لولههای فولادی سیاه از فولاد ساخته شدهاند و روی آنها از روی و رنگ پوشیده نشده است. از آنجا که یک سطح رنگ تیره دارند که بوسیله اکسید آهن در طول فرآیند تولید شکل میگیرند، آن را لوله فولادی سیاه مینامند.
لولههای فولادی سیاه به دلیل استحکام و نیاز به نگهداری با هزینه کم، کاربردهای بسیاری دارند. از آنها برای انتقال گاز و آب به مناطق روستایی و یا به عنوان لولههای محافظ سیمکشی الکتریکی و لوله هایی که بخار فشار بالا و هوا را انتقال میدهند، استفاده میشود. علاوه بر این، لولههای فولادی سیاه در صنایع نفت و به عنوان لولههای انتقال مقادیر زیادی نفت برای مناطق دور افتاده نیز مورد استفاده قرار میگیرند.
مصارف دیگر لولههای فولادی سیاه شامل توزیع گاز در داخل و خارج از خانهها، چاههای آب و سیستمهای فاضلاب است. با این وجود، از لولههای فولادی سیاه هرگز برای انتقال آب قابلشرب استفاده نمیشوند، زیرا آنها به دلیل عبور آب و مواد معدنی درون آب، تمایل به خورده شدن پیدا میکنند و در آب حل خواهند شد و خط را نیز مسدود خواهند کرد.
لولههای فولادی توسط دو روش متمایز تولید میشوند که در نهایت منجر به یک لوله جوش یا یکپارچه میشوند. در هر دو روش، فولاد خام ابتدا فرم داده میشود، سپس با کش دادن فولاد به داخل یک لوله بدون درز یا بهمرساندن لبهها و بستن آنها با جوش، به یک لوله تبدیل میشود. اولین روش تولید لولههای فولادی در اوایل دهه ۱۸۰۰ معرفی شد و امروزه به طور پیوسته به روشهای نوین در حال تولید است.
هر ساله میلیونها تن لوله فولادی تولید میشود. به علت تطبیق پذیریشان، اغلب محصولات در صنعت فولاد به کار میروند. لولههای فولادی را میتوان در بسیاری از مکانها یافت.آنچه در مورد لولههای فولادی جالب است این است که آنها هم محکم و هم سبک هستند و این باعث میشود که آنها در تولید بدنه دوچرخه نیز مورد استفاده قرار گیرند. لولههای فولادی نیز میتوانند در خودرو، واحدهای سردخانه، سیستمهای گرمایشی و لولهکشی، چراغهای خیابان و پزشکی نیز استفاده شوند. لولهها برای هزاران سال مورد استفاده قرار گرفتهاند. اولین استفاده احتمالاً با استفاده قدیمی آنها برای منحرف کردن آب از رودخانهها و نهرها به دشتها بود. همچنین چینیها برای انتقال آب به مکانهای مورد نظر در اوایل سال ۲۰۰۰ از این لولهها استفاده میکردند.
لوله جوشی با نوارهای فولادی نورد شده بوسیله یک سری غلتکهای شیاردار شکل میگیرد که مواد را به شکل دایرهای درآورده، سپس لوله تراشه از الکترودهای جوشکاری عبور میکند. این دستگاهها دو انتهای لوله را به هم مهر میکنند. این فرآیند اولین بار در ایالات متحده در فیلادلفیا مورد استفاده قرار گرفت. به مرور اصلاحاتی روی این روش تولید انجام شد. جان مون یکی از مهمترین نوآوریها در این زمینه را معرفی کرد. او روش فرآیند پیوسته را پیشنهاد داد که در آن یک کارخانه تولیدی میتواند لوله را در یک جریان بیپایان تولید کند. او ماشینآلات برای این هدف خاص ساخت و بسیاری از تجهیزات تولید لوله آن را مورد استفاد قرار دادند. در حالی که فرآیندهای لوله جوشی در حال توسعه هستند، نیاز به لولههای فلزی بدون درز نیز بوجود آمد. لولههای یکپارچه آنهایی هستند که رگه جوش ندارند. آنها برای اولین بار با حفر یک سوراخ در وسط یک استوانه جامد ساخته شدند. این روش در اواخر دهه ۱۹۷۰ گسترش یافت. این نوع لولهها برای قابهای دوچرخه ایدهآل هستند زیرا دیوارهای نازک دارند همچنین سبک و در عین حال محکماند. بدین ترتیب اولین کارخانه تولید لولههای بدون درز راهاندازی شد. با گسترش تولید دوچرخه به فرایند تولید خودرو، لولههای بدون درز هم برای بنزین و هم برای خطوط نفتی مورد نیاز بود. این تقاضا حتی بیشتر از ذخایر نفتی بود.
