لولههای آهنِ سیاه یکی از محصولات مهم در صنعت لولهکشی و ساختوساز بهشمار میآیند. این لولهها، بهدلیل ساختار خاص خود، معمولاً بدون پوشش محافظی همچون رنگ یا روی تولید میشوند. سطح تیره و متمایز آنها به علت اکسیداسیونِ آهن است که در فرآیند تولید به وجود میآید. این ویژگیِ ظاهری باعث میشود لولههای آهن سیاه نسبت به سایر لولهها تمایز چشمگیری داشته و در پروژههای مختلف جذابتر باشند.
این لولهها بهدلیل استحکام و دوام بالا در برابر فشار و ضربه، کاربردهای گستردهای در انتقال گاز، آب و حتی در پروژههای ساختمانی دارند. لولههای آهن سیاه معمولاً برای انتقال گاز و آب به مناطق روستایی و شهری و همچنین در ساختوسازهای صنعتی و تجاری به کار میروند. از سوی دیگر، قیمت لوله بسته به نوع، اندازه، فرآیند تولید و نوسانات بازار آهن متغیر است. بهطور کلی، لولهٔ آهن سیاه معمولاً از نظر اقتصادی مقرونبهصرفهتر از لولههای گالوانیزه یا دیگر انواع لولههاست و به همین دلیل انتخاب مناسبی برای پروژههای ساختمانی و صنعتی محسوب میشود.
کاربرد لوله آهن سیاه
لولههای آهن سیاه بهدلیل استحکام و نیاز کم به تعمیر و نگهداری، در صنایع مختلف کاربردهای فراوانی دارند. این لولهها معمولاً برای انتقال گاز و آب به مناطق شهری و روستایی و همچنین در مجراهای برقکشی و انتقال بخار و هوا با فشار بالا به کار میروند. علاوه بر این، لولههای آهن سیاه در صنایع نفت و گاز نیز برای انتقال مقادیر زیاد نفت از مناطق دوردست استفاده میشوند.
از دیگر کاربردهای این لولهها میتوان به توزیع گاز در داخل و خارج منازل، سیستمهای فاضلاب و چاههای آب اشاره کرد. با این حال، لولههای آهن سیاه هرگز برای انتقال آب آشامیدنی مناسب نیستند؛ زیرا تمایل به خوردگی دارند و مواد معدنیِ موجود در لوله میتوانند وارد آب شده و آن را آلوده کنند. بنابراین، هنگام انتخاب لوله، علاوه بر قیمت، توجه به اطلاعات فنی و کیفیت محصول نیز ضروری است.
تولید لوله های آهنی سیاه
لولههای آهن سیاه از دو روش اصلی تولید میشوند که به لولههای جوشی و بدون درز منتهی میگردند. در هر دو روش، ابتدا فولاد خام بهصورت اولیه ریختهگری میشود. در روش جوشی، لبهها به هم فشرده شده و با جوشکاری مُهر و موم میشوند. این فرآیند بهتدریج به روشهای مدرنِ امروزی تکامل یافته است. استحکام و تطبیقپذیریِ این لولهها، آنها را به یکی از پرکاربردترین محصولات در صنایع مختلف تبدیل کرده است.
تاریخچهٔ تولید لولههای جوشخورده به اوایل قرن نوزدهم بازمیگردد. یکی از نقاط عطف این صنعت، اختراع ویلیام مرداک در سال ۱۸۱۵ بود که برای انتقال گاز زغالسنگ از لولههای فلزی استفاده کرد. با پیشرفتهایی که در روشهای تولید لولهها، همچون جوشِ لببهلب و فرآیند پیوستهٔ جان مون در اوایل قرن بیستم صورت گرفت، تولید لولههای بدون درز نیز بهتدریج متداول شد. این لولهها بهدلیل وزنِ سبک و مقاومت بالا، بهویژه در کاربردهایی همچون خطوط انتقال سوخت و نفت مورد توجه قرار گرفتند. بهطور کلی، تحولات در تولید لولههای آهن سیاه همواره با نیازهای صنعتی و پیشرفتهای تکنولوژیکی همراه بوده است.
