لوله مانیسمان چیست

تولید لوله های مانیسمان

تولید لوله های مانیسمان در درجه اول شامل فرآیند اکستروژن با استفاده از قالب های مختلف است. این فرآیند با تبدیل بیلت های فولادی به لوله آغاز می شود. البته که در برخی موارد از مقاطع مربع یا مستطیل نیز استفاده می شود که هزینه های اضافی نیز به همراه دارد. استاندارد مانند API 5L برای صنعت نفت و گاز و استانداردهای ASTM A53 و A106 در ساخت لوله های مانیسمان مناسب است.

ضخامت های مختلف برای این لوله ها بر اساس استانداردهای خاص قابل دستیابی است. به طور کلی، با افزایش فشار سیالات، ضخامت لوله نیز به نسبت افزایش می یابد. در تولید برخی از این لوله‌ها از فرآیندهای عملیات حرارتی ویژه استفاده می‌شود که با توجه به الزامات، کاربرد لوله‌های مانیسمان و امکانات موجود در کارخانه تولیدی انتخاب می‌شوند.

مراحل تولید لوله مانیسمان

مرحله 1: تهیه مواد اولیه
لوله‌های درزدار از ورق‌های فولادی ساخته می‌شوند، در حالی که لوله‌های بدون درز از شمش‌های فولادی یا مقاطع فولادی مربعی/مستطیلی ساخته می شوند. این مواد اولیه وارد کارخانه می شوند و در مورد ضخامت، اندازه، ابعاد و سایر مشخصات آنها برنامه ریزی میگردد.

مرحله 2: برش و گرم کردن بیلت ها
پس از ورود مواد اولیه به خط تولید، باید آنها را به اندازه های مختلف برش داده و سپس در کوره های قوس الکتریکی تحت حرارت قرار دهیم. بیلت ها تا حدی گرم می شوند که نرم شده و شکل پذیر شوند. یک جنبه مهم در این مرحله سوراخ کردن چرخشی برای شکل دادن بیلت ها به شکل لوله و تکمیل فرآیند تولید است.

مرحله 3: پیرسینگ
سوراخ کردن و تنظیم سر و دم بیلت ها در مرحله سوم انجام می شود تا لوله شکل دلخواه خود را بگیرد. سپس کارهای تکمیلی بعدی بر اساس سفارش مشتری از نظر اندازه و ابعاد انجام می شود.

مرحله نهایی: تکمیل تولید
در مرحله نهایی، لوله ها برای آزمایش و بازرسی آماده می شوند. محصولات نامرغوب و مواد زائد حذف می شوند و لوله های با کیفیت بسته بندی می شوند.
امروزه پیشرفت در فناوری صنعت فولاد منجر به استفاده از روش های جایگزین برای تولید لوله های بدون درز شده است، مانند ریخته گری گریز از مرکز یا ریخته گری اسپین گریز از مرکز که می تواند لوله های مانیسمان استثنایی تولید کند.

بازرسی و آزمایش لوله مانیسمان

اگر قصد خرید لوله های مانیسمان را دارید، بسیار مهم است که نتایج تست زیر را از فروشنده درخواست کنید تا مطمئن شوید محصولات خریداری شده از کیفیت بالایی برخوردار هستند:
تست سختی:
تست سختی تمام مشخصات لوله و جدول لوله مانیسمان را در نظر می گیرد. فرآیند برش و تولید می تواند بر خواص مکانیکی ماده خام تأثیر بگذارد. برای این آزمایش یک دستگاه سختی سنجی بر روی سطح لوله قرار می گیرد تا اندازه آن بر اساس میزان فرورفتگی محاسبه شود. این تست برای لوله هایی با سطوح ناهموار توصیه نمی شود. 