در این زمان در ترانس گاز لولههای بدون درز تولید شد. در یک روش، یک گمانه از طریق یک فلز محکم و مدور حفر شد. سپس شمش به صورت یک سریبه شکل لوله کشیده میشود. این روش ناکارآمد بود زیرا حفر گمانه در وسط مشکل بود. این روش منجر به تولید یک لوله ناصاف با یک سمت ضخیمتر از دیگری شد. بعد ها روش بهبود یافته حق ثبت اختراع پیدا کرد. در این فرآیند، هسته جامد در اطراف هسته آجری آتش میزند سپس وقتی خنک شد، آجر از سوراخی وسط برداشته میشود. از آن زمان به بعد روشهای جدید غلتکی جایگزین روشهای قبلی شدند.
مقدار کربن درون فولاد حاوی مشخصات آن است. فولادی به عنوان فولاد کربنی در نظر گرفته میشود که هیچ مقدار معینی از کروم، کبالت، نیوبیوم، نیکل، تیتانیوم، وانادیم یا هر عنصر دیگری از درصد ذکر شده تجاوز نکند. بیشتر فولاد تولید شده در سطح جهانی در گروه فولاد کربنی قرار میگیرد.
لوله فولاد کربنی را میتوان براساس تعدادی از استانداردها به دستههای مختلف تقسیم کرد:
لولههای فولادی کربنی
لوله فولادی کربنی جز بزرگترین مواد اولیه برای استفاد صنعت مدرن است. کشورهای صنعتی جهان در تلاشند تا استحکام سطح فولاد کم آلیاژ و فولاد آلیاژی را بالا ببرند و کیفیت لوله کربنی را بهبود بخشیده و انواع کاربرد آن راا نیز گشترش دهند. نسبت تولید لوله فولادی کربن در خروجی کل فولاد جهان, تقریباً در حدود 70تا57 % است که به طور گسترده در ساختمانها،پلها، راهآهن، وسایل نقلیه،کشتیها و انواع صنایع تولید ماشینآلات مورد استفاده قرار میگیرد همچنین در صنعت پتروشیمی مدرن نیز به شدت مورد استفاده است.
به طور کلی لولههای فولادی سیاه و لولههای فولادی کربن تقریباً روش یکسانی برای جوشکاری دارند. این در مورد جوش عمومی است نه برای یک کاربرد خاص مانند دمای بسیار سرد. لوله فولادی سیاه استاندارد نیست بلکه یک اصطلاح کلی است که توسط لولهکشها برای تشخیص لوله فولادی معمولی از لوله گالوانیزه استفاده میشود.
لولههای فولادی سیاه چندین درجه چکش شکلپذیر یا چکش خوار دارند در حالی که لولههای فولادی کربنی عموماً با درز جوش یا بدون درز جوش هستند. لولههای فولادی سیاه برای کاربردهای زیرزمینی یا زیرآب و همچنین برای لولههای اصلی و شاخههای در معرض اسید استفاده میشوند. همچنین استفاده از لوله و اتصالات چدن برای خطوط آب سرد شهری به قطر 4 و بالاتر نیز معمول است. ریختهگری قالب تجاری برای خطوط در معرض فشارهای انبساطی، انقباضات و لرزش مناسب نیست، مگر اینکه لوله بسیار سنگین باشد. برای بخار بیش از حد گرم یا برای دمای بالاتر از 575 درجه فارنهایت مناسب نیست. لولههای چدن در کاربردهای زیرزمینی (مانند خطوط فاضلاب) معمولاً دارای انتهای زنگ و سنبله هستند در حالی که لوله های در معرض معمولاً دارای انتهای فلنج هستند.
