تعیین کند.
به طور کلی، لولههای فولادی ضد زنگ جوش داده شده برای اکثر کاربردهای فرآوری مواد غذایی، معماری و شیمیایی با فشار کم تا متوسط مناسب هستند. لولههای فولادی ضد زنگ بدون درز برای سرویسهای فشار بالا، دمای بالا یا خوردگی که در آنها حساسیت HAZ را نمیتوان به طور کامل کاهش داد، ترجیح داده میشوند. برای محیطهای دریایی و در معرض کلرید، فولاد ضد زنگ 316 لوله بدون درز، آسیبپذیری درز جوش را به طور کامل از بین میبرد.
کاربردها: جایی که هر نوع لوله برتری دارد
بهترین کاربردها برای لوله بدون درز
لوله بدون درز انتخاب مناسبی است وقتی که قابلیت اطمینان در شرایط سخت غیرقابل مذاکره باشد:
- انتقال نفت و گاز با فشار بالابخشهایی از خط لوله که بالاتر از فشارهای توزیع استاندارد کار میکنند، به ویژه در سرویس ترش.
- لولههای بویلر و مبدل حرارتیدما و فشارهای بالا نیاز به ضخامت دیواره یکنواخت و بدون نقاط ضعف درز دارند.
- فرآوری شیمیایی و پتروشیمیمحیطهای خورنده در دماهای بالا نیاز به خواص مواد ثابت دارند.
- کاربردهای انرژی هستهایکدهای ASME بخش III اغلب لولههای بدون درز را برای سیستمهای ایمنی حیاتی الزامی میکنند.
- خدمات هوافضا و برودتیچرخه دمایی شدید و نگرانیهای مربوط به شکنندگی در دمای پایین، ساخت بدون درز را ترجیح میدهند.
- لولههای هیدرولیک و ابزار دقیقخطوط لوله با قطر کوچک و فشار بالا که یکنواختی ضخامت دیواره در آنها بسیار مهم است.
برای کاربردهای فولاد ضد زنگ، لوله بدون درز اغلب در محیطهای دریایی، فرآوری شیمیایی با کلرید بالا و کاربردهای هستهای که لولههای فولاد ضد زنگ باید بدون خطر درز جوش عمل کنند، ترجیح داده میشود.
بهترین کاربردها برای لولههای جوش داده شده
لوله جوش داده شده انتخاب عملی و اقتصادی برای اکثر کاربردهای صنعتی است:
- سازه و ساخت و ساز: قابهای ساختمانی، شمعبندی و تکیهگاهها در جایی که ظرفیت باربری کاملاً در محدوده لولههای جوش داده شده باشد.
- سیستم های آب و فاضلابتوزیع آب شهری، انتقال فاضلاب و زهکشی در فشارهای کم تا متوسط.
- انتقال سیال با فشار کم تا متوسط: تأسیسات فرآیندی، آب خنککننده و خطوط فرآیندی غیر بحرانی.
- خطوط لوله با قطر بزرگخطوط جمعآوری نفت و گاز، خطوط لوله انتقال آب و خطوط لوله دوغاب که قطر آنها از قابلیت بدون درز بودن بیشتر است.
- سیستم های تهویه مطبوع: خطوط آب سرد، آب گرم گرمایشی و کندانس.
- ساخت و ساز معماری و عمومینردهها، حصارها و تکیهگاههای مکانیکی.
برای کاربردهای فولاد ضد زنگ، لوله جوش داده شده معمولاً در فرآوری مواد غذایی، لبنیات، خدمات شیمیایی عمومی و کاربردهای معماری که در آنها فشار و خوردگی مورد نیاز متوسط است، استفاده میشود.