تفاوت لوله های آهن سیاه با انواع دیگر لوله ها
لولههای آهن سیاه عمدتاً به دو روش تولید میشوند که نهایتاً به لولههای جوشی یا بدون درز منتهی میشوند. در هر دو روش، فولاد خام ابتدا به شکل اولیه ریختهگری شده و سپس با استفاده از کشش یا جوشکاری، به لوله تبدیل میشود. این روشها که از اوایل دههٔ ۱۸۰۰ آغاز شدهاند، با پیشرفتِ فناوریهای مدرن به شکلهای جدیدتر تکامل یافتهاند.مقایسه لوله های آهن سیاه و لوله های فولاد کربنی
ویژگی های لوله های فولاد کربنی
مقدارِ کربنِ موجود در فولاد، ویژگیهای آن را تعیین میکند. فولاد زمانی فولاد کربنی شناخته میشود که در ترکیب آن، عناصری مانند کروم، کبالت، نیوبیوم، مولیبدن، نیکل، تیتانیوم، تنگستن، وانادیم یا زیرکونیوم برای دستیابی به خواص آلیاژی خاص، در مقادیر حداقلی یا مقرر اضافه نشده باشد. به عبارت دیگر، وقتی مقدار مس موجود در فولاد از ۰٫۴٪ بیشتر نباشد یا درصد هر یک از عناصرِ یادشده مانند منگنز (۱٫۶۵٪)، سیلیکون (۰٫۶٪) و مس (۰٫۶٪) از حدود مشخص فراتر نرود، فولاد را میتوان کربنی دانست. اکثر فولادهای تولیدیِ جهان در این دسته قرار دارند.
- از نظرِ کاربرد نهایی، فولاد کربنی به چندین دسته تقسیم میشود: فولاد ساختاریِ کربنی، فولاد ابزارِ کربنی و فولاد برشپذیر. فولاد ساختاریِ کربنی خود به دو گروهِ فولادِ سازههای ساختمانی و فولادِ ساختِ ماشینآلات تقسیم میشود.
- از نظر فرآیند ذوب، فولاد کربنی به دو نوع فولاد کورهٔ باز و فولاد مبدل تقسیمبندی میشود. از لحاظ روش اکسیداسیون نیز، به انواع فولاد جوش (F)، فولاد کشته (Z)، فولاد نیمهکُشته (B) و فولادِ کشتهٔ ویژه (TZ) طبقهبندی میشود.
- از نظر میزان کربن، فولاد کربنی به دستههای زیر تقسیم میشود: کربنِ فوقالعاده بالا (۱٫۰۰–۲٫۰۰٪)، کربنِ بالا (۰٫۶۰–۰٫۹۹٪)، کربنِ متوسط (۰٫۳۰–۰٫۵۹٪)، کربنِ کم (۰٫۱۶–۰٫۲۹٪) و کربنِ ملایم (۰٫۰۵–۰٫۱۵٪).
- در نهایت، از نظر کیفیت، فولاد کربنی به چهار دسته تقسیم میشود: معمولی (با مقادیر بالای فسفر و گوگرد)، با کیفیت بالا (با مقادیر کم فسفر و گوگرد)، با کیفیت بسیار بالا (با مقادیر بسیار کم فسفر و گوگرد) و فوقکیفی.