امروزه تست های سختی در سه نوع لو، پارچه و ویکتوریا انجام می شود. ماشین‌هایی که این آزمایش‌ها را انجام می‌دهند شامل Rockwell، Vickers و Brinell هستند که مقادیر سختی (به ترتیب HRB، HV و HB) را محاسبه می‌کنند. Rockwell دقیق ترین اندازه گیری ها را ارائه می دهد و برای لوله های مانیسمان ضخیم تر مقرون به صرفه تر است.

تست کشش:
برای بررسی استحکام کششی لوله، یک دستگاه آزمایش لوله را می کشد تا به نقطه شکست برسد. این تستر مشخصات فیزیکی خاصی مانند استحکام تسلیم، استحکام کششی و ازدیاد طول را اندازه گیری می کند.

تست فشار:
این آزمایش با استفاده از دستگاهی مخروطی شکل انجام می‌شود. دستگاه وارد نمونه لوله شده و با انبساط خود، در مدت زمان ۵ ثانیه قابلیت آن را ارزیابی می‌کند. در طول این فرآیند، نباید هیچ شکستی در لوله رخ دهد. معمولاً ضعیف‌ترین بخش لوله مورد آزمایش قرار می‌گیرد. به طور متوسط، لوله‌های مانیسمان توانایی تحمل فشاری معادل ۴۵.۲ مگاپاسکال را دارند.

تست مقاومت در برابر خوردگی:
لوله های مانیسمان مقاومت بسیار بالایی در برابر خوردگی از خود نشان می دهند. در این آزمایش از اسید نیتریک برای ارزیابی مقاومت لوله استفاده می شود. غلظت این اسید به ترکیب فولاد مورد استفاده در ساخت لوله بستگی دارد.

روش های تولید لوله مانیسمان

سه روش اصلی برای تولید لوله های مانیسمان وجود دارد:
روش اول : سوراخ کردن لوله چرخشی

در این روش بیلت تا زمانی که به دمای بالایی برسد حرارت داده می شود. سپس از سنبه برای توخالی کردن آن استفاده می شود. پس از رفع هر گونه نقص، لوله های حاصل به اندازه دلخواه بریده می شوند. بیلت ها (فولاد عملیات حرارتی شده) با استفاده از کشش و نورد تولید می شوند. لوله های تولید شده با این روش ضخیم و بلند هستند.

روش دوم : ریخته گری گریز از مرکز

این روش تولید شامل ریختن مواد مذاب در قالب های استوانه ای شکل و چرخاندن سریع آنها با سرعت های بسیار بالا می باشد. به طور معمول از این روش برای تولید لوله های کوتاه و ضخیم استفاده می شود.

روش سوم : ریخته گری اسپری

ریخته گری اسپری یکی از روش هایی است که برای تولید لوله های بدون درز استفاده می شود. به طور کلی، این روش به طور گسترده مورد استفاده قرار نمی گیرد، اما ما در اینجا یک نمای کلی ارائه می دهیم. در این فرآیند، مواد مذاب در یک محفظه ریخته می شود. سپس محفظه با گاز نیتروژن تحت فشار قرار می گیرد. در حالی که لوله می چرخد، یک نازل نیتروژن را روی سنبه می پاشد. قطر داخلی لوله حاصل از قطر این سنبه تعیین می شود. مواد مذاب روی آن پاشیده می شود که با کنترل مقدار آن می توان ضخامت لوله را تنظیم کرد.

مراحل تولید لوله مانیسمان توسط سوراخ کردن لوله چرخشی

برش: شمش فولادی در ابتدا بنا به درخواست در ابعاد مختلف برش داده می شود.

مرحله گرمایش: شمش در داخل کوره های قوس الکتریکی با سوخت گاز گرم می شود، تا زمانی که به مرحله سرخ شدن برسد.

سیستم سوراخ کاری: در این مرحله بیلت با استفاده از دستگاه پیرسینگ سوراخ می شود.

دستگاه افزایش طول: فولاد گرم شده با استفاده از دستگاه ازدیاد طول گرد می شود.

مرحله شلیک گلوله:  جالب است که در این مرحله، گلوله با سرعت بالا به شمش فولادی گرم شده شلیک می شود.