لولههای فولادی سیاه و گالوانیزه هر دو از جنس استیل هستند اما لولههای گالوانیزه دارای پوشش روی هستند در حالی که لولههای سیاه اینگونه نیست. بنابراین، لولههای گالوانیزه گرانتر و با دوامتر هستند.
گالوانیزه چگونه از لولههای فولادی محافظت میکند؟
پوشش روی بر لوله های فولادی گالوانیزه به عنوان یک لایه قربانی عمل میکند و قبل از استیل زیر آن زنگ خواهد زد و باعث میشود تمامیت لوله برای مدت زمان طولانی تر از لولههای معمولی دست نخورده باقی بماند. علاوه بر این، حتی اگر لایه روی خراشیده یا آسیب دیده باشد، می تواند از فولاد در زیر آن محافظت کند.
چه مدت لولههای فولادی گالوانیزه دوام خواهد داشت؟
هر چه پوشش روی شما ضخیمتر باشد، دوام لوله بیشتر است. محیط همچنین در تعیین طول عمر لوله نقش اساسی دارد. اگر لولهها در شرایط بسیار خورنده قرار گیرند، اغلب بین 50 تا 100 سال دوام دارند.
کاربردهای لولههای فولادی سیاه و لوله های فولادی گالوانیزه
لوله های فولادی سیاه و لوله های فولادی گالوانیزه دو نوع متداول لولهای هستند که برای حمل و نقل مایع و گاز استفاده میشوند. لولههای فولادی سیاه بیشتر از لولههای گالوانیزه فرسایش دارند و به همین دلیل، برای حمل و نقل بنزین استفاده میشوند در حالی که لولههای گالوانیزه برای حمل آب کاربرد دارند.
لایه روی که لوله های گالوانیزه را پوشش میدهد، توانایی محافظت بیشتری در برابر خوردگی را نشان می دهد، اما با گذشت زمان می تواند باعث پوسته شدن مواد معدنی و مسدود شدن لوله شود. بنابراین انتقال گاز توسط لولههای گالوانیزه خطرناک است. در عوض، از آن برای حمل آب برای تأمین ساختمانهای منازل و تجاری استفاده میشود. در مقابل، لولههای فولادی سیاه بدون پوشش و بدون بخار ساخته میشوند. بنابراین برای حمل و نقل بنزین مانند پروپان و گاز طبیعی به ساختمانهای مسكونی و تجاری از آن استفاده میشود. از لولههای فولادی سیاه نیز می توان برای سیستم آبپاش آتش استفاده کرد زیرا میتواند از آتشسوزی بهتر از لولههای گالوانیزه جلوگیری کند.
به طور کلی لولههای فولادی سیاه ارزانتر از لولههای گالوانیزه هستند. این به دلیل پوشش روی در لولههای گالوانیزه و روند تولید است. اتصالات گالوانیزه نیز به دلیل تقاضای نگهداری برای آن، بیش از اتصالات مورد استفاده در فولاد سیاه قیمت دارد.
روش تشخیص لولههای فولادی سیاه و لولههای فولادی گالوانیزه
دو روش اصلی برای تشخیص لولههای فولادی سیاه و لولههای گالوانیزه وجود دارد:
انواع دیگر پوششها:
بسته به نوع استفاده از لوله، از انواع دیگر با رنگ یا روکش استفاده میشود. طیف وسیعی از اقدامات انجام میشود تا اطمینان حاصل شود که لوله فولادی به پایان رسیده مشخصات مورد نظر را دارد. به عنوان مثال، از سنجهای اشعه ایکس برای تنظیم ضخامت فولاد استفاده میشود. سنجها با استفاده از دو اشعه X کار میکنند. یکی از پرتوهای ساخته شده از فولادی با ضخامت شناخته شده و دیگری در فولاد عبوری در خط تولید است. در صورت وجود واریانس بین دو پرت، سنج به طور خودکار باعث تغییر اندازه غلطکها برای جبران آن میشود. همچنین در پایان فرآیند لولهها برای نقایص بررسی میشوند. یکی از روشهای آزمایش لوله با استفاده از دستگاه مخصوصی است که لوله را با آب پر میکنند و سپس فشار را افزایش میدهند تا ببینند آیا آن را نگه داشته است یا خیر.