استانداردها و مشخصاتی که باید بدانید
استانداردهای لوله، الزامات تولید، ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی و پروتکلهای آزمایش را تعریف میکنند. دانستن اینکه کدام استاندارد برای کدام نوع لوله اعمال میشود، برای مشخصات مناسب ضروری است. این استانداردها توسط سازمانهایی مانند ASTM بین المللی و انجمن مهندسان مکانیک آمریکا
| استاندارد | نوع لوله | ماده | برنامه اولیه | الزامات کلیدی |
|---|---|---|---|---|
| ASTM A106 | بدون درز | فولاد کربن | خدمات با دمای بالا | تست هیدرواستاتیک اجباری؛ فقط بدون درز |
| ASTM A53 | جوش داده شده و بدون درز | فولاد کربن | خدمات عمومی و فشار | گریدهای A و B؛ مشکی یا گالوانیزه |
| ASTM A312 | بدون درز و جوش داده شده | فولاد ضد زنگ آستنیتی | خوردگی عمومی و دمای بالا | شامل 304، 304L، 316، 316L و غیره میشود. |
| ASTM A790 | بدون درز و جوش داده شده | فولاد ضد زنگ دوبلکس | خدمات خورنده | شامل ۲۲۰۵، ۲۵۰۷ و غیره میشود. |
| API 5L | بدون درز و جوش داده شده | فولاد کربن | انتقال نفت و گاز | PSL1 و PSL2؛ جوشکاری شده برای PSL2 به 100٪ NDT درز نیاز دارد. |
| EN 10216 | بدون درز | فولادهای مختلف | اهداف فشار | استاندارد اروپایی؛ معادل ASTM A106 |
| EN 10217 | جوش داده شده | فولادهای مختلف | اهداف فشار | استاندارد اروپایی برای لولههای تحت فشار جوش داده شده |
| JIS G3454 | بدون درز و جوش داده شده | فولاد کربن | خدمات تحت فشار | استاندارد ژاپنی |
| JIS G3459 | بدون درز و جوش داده شده | فولاد ضد زنگ | خدمات تحت فشار | استاندارد ژاپنی برای لولههای ضد زنگ |
توجه داشته باشید که برخی استانداردها، مانند ASTM A53 و API 5L، هر دو نوع لوله بدون درز و جوش داده شده را پوشش میدهند. این استاندارد، معیارهای تولید، آزمایش و پذیرش متفاوتی را برای هر نوع مشخص میکند. همیشه بررسی کنید که آیا نسخه بدون درز یا جوش داده شده از مشخصات استاندارد دوگانه برای کاربرد شما مورد نیاز است یا خیر.
چگونه انتخاب کنیم: یک چارچوب تصمیمگیری کاربردی
بیشتر مقالات مربوط به لوله بدون درز در مقابل لوله جوش داده شده، تفاوتهای فنی را بدون ارائه راهی برای تصمیمگیری به شما شرح میدهند. در اینجا یک چارچوب عملی ارائه شده است که میتوانید از آن استفاده کنید.
با این پنج سوال شروع کنید:
- کد لولهکشی شما به چه چیزی نیاز دارد؟
ASME B31.3، API 5L یا مشخصات مهندسی مشتری خود را بررسی کنید. اگر کد، لوله بدون درز را برای کلاس خدمات شما الزامی کرده باشد، پاسخ شما همین است. به عنوان مثال، ASME B31.3 رده M (مایعات سمی) و بسیاری از مشخصات هیدروکربنی فشار بالا، لوله بدون درز را الزامی میدانند یا محدودیتهای سختگیرانهای را برای لوله جوش داده شده اعمال میکنند. - فشار و دمای عملیاتی شما چقدر است؟
- بالاتر از ۱۰۰۰ psi (۶۹ بار) یا بالاتر از ۷۵۰ درجه فارنهایت (۴۰۰ درجه سانتیگراد): قویاً استفاده از لولههای بدون درز (بدون درز) را در نظر بگیرید.
- زیر 300 psi (21 bar) و زیر 400 درجه فارنهایت (200 درجه سانتیگراد): لوله جوش داده شده با بازرسی مناسب معمولاً کافی است.
- در این بین: ارزیابی بر اساس عوامل ایمنی، پیامدهای خرابی و الزامات آییننامه.
- قرار گرفتن در معرض خوردگی چیست؟
- شرایط اسیدی (سولفید هیدروژن)، محیطهای غنی از کلرید، یا مواجهه چرخهای با رطوبت و خشکی: بدون درز یا جوش داده شده با PWHT و NDT کامل.
- آب خنثی، قرار گرفتن در معرض جو یا مواد شیمیایی بیخطر: لوله جوش داده شده کافی است.
- به چه قطری نیاز دارید؟
- بالای ۲۴ اینچ (۶۱۰ میلیمتر): لوله جوش داده شده تنها گزینه عملی شماست.
- زیر ۲ اینچ (۵۰ میلیمتر): لوله بدون درز به راحتی در دسترس است و اغلب قیمت رقابتی دارد.