خنک کاری: در صورتی که لوله دارای موج خفیف باشد در این مرحله صاف و یکنواخت می شود.

جداسازی گلوله: در مرحله رهاسازی گلوله، گلوله از داخل شمش فولادی جدا می شود.

مرحله کروی: در این مرحله انتهای لوله گرفته می شود و لوله به شکل گرد در می آید.

مرحله کششی: لوله به طول های مختلف تا 24 متر کشیده می شود.

مرحله خنک سازی: لوله با استفاده از یک فرآیند خاص با آب خنک می شود.

مرحله اندازه گیری: لوله خنک شده به انتخاب مشتری (معمولاً 6 متر) بریده می شود.

مرحله تست: لوله ها با کامپیوتر تست می شوند تا لوله های معیوب از بقیه جدا شوند.

مخروطی دو سر: در این مرحله هر دو انتهای لوله با استفاده از دستگاه مخروطی (برای تسهیل در جوشکاری) مخروطی و صاف می شوند.

پولیش: این مرحله مخصوص مشتریان کشورهای خارجی است. برای جلوگیری از زنگ زدگی لوله با استفاده از روغن پولیش مخصوص پولیش می شود.

بسته بندی: در مرحله آخر لوله ها به شکل شش ضلعی بسته بندی شده، با تسمه محکم بسته می شوند و برای بارگیری آماده می شوند.

تنظیم ضخامت لوله
ضخامت لوله مانیسمان در طول تولید با استفاده از فرآیند نورد کاهش می یابد. این کار به دو صورت انجام می شود. در روش اول از سنبه داخلی و در روش دوم از غلتک پیجر در کنار سنبه داخلی استفاده می شود. به این فرآیند رولینگ می گویند.

روش رولینگ پیلگر
در این روش نورد، هم از غلتک پیلگر و هم از سنبه داخلی برای تنظیم ضخامت لوله استفاده می شود. لوله با سنبه داخلی بر روی سطحی قرار می گیرد که به غلتک پیلگر اجازه می دهد به جلو و عقب حرکت کند. این غلتک های پیجر شکل خاصی دارند و به طور مداوم حرکت می کنند. با حرکت غلطک ها به عقب، لوله ها در مسیر به جلو حرکت کرده و می چرخند. تکرار این عمل باعث کاهش قطر لوله می شود.

انواع اتصالات لوله مانیسمان

اتصالات مانیسمان انواع مختلفی دارند که هر کدام دارای ویژگی های منحصر به فرد و کاربردهای خاص هستند:
اتصالات سه راهی: یکی از متداول ترین اتصالات منیفولد، اتصالات سه راهی است که در 2 نوع وجود دارد: یکی برای اتصال لوله هایی با قطر یکسان و دیگری برای اتصال لوله هایی با قطرهای مختلف، به یک لوله اجازه می دهد تا به 3 لوله با قطرهای مختلف متصل شود.

اتصالات زانویی: اتصالات زانویی در زوایای 45 و 90 درجه تولید می شوند و برای تغییر جهت لوله در سیستم های لوله کشی استفاده می شوند.

اتصالات درپوش: اتصالات درپوش که به پلاگ نیز معروف هستند برای آب بندی انتهای خطوط لوله استفاده می شود. آنها در اندازه های مختلف هستند که به لوله جوش داده می شوند.

اتصالات کاهنده (تبدیلی ): از اتصالات کاهنده برای تغییر اندازه انتهای لوله یا اتصال دو لوله با قطرهای مختلف استفاده می شود. این اتصالات منیفولد در دو مدل ارائه می شوند: متحدالمرکز (انتقال صاف) و خارج از مرکز (انتقال خارج از مرکز) که هر کدام برای کاربردهای خاص مناسب هستند.

اتصالات متقاطع (اتصالات چهار طرفه): اتصالات متقاطع، شبیه به شکل متقاطع، برای اتصال 4 لوله استفاده می شوند که امکان جریان چند جهته یا انشعاب در سیستم های لوله را فراهم می کنند.
اتصالات اتحادیه (بوشن): اتصالات اتحادیه برای اتصال موثر دو لوله با اندازه یکسان استفاده می شوند.