از نظر فرآیند جوشکاری: ERW در مقابل لولههای فولادی سیاه بدون درز قرار میگیرد.
لولههای فولادی سیاه ERW چیست؟
لوله های فولادی جوشکاری مقاومت الکتریکی (ERW) توسط فولاد نورد تولید میشوند و سپس آن را به طول جوش میدهند. بنابراین لولههای فولادی ERW در سطح مقطع خود دارای یک اتصال جوش داده شده هستند.
لولههای فولادی سیاه بدون درز چیست؟
لولههای بدون درز با اکسترود کردن فلز به طول مطلوب تولید میشوند. بنابراین، آنها هیچ سطح مشترکی در سطح مقطع آن ندارند.
مقایسه لولههای ERW و سیاه و سفید فولادی بدون درز
چند مورد تفاوت بین لولههای فولادی ERW و لولههای فولادی بدون درز وجود دارد. لولههای ERW بدون در نظر گرفتن فشار آن در حمل و نقل مایع مانند سوخت، بنزین و غیره استفاده میشود که این امر را به یکی از نمونههای معمولی لولههای انتقال در سراسر جهان تبدیل میکند. لولههای یکپارچه از طرفی نوعی لوله فولادی به شکل مربع یا مستطیل است که هیچ درز در اطراف با مقاطع تو خالی ایجاد نمیکند، که به لطف استحکام ضد خمش و ضد گشتاور و سبکی باورنکردنی در انتقال مایعات و همچنین ساخت قطعات سازهای و دستگاهی استفاده می شود. به طور کلی لولههای ERW و فولادی بدون درز در استفاده کاملاً متفاوت هستند.
بزرگترین تفاوت بین لوله ERW و لولههای فولادی بدون درز این است که لوله ERW دارای خط جوش است، که همان لوله فولادی جوش داده شده است. علاوه بر این، خط جوشکاری لوله ERW کلید کیفیت لولههای فولادی ERW است. هرچه خط جوش لوله ERW غیرقابل تشخیص باشد، از کیفیت ERW لولهای بالاتر برخوردار است.
دو روش برای از بین بردن خط جوش وجود دارد: هندسی یکپارچه و یکدست فیزیکی. هندسی یکپارچه برای از بین بردن برنج هم در داخل و هم در خارج لوله است در حالی که فیزیکی یکپارچه در جهت یکنواخت ساختن و سازگار با فلز پایه و متالوگرافیک است.
در مقایسه با روش پردازش لوله ERW، روش پردازش لولههای فولادی بدون درز بسیار سادهتر است. دو روش کاملاً متفاوت وجود دارد: طراحی سرد و نورد گرم. در مقایسه با نورد گرم، روند تکنولوژیکی طراحی سرد بسیار پیچیدهتر است. علاوه بر این، از نظر ظاهری، لوله از جنس استنلس استیل بدون درز کوتاهتر از نورد گرم است و ضخامت دیواره لوله از فولاد ضد زنگ بدون درز سرد به طور کلی کوچکتر از ضخامت دیواره نورد گرم است. از این گذشته، روند فناوری نورد گرم نیاز به درجه حرارت بالا دارد که مقاومت در برابر تغییر شکل را کاهش میدهد تا تغییر شکل بزرگ حاصل شود. به طور کلی، هم ظاهر و هم پردازش فن آوری لوله ERW و لوله فولادی یکپارچه، کاملاً باهم متفاوت است.
به طور کلی، اگرچه لوله ERW و لوله فولادی بدون درز هر دو همانطور که لوله فولادی جوش داده شده در ساخت و ساز جامعه انجام میدهد، نقش مهمی ایفا میکنند، لولههای ERW و لوله بدون درز به لطف شکل ظاهری متفاوت، دارای کاربردهای مختلف و پیشرفتهای مختلفی هستند.