- در این بین: هر دو گزینه وجود دارد؛ بگذارید فشار و فرسایش، تصمیم را تعیین کنند.
- بودجه شما چقدر است؟
- اگر هزینهی یکپارچهسازی ۴۰ درصد بیشتر باشد، اما حاشیهی امنیت شما ایجاب کند، هزینه توجیهپذیر است.
- اگر یک لوله جوش داده شده با NDT کامل، تمام الزامات فنی را برآورده کند، صرفهجویی در بودجه شما لحاظ خواهد شد.
مدیر تدارکات یک کارخانه پتروشیمی در ژجیانگ از این چک لیست برای یک پروژه توسعه اخیر استفاده کرد. مشخصات اولیه، لوله 316L بدون درز را در کل سیستم الزامی میکرد. تیم با ارزیابی شرایط عملیاتی به این نتیجه رسید که خطوط تغذیه راکتور و خطوط بخار فشار بالا نیاز به ساخت بدون درز دارند. تیم، آب خنککننده و نیتروژن و خطوط تاسیسات را به لوله 316L جوش داده شده تغییر داد که تحت بازرسی کامل اشعه ایکس قرار گرفت. این اصلاحیه تقریباً 185000 از یک بسته 2.1 میلیون لولهای را بدون کاهش قابلیت اطمینان سیستم، صرفهجویی کرد.
ملاحظات مربوط به تامین، زمان تحویل و منبع یابی
فراتر از عملکرد فنی، عوامل تأمین عملی بر تصمیم گیری در مورد لوله بدون درز در مقابل لوله جوش داده شده تأثیر می گذارند.
زمانهای تحویل، تفاوتهای زیادی بین این دو ماده نشان میدهد. تولید لولههای بدون درز مستلزم آن است که شرکتها شمشهایی را تهیه کنند که باید تحت فرآیندهای گرمایشی و سوراخکاری قرار گیرند که مستلزم کارهای تکمیلی گستردهای است. گریدهای استاندارد به ۸ تا ۱۶ هفته زمان تحویل نیاز دارند، در حالی که آلیاژهای ویژه برای تولید به ۲۰ هفته یا بیشتر زمان نیاز دارند. تولید لولههای جوش داده شده با استفاده از مواد کویل یا صفحه موجود آغاز میشود. اندازههای استاندارد محصولات را میتوان در انبار یافت، در حالی که مشتریان میتوانند انتظار داشته باشند که سفارشات سفارشی آنها بین ۴ تا ۸ هفته پس از ثبت درخواستشان به دستشان برسد.
لولههای جوش داده شده به دلیل نیاز کمتر به حداقل مقدار سفارش، به گزینه ارجح برای پروژههای کوچک تبدیل میشوند. کارخانههای تولید لولههای بدون درز اغلب به حداقل تناژ در هر اندازه و گرید نیاز دارند. تنها گزینه ممکن برای این پروژه که به سیصد متر مواد لولهکشی نیاز دارد، خرید لولههای جوش داده شده از موجودی توزیعکننده است.
لولههای جوش داده شده دسترسی آسانتر به اندازههای سفارشی لوله را فراهم میکنند. فرآیند تولید لولههای جوش داده شده محصولاتی را ایجاد میکند که میتوانند از طریق تنظیمات خاص غلتک که به گیجهای صفحه انتخاب شده بستگی دارند، به ابعاد لوله غیر استاندارد تبدیل شوند. تولید لولههای بدون درز با اندازههای کوچک سفارشی نیاز به تهیه بیلت اختصاصی و تعویض قالب دارد که موانع مالی بالایی را برای مشاغل ایجاد میکند.
مناطق مختلف در سراسر جهان درجات مختلفی از دسترسی را ارائه میدهند. منطقه آسیا و اقیانوسیه بخش عمدهای از تولید لولههای بدون درز را کنترل میکند که عمدتاً در کارخانههای تولیدی چین، ژاپن و هند انجام میشود. لولههای بدون درز تهیه شده از این مناطق، راهحلهای مقرون به صرفهای را برای پروژههای بینالمللی فراهم میکنند، اما کسبوکارها باید کیفیت محصول را تأیید کرده و گواهینامههای لازم را دریافت کنند.