کاربرد لوله های کربن فولادی
لولههای فولادیِ کربنی از پرمصرفترین انواع لوله در صنعتِ مدرناند. کشورهای صنعتی در تلاشاند تولیدِ فولاد کمآلیاژِ پُراستحکام و فولاد آلیاژی را افزایش دهند؛ چراکه این امر به ارتقای کیفیت لولههای فولادیِ کربنی و گسترشِ تنوع و کاربرد آنها کمک میکند. نسبتِ تولیدِ لولههای فولادیِ کربنی به کلِ تولیدِ فولادِ کشورها ـ که حدود ۸۰٪ است ـ نشاندهندهٔ کاربرد گستردهٔ این لولهها در ساختمانها، پلها، راهآهنها، وسایل نقلیه، کشتیها و انواع ماشینآلات است. افزون بر این، لولههای فولادیِ کربنی در صنایع مختلف از جمله ماشینسازی، پتروشیمیِ مدرن و حتی توسعهٔ دریایی نیز کاربرد فراوان دارند.لوله های سیاه چه تفاوتی با لوله های کربنی دارند
لولههای آهن سیاه و لولههای کربنی بهطور کلی از نظر جوشکاری مشابهاند. این شباهت بیشتر در جوشکاریهای عمومی دیده میشود، هرچند در برخی کاربردهای خاص، مانند دماهای بسیار پایین، تفاوتهایی وجود دارد. «لولهٔ سیاه» در واقع یک مشخصهٔ فنی نیست، بلکه اصطلاحی است که بیشتر توسط لولهکشان برای تمایزِ لولههای معمولی از لولههای گالوانیزه بهکار میرود.
لولههای سیاه معمولاً از چدن چکشخوار یا چدن ریختهگری ساخته میشوند، در حالی که لولههای فولادیِ کربنی معمولاً بهصورت جوشی یا بدون درز تولید میشوند. لولههای سیاه بیشتر برای کاربردهای زیرزمینی یا زیرآب، همچنین در لولههای جریانِ اصلی و انشعاباتِ در معرض اسید بهکار میروند. از این نوع لولهها برای خطوط آبِ سرد شهری با قطر ۴ اینچ و بیشتر نیز استفاده میشود.
ریختهگریِ تجاری برای خطوطی که در معرض کششهای انبساط، انقباض و ارتعاش هستند، مناسب نیست؛ مگر اینکه لوله بسیار سنگین باشد. همچنین، لولههای چدنی برای بخارِ سوپرهیت یا دماهای بالاتر از ۵۷۵°F نیز مناسب نیستند. لولههای چدنی در کاربردهای زیرزمینی (مانند خطوط فاضلاب) معمولاً دارای انتهای زنگی و اسپیگوت هستند، در حالی که لولههای معمولی برای کاربردهای دیگر معمولاً انتهای فلنجدار دارند.
تفاوت لوله آهن سیاه و لوله های گالوانیزه
مشخصات لوله های گالوانیزه
لولههای آهن سیاه و لولههای گالوانیزه هر دو از آهن ساخته میشوند؛ اما لولههای گالوانیزه دارای پوششِ روی (Zn ) هستند، در حالی که لولههای سیاه اینگونه نیستند. به همین دلیل، قیمت لوله گالوانیزه بالاتر و دوام آن نیز بیشتر است.محافظت گالوانیزه از لوله سیاه
پوششِ روی (Zn ) در لولههای گالوانیزه بهعنوان لایهای حفاظتی عمل میکند که مانع از زنگزدگی فولادِ زیر آن میشود. حتی اگر لایهٔ روی (Zn ) خراشیده یا آسیب ببیند، همچنان از فولادِ زیرین حفاظت میکند.لوله های گالوانیزه چقدر عمر می کنند
عمرِ لولههای گالوانیزه به ضخامتِ پوششِ روی (Zn ) و شرایط محیطی بستگی دارد. در محیطهای خورنده، این لولهها معمولاً بین ۵۰ تا ۱۰۰ سال عمر میکنند. لولههای سیاه معمولاً برای انتقال گاز و لولهکشیهای صنعتی استفاده میشوند، در حالی که لولههای گالوانیزه بیشتر برای انتقال آب آشامیدنی و تاسیسات آبِ سرد در ساختمانها و مناطق تجاری کاربرد دارند.کاربرد لوله های سیاه و لوله های گالوانیزه
هر دو نوع برای انتقالِ مایع و گاز بهکار میروند؛ اما بهدلیل پوشش مقاومِ روی (Zn )، لولههای گالوانیزه در برابر خوردگی بهتر از لولههای سیاه عمل میکنند. بااینحال ممکن است با گذشت زمان، لایهٔ روی (Zn ) از بین رفته و باعث انسداد لولهها شود. در نتیجه، لولههای گالوانیزه بیشتر برای انتقال آب و لولههای سیاه عمدتاً برای انتقال گاز و سیستمهای آتشنشانی استفاده میشوند.مقایسه هزینه لوله های سیاه و لوله های گالوانیزه
در مقایسهٔ هزینهها، لولههای سیاه معمولاً ارزانتر از لولههای گالوانیزه هستند؛ زیرا فرآیندِ تولیدِ آنها سادهتر است و پوششِ اضافی روی آنها اعمال نمیشود. بنابراین، هزینهٔ اتصالات گالوانیزه نیز بیشتر از اتصالاتِ لولههای سیاه است.تشخیص لوله های سیاه و لوله های گالوانیزه
برای تشخیص لولههای سیاه از لولههای گالوانیزه، دو روش رایج وجود دارد:- رنگ: لولههای سیاه معمولاً رنگی مات و سیاه دارند، در حالی که لولههای گالوانیزه نقرهای-خاکستریاند.