انواع لوله مانیسمان

انواع رده های لوله مانیسمان به شرح زیر است:

لوله مانیسمان رده ۲۰
لوله مانیسمان رده ۳۰
لوله مانیسمان STD
لوله مانیسمان رده ۴۰
لوله مانیسمان رده ۶۰
لوله مانیسمان XS
لوله مانیسمان رده ۸۰
لوله مانیسمان رده ۱۰۰
لوله مانیسمان رده ۱۲۰
لوله مانیسمان رده ۱۴۰
لوله مانیسمان رده ۱۶۰
لوله مانیسمان XXS

کلاس 20:
این نوع لوله دارای ضخامت تقریبی 2 تا 6 میلی متر و اندازه آن از یک تا دوازده اینچ می باشد. وزن آن بر اساس سایر مشخصات تا حدود 300 کیلوگرم متغیر است.

درجه 40:
این نوع لوله مانیسمان نیز دارای سایز حدود 1 تا 12 اینچ با ضخامت بین 2 تا 10 میلی متر می باشد. در برخی موارد وزن آن تا 500 کیلوگرم نیز می رسد.

درجه 60:
مشابه انواع دیگر لوله ها، این گرید بدون درز نیست و تقاضای کمتری دارد. به طور معمول در محدوده قطر 8 تا 24 اینچ تولید و عرضه می شود. وزن بر اساس قطر و ضخامت متفاوت است.

درجه 80:
این محصول با ضخامت 3 تا 9 میلی متر و وزن حدود 9 تا 150 کیلوگرم به بازار عرضه می شود. از نظر اندازه بسیار متنوع است.

درجه 120:
وزن این محصول نسبت به ضخامت قابل توجه آن تا حدود 700 کیلوگرم می رسد. اندازه و ابعاد آن بر اساس نیاز مشتری متفاوت است.

درجه 160:
این بالاترین عیار لوله مانیسمان است که در مقایسه با سایر گریدها وزن بسیار بیشتری دارد. از این لوله ها در صنایع خاصی استفاده می شود.

لوله مانیسمان گرید 20 

در صنعت ساختمان و در سیستم های لوله کشی پرکاربرد، لوله های مانیسمان درجه 20 از سبک ترین انواع لوله ای مانیسمان موجود در این گرید می باشند.توجه به این نکته ضروری است که لوله های سبک تر از گرید 20، مانند لوله های درجه 10، مخصوص صنایع خاصی هستند و در بخش ساخت و ساز کاربرد ندارند. لوله های چدن داکتیل درجه 20 برای لوله کشی مخفی گاز، تاسیسات سیستم HVAC و تاسیسات لوله های گرمایش از کف استفاده می شوند.

لوله مانیسمان گرید 20 به دلیل عدم وجود درز در مسیر لوله، تحمل فشار بالایی نسبت به لوله های درزدار دارد. لوله مانیسمان گرید 20 موجود در بازار ایران توسط دو شرکت گروه ملی اهواز با نام تجاری “لوله چدن نشکن صادراتی اهواز” و شرکت لوله دقیق کاوه با نام تجاری “لوله کاوه” ارائه می شود.

ذکر این نکته ضروری است که برای تعیین عیار لوله باید به جداول وزنی مخصوص لوله های مانیسمان مراجعه کرد. اساساً عیار لوله مانیسمان عاملی بر اساس ضخامت آن است و وزن لوله ها نیز از این ضخامت به دست می آید.

 لوله مانیسمان گرید 40

لوله مانیسمان گرید 40 یک طبقه بندی است که نشان دهنده استحکام بالاتر و دیواره ضخیم تر لوله در مقایسه با گرید 20 است.
لوله مانیسمان گرید 40 یکی از پرکاربردترین لوله های مانیسمان با ضخامت بالاتر از لوله مانیسمان گرید 20 می باشد. به دلیل افزایش ضخامت، فشار بیشتری را تحمل می کند و در مقایسه با لوله مانیسمان گرید 20 کاربردهای متفاوتی دارد.