شرکت لیانیونگانگ داپو متال (LIANYUNGANG DAPU METAL CO. LTD) محصولات لوله فولادی بدون درز و جوش داده شده، شامل فولاد کربنی، فولاد ضد زنگ و مواد آلیاژی را به مشتریان ارائه میدهد. موجودی ما شامل اندازههای استاندارد آماده برای حمل و نقل جهانی است و از مشخصات سفارشی برای نیازهای خاص پروژه نیز پشتیبانی میکنیم.
پرسش و پاسخهای متداول
تفاوت بین تولید لوله بدون درز و لوله درزدار چیست؟
تولید لوله بدون درز با گرم کردن یک شمش فولادی آغاز میشود که اپراتورها متعاقباً با استفاده از یک دستگاه فرز سوراخکاری چرخشی، مرکز آن را سوراخ میکنند. فرآیند با برش یک صفحه یا نوار فولادی توسط اپراتورها آغاز میشود که آن را به شکل استوانه در میآورند و سپس از روشهای جوشکاری مانند ERW، LSAW یا SSAW برای اتصال لبهها استفاده میکنند.
آیا لولههای بدون درز همیشه از لولههای جوش داده شده قویتر هستند؟
لولههای بدون درز استحکام بیشتری از خود نشان میدهند که آنها را قادر میسازد ۱۵ تا ۲۰ درصد فشار بیشتری را نسبت به لولههای جوش داده شده که با مشخصات مواد و ضخامت دیواره آنها مطابقت دارند، تحمل کنند. سیستم لوله جوش داده شده مدرن HFI-ERW از طریق روش بازرسی کامل خود که تمام درزهای جوشکاری را برای کاربردهای فشار متوسط ارزیابی میکند، به عملکرد قابل اعتمادی دست مییابد. تفاوت استحکام بین مواد، اهمیت حیاتی را در کاربردهایی که شرایط فشار بالا و محیطهای با دمای بالا و حرکات بار چرخهای را تجربه میکنند، ایجاد میکند.
آیا فناوری لولههای جوش داده شده، ضعف درز را از بین میبرد؟
فناوری جوشکاری مدرن و آزمایشهای غیرمخرب خودکار، خطر نقص درز را به طور قابل توجهی کاهش دادهاند، اما تفاوت اساسی را از بین نبردهاند. درز جوش و منطقه تحت تأثیر حرارت هنوز یک ناپیوستگی متالورژیکی هستند. این مسئله برای اکثر کاربردهایی که در سطوح فشار کم تا متوسط کار میکنند، چالشهای قابل توجهی ایجاد نمیکند. فرآیند انتخاب لوله، درزها را به عنوان یک عامل حیاتی هنگام انتخاب لولهها برای کاربردهای فشار بالا و خدمات ترش در نظر میگیرد.
چرا لوله بدون درز گرانتر از لوله درزدار است؟
هزینههای بالاتر تولید لوله بدون درز نشان میدهد که برای ساخت آن به منابع بیشتری نسبت به لوله جوش داده شده نیاز است زیرا لوله بدون درز به 20 تا 50 درصد مواد اضافی نیاز دارد. هزینه بالای لوله بدون درز زمانی توجیه میشود که کاربرد، بالاترین قابلیت اطمینان را طلب کند.
آیا میتوان از لولههای بدون درز و جوش داده شده به جای یکدیگر استفاده کرد؟
این دو ماده به عنوان گزینههای قابل تعویض برای سیستمهای فشار پایین پایه عمل میکنند که الزامات بحرانی ندارند، اما فاقد سازگاری کامل هستند. برای سرویسهای فشار بالا، دمای بالا، خورنده یا بار چرخهای، لولههای بدون درز و جوش داده شده ویژگیهای عملکردی متفاوتی دارند. تعیین نهایی همیشه باید بر اساس کد لولهکشی مربوطه، مشخصات مشتری و تحلیل مهندسی باشد.
کدام یک برای خطوط لوله نفت و گاز بهتر است: بدون درز یا جوش داده شده؟
بستگی به سرویس دارد. خطوط انتقال فشار بالا، سرویس ترش و سیستمهای ایمنی حیاتی اغلب به لوله بدون درز نیاز دارند. خطوط جمعآوری با قطر بزرگ، خطوط تزریق آب و خطوط لوله توزیع فشار پایین معمولاً از لوله جوش داده شده استفاده میکنند. API 5L هر دو نوع را پوشش میدهد و الزامات آزمایش متفاوتی را برای هر کدام مشخص میکند.