- کاربرد: گالوانیزه بیشتر برای انتقال آب و سیاه بیشتر برای انتقال گاز بهکار میرود.
انواع لوله های سیاه
لوله های سیاه درز دار یا ERW
لولههای جوشکاری مقاومتیِ الکتریکی از طریق نورد ساخته شده و سپس در طول خود بهصورت طولی جوش داده میشوند؛ بنابراین دارای یک اتصالِ جوش در مقطعاند.لوله های سیاه مانیسمان یا بدون درز
لولهٔ مانیسمان همان لولهٔ بدون درز است که بدون ایجاد درز یا جوش تولید میشود. این لولهها با اکسترود کردنِ فلز به طولِ دلخواه ساخته میشوند؛ در نتیجه، در طول خود هیچ مفصلی ندارند. این ویژگی باعث میشود هنگام خریدِ لولهٔ مانیسمان بتوان قیمت را دقیقتر برای پروژهها ارزیابی کرد.مقایسه لوله سیاه درز دار و لوله های سیاه بدون درز
تفاوتهای بسیاری میان این دو وجود دارد. لولههای درزدار بهطور گسترده در انتقال مایعاتی مانند سوخت و گاز استفاده میشوند و از رایجترین انواع لولهاند. در مقابل، لولههای بدون درز بهدلیل مقاومتِ بالاتر در برابر فشار و ویژگیهای مکانیکی بهتر، هم در انتقال مایعات و هم در ساختِ قطعات سازهای و ماشینی کاربرد دارند. این لولهها در برابر خمش و گشتاور نیز قویترند و عموماً سبکتر و مقاومتر از نوع درزدار محسوب میشوند.
بزرگترین تفاوت، وجود یا عدمِ وجود خط جوش است. کیفیت لولهٔ درزدار بهوضوح به کیفیتِ خط جوش آن وابسته است؛ هرچه خط جوش کمتر قابل تشخیص باشد، کیفیت لوله بالاتر است.
تشخیص لوله درزدار و لوله بدون درز
برای تشخیص، میتوان از استاندارد ASTM کمک گرفت: نوع S بهمعنای بدون درز، نوع F بهمعنای جوششده در کوره و نوع E بهمعنای جوشکاری با مقاومت الکتریکی است. این، سادهترین روش برای تفکیکِ دو نوع محسوب میشود.
بهطور کلی، لولههای بدون درز بهدلیل باورِ عمومیِ «بیعیب بودن» محبوباند؛ در حالی که لولههای جوششده ممکن است دارای نقصهای ذاتی در طول خود باشند. بااینحال، هر روش تولید و هر نوع محصول، چالشها و ریسکهای خاص خود را دارد. مصرفکنندگان باید با این موضوعات آشنا باشند و بدانند این عیوب چگونه میتوانند بر کاربردهای خاص اثر بگذارند؛ تنها در این صورت است که میتوان تصمیمی آگاهانه گرفت.