لوله مانیسمان گرید 40 در چهار دسته اصلی استفاده می شود:

• لوله کشی مخفی گاز
• لوله های ضد حریق
• لوله کشی سیستم HVAC برای گرمایش و سرمایش ساختمان ها
• لوله کشی گاز فشار قوی

لوله مانیسمان گرید 40 کاربردهای فراوانی در بخش های مختلف دارد، به ویژه برای پروژه هایی که نیاز به کیفیت بالایی دارند. در حالی که لوله کشی مخفی گاز با لوله مانیسمان گرید 20 و لوله های API در برخی مناطق مجاز است، مهندسان اغلب لوله های گرید 40 را در پروژه هایی که نیازمند کیفیت بالا هستند، انتخاب می کنند.

تولید کنندگان لوله مانیسمان در ایران

شرکت های زیر تولید کنندگان لوله های مانیسمان در ایران هستند:

• گروه ملی صنعت فولاد ایران
• شرکت لوله دقیق کاوه ایرانیان
• شرکت لوله گستر اسفراین
• شرکت پروفیل فولادی اصفهان

گروه ملی صنعت فولاد ایران

مطرح ترین تولید کننده لوله بدون درز در ایران، شرکت ملی فولاد ایران (نیسکو) تولید کننده بزرگ فولاد در کشور است. لوله های بدون درز تولید شده توسط NISCO که عمدتاً در اهواز واقع شده اند، به طور گسترده ای به عنوان “لوله های مانیسمان اهواز” شناخته می شوند.

این شرکت ظرفیت تولید قابل توجهی برای لوله های بدون درز دارد. با این حال، در سال های اخیر، با کمبود تولید و عرضه، به ویژه در اندازه های کوچکتر مواجه بوده است. لوله های مانیسمان اهواز چه در گرید 20 و چه در گرید 40 به عنوان لوله های بدون درز با کیفیت صادراتی ایران، بسیار محبوب هستند.

شرکت لوله دقیق کاوه ایرانیان

یکی دیگر از تولید کنندگان قابل توجه لوله های بدون درز، شرکت “لوله های دقیق کاوه” است که به دلیل تولید لوله های بدون درز با نام تجاری “لوله های کاوه” شناخته شده است. خوشبختانه در شرایط تحریم های اخیر، لوله های دقیق کاوه که ابتدا در مقادیر بسیار محدود تولید می شد، توانست با افزایش چشمگیر تولید لوله های بدون درز درجه 40، سهم قابل توجهی در بازار ایران داشته باشد.

شرکت لوله گستر اسفراین

“لوله گستر اسفراین” یکی دیگر از شرکت های مطرح در زمینه لوله سازی است که در تولید لوله به ویژه در سایزهای بزرگتر متخصص می باشد. محصولات این شرکت در بخش لوله کشی مخفی گاز و لوله کشی گاز خانگی کمتر رواج دارد و عمده محصولات آن در صنعت نفت استفاده می شوند.

البته انواع لوله مانیسمان در بازار آهن شادآباد نیز موجود می باشند.

شرکت پروفیل فولادی اصفهان

یکی دیگر از تولید کنندگان لوله های بدون درز «پوفا استیل پروفیل» است که در درجه اول محصولاتی برای صنعت نفت تولید می کند. آنها پیشنهادات کمتری در حوزه لوله کشی گاز خانگی و اندازه های کوچکتر برای نصب لوله دارند.