چگونه میتوان تشخیص داد که لوله بدون درز است یا جوش داده شده؟
سادهترین روش برای تعیین نوع لوله، بازرسی چشمی است. لولههای جوش داده شده معمولاً دارای یک جوش هستند که در سطح داخلی یا خارجی لوله در امتداد درز طولی آن ظاهر میشود. لولههای بدون درز، سطحی یکپارچه و بدون درز جوش دارند. روشهای آزمایش غیر مخرب مانند بازرسی جریان گردابی، نیاز به تأیید وجود خطوط درز دارند که پس از سنگزنی جوش تا رسیدن به یک سطح صاف، قابل مشاهده میشوند.
معایب لولههای جوش داده شده چیست؟
معایب اصلی عبارتند از ضعف بالقوه در درز جوش، کاهش ظرفیت فشار در مقایسه با لوله بدون درز با ابعاد مشابه، حساسیت HAZ به خوردگی در محیطهای خورنده و ضرایب راندمان اتصال پایینتر تحت برخی از کدهای لولهکشی. معایب این سیستمها یک مشکل عمده برای اکثر کاربردها ایجاد میکند، اما فناوری جوشکاری مدرن و راهحلهای بازرسی این مشکل را حل میکنند.
چه زمانی باید لوله بدون درز را به لوله جوش داده شده ترجیح داد؟
لوله بدون درز را زمانی انتخاب کنید که کاربرد شامل فشار بالا (بالای ۱۰۰۰ psi)، دمای بالا (بالای ۷۵۰ درجه فارنهایت)، محیطهای خورنده که در آنها HAZ قابل کاهش نیست، بارگذاری چرخهای، یا زمانی که کد لولهکشی مربوطه، ساخت بدون درز را الزامی میکند. همچنین زمانی که قطر لوله کوچک است و لوله بدون درز با قیمت رقابتی به راحتی در دسترس است، لوله بدون درز مورد نیاز است.
چه استانداردهایی برای لوله بدون درز در مقابل لوله جوش داده شده اعمال میشود؟
استانداردهای رایجی که برای لولههای بدون درز اعمال میشوند شامل ASTM A106، ASTM A312 (که شامل لولههای جوش داده شده نیز میشود)، ASTM A335، EN 10216 و JIS G3454 هستند. استانداردهای رایج برای لولههای جوش داده شده شامل ASTM A53، ASTM A671، API 5L (که شامل لولههای بدون درز نیز میشود)، EN 10217 و JIS G3457 هستند. برخی از استانداردها، مانند ASTM A53 و API 5L، هر دو نوع را با الزامات متفاوت برای هر کدام پوشش میدهند.
نتیجه
بحث لولههای بدون درز در مقابل لولههای جوش داده شده، فاقد یک راه حل است که برای همه موقعیتها قابل استفاده باشد. لولههای بدون درز، استحکام و مقاومت فشاری برتر و محافظت در برابر خوردگی بیشتری را برای کاربردهای حساس فراهم میکنند. لولههای جوش داده شده مزایای هزینه قابل توجهی دارند و امکان انتخاب اندازههای بزرگتر را فراهم میکنند و میتوان آنها را با سرعت بیشتری در اکثر کاربردهای صنعتی به دست آورد.
انتخاب صحیح مستلزم تجهیزاتی است که الزامات عملیاتی شما را برآورده کند و با استانداردهای لولهکشی شما مطابقت داشته باشد و در محدوده مالی شما باقی بماند. قیمت بالای لوله بدون درز، ارزش لازم را برای کاربردهای بحرانی با فشار و دمای بالا فراهم میکند. تاسیسات، پروژههای ساختمانی و نیازهای حمل و نقل سیال به لوله جوش داده شده مدرن نیاز دارند که با بازرسی مناسب به عنوان مقرون به صرفهترین راه حل همراه است.
ذینفعان پروژه باید برای دریافت کمک فنی در تعیین انتخاب لوله مناسب برای پروژههای خود با ما تماس بگیرند. شرکت فلزات لیانیونگانگ داپو، لولههای فولادی بدون درز و جوش داده شده را در انواع فولاد کربنی، فولاد ضد زنگ و آلیاژی با گواهینامه کامل و تحویل جهانی عرضه میکند.
درخواست نقل قول برای پروژه بعدی خود، یا لولههای فولادی ضد زنگ ما را بررسی کنید تا جنس مناسب برای کاربرد خود را پیدا کنید.