تولید کنندگان لوله مانیسمان در جهان

طبقه بندی لوله بدون درز بر اساس روش ساخت

لوله های بدون درز: در این روش یک قطعه استوانه ای توپر (بیلت) سوراخ می شود و در تمام طول آن لوله تشکیل می شود. لوله هایی که با این روش تولید می شوند، لوله های بدون درز نامیده می شوند. لوله های بدون درز به دلیل عدم وجود درز در ساختار خود، برای کاربردهای حساسی که نیاز به مقاومت بالایی در برابر فشار و خوردگی دارند، بسیار مناسب هستند.

لوله مانیسمان چگونه ساخته می شود

لوله‌های مانیسمان به وسیله فرآیندی به نام فرآیند مانیسمان (Mannesmann Process) تولید می‌شوند. این فرآیند به وسیله تکنولوژی خاصی انجام می‌شود که در نهایت لوله‌هایی با خصوصیات مکانیکی و شیمیایی بالا تولید می‌کند. در ادامه، مراحل اصلی فرآیند تولید لوله مانیسمان شرح داده شده است:

1. انتخاب مواد: این فرآیند از یک شیله فولادی (به عنوان نوع اصلی مواد) شروع می‌شود. این شیله حاوی آهن و سایر عناصر فولادی است که باید خصوصیات مکانیکی و شیمیایی مورد نظر را در لوله‌های تولیدی فراهم کند.
2. شکل‌دهی اولیه (Piercing): شیله فولادی به شکل گلوله‌ای یا ابریشمی شکل می‌گیرد. در این مرحله، به وسیله یک ابزار نقشه خورده و در حرارت بالا، یک لوله آغازی تشکیل می‌شود.
3. اعمال فشار (Mandrel Mill): لوله‌های آغازی از مرحله قبل از وسیله ماتریسی به نام مندرل (Mandrel) می‌گذرند که برای اعمال فشار به لوله و شکل دهی بیشتر آنها استفاده می‌شود.
4. شکل‌دهی نهایی (Sizing Mill): در این مرحله، لوله با اندازه نهایی و با خصوصیات مکانیکی مورد نظر شکل می‌گیرد. این شکل‌دهی به وسیله آب‌های خنک کننده و دیگر تجهیزات انجام می‌شود.
5. برش و اصلاح نهایی: لوله‌ها بر اساس ابعاد مشخص برش می‌خورند و اگر نیاز به اصلاحات نهایی و یا Tempering باشد، در این مرحله انجام می‌شود.
6. تست و کنترل کیفیت: لوله‌های تولید شده معمولاً تحت آزمون‌های غیرمخرب (Non-Destructive Testing) مانند تست اولتراسونیک و تست هیدرواستاتیکی قرار می‌گیرند تا کیفیت آنها بررسی شود.

با توجه به این مراحل و نیازهای مشتری، لوله‌های مانیسمان با ویژگی‌های متنوعی تولید می‌شوند. این لوله‌ها معمولاً برای انتقال گاز و نفت به کار می‌روند و از مزایای مکانیکی بالا، مقاومت به فشار و دما و خاصیت ضد زنگ بالایی برخورداند. ضروری است که تفاوت لوله مانیسمان و api را برای استفاده از لوله مانیسمان در پروژه های خودمان بدانیم.

انتخابی ایده‌ آل برای کاربرد های حساس و صنعتی

لوله مانیسمان با توجه به ویژگی‌ های منحصر به فرد خود از جمله استحکام بالا، مقاومت در برابر فشار و حرارت و عدم وجود درز، انتخابی ایده‌آل برای کاربردهای حساس و صنعتی به شمار میرود. هرچند قیمت این لوله‌ها به دلیل فرآیند تولید پیچیده و استفاده از مواد اولیه با کیفیت، بالاتر است، اما مزایای فنی و ایمنی که ارائه می‌دهند، هزینه آن را توجیه می‌کند. در نهایت، انتخاب لوله مانیسمان برای پروژه‌های حساس، یک سرمایه‌گذاری مطمئن است که می‌تواند از بروز مشکلات جدی در آینده جلوگیری کند. برای انتخاب و خرید انواع لوله مانیسمان می توانید با کارشناسان ما در فولاد حامیران تماس حاصل فرمایید.