برای تشخیص اینکه یک لوله ERW یا یکپارچه است، آسانترین روش این است که استنسیل موجود در کنار لوله را بخوانید. اگر ASTM A53 باشد، نوع S به معنی یکپارچه است. نوع F کوره است اما جوش داده شده است. نوع E جوش داده شده با مقاومت الکتریکی است. این سادهترین راه برای تشخیص اینکه آیا لوله ERW است یا یکپارچه است.
به طور خلاصه، لولههای بدون درزروی یک افسانه قدیمی به بازار عرضه میشوند که دارای نقصی نیستند اما همانطور که در بالا گفته شد، جوش داده شده دارای یک نقص ذاتی در طول هر لوله است. بطور شهودی این مفهوم توسط خریداران و طراحان با تجربه محدود با محصولات مختلف به راحتی پذیرفته میشود. هر فرم محصول و روش تولید مشکلات ذاتی و نقص احتمالی خاص خود را دارد. مصرفکنندگان باید با این مشکلات و نقصها و چگونگی تأثیرگذاری بر برنامههای خاص آشنا شوند. سپس آنها میتوانند یک تصمیم آگاهانه را بر اساس واقعیتها انجام دهند تا بر اساس یک افسانه قدیمی.
از نظر شکل:
- لولههای فولادی بخش ساختاری توخالی یا HSS نوعی فلز است که دارای یک توبول توخالی است. این بخشها میتوانند به صورت دایرهای (CHS)، مربع (SHS) یا مستطیل (RHS) باشند.
- لولههای سیاه RHS (مستطیل توخالی ): لولهها برای استحکام و به صرفه بودن اقتصادی
بخشهای ساختاری توخالی، به ویژه فولاد RHS معمولاً در قابهای فلزی جوش داده شده مورد استفاده قرار میگیرد در حالی که SHS و CHS بیشتر در ستونها مورد استفاده قرار میگیرند. قطعات فولادی توخالی نیز به عنوان پرتوهای متداول مورد استفاده قرار میگیرند. سطوح مسطح RHS قابلیت سهولت در ساخت و ساز را دارد، و بعضی اوقات برای زیباییشناسی معماری در سازهها در معرض ارجحیت قرار دارند، اما بخشهای ساختاری توخالی به همین دلایل در سازههای در معرض دید محبوبتر هستند.
پس از معرفی CHS و RHS نیز در بسیاری از اشکال ساخت و سازها و سایر کاربردهای ساختاری و مکانیکی بسیار محبوب شده است. این سطوح صاف ذاتی این بخش برای پیوستن و سایر فرایندهای ساخت بسیار اقتصادیتر شده است. در این مثال، و بر خلاف CHS، بخشها فقط به جای برش پروفایل (به عنوان مثال هنگام آمادهسازی انتهای CHS یا هنگام پیوستن به سطوح منحنی)، باید مستقیماً برش داده شوند (هنگام اتصال به سایر سطوح مسطح). برای اتصال و جوشکاری RHS حداقل آمادهسازی لبه مورد نیاز است. مانند CHS و RHS میتواند برای زیباییشناسی معماری نیز مورد استفاده قرار گیرد، دارای خطوط تمیز، عملکردی است و کمتر با اثرات محیطی خارجی تعامل دارد.
- لوله SHS (بخش توخالی مربع) لولهها: برای استحکام، تقارن و زیبایی شناسی متعادل
از نظر ظاهر و رفتار ساختاری، SHS محبوب در جایی بین CHS و RHS قرار دارد. تقارن “یک طرفه” SHS تمایل دارد برخی از جنبههای زیبایی شناختی CHS را به نمایش بگذارد، اما هنوز هم برای داشتن ارتباط بهتر، دارای سطوح مسطح ذاتی RHS است. هنگامی که تعادل بین قدرت و عملکرد مورد نیاز است، SHS معمولاً در بسیاری از کاربردهای ساختاری و مکانیکی مورد استفاده قرار میگیرد.
لولههای سیاه CHS (بخش توخالی مدور) لوله ها: برای استحکام و زیبایی شناسی
این اولین و هنوز هم شکل متداول بخش توخالی بود. در بسیاری از برنامهها از جمله ساخت و ساز ساختمانها و سایر مناطق ساختاری و مکانیکی استفاده میشود. از منظر معماری، خطوط تمیز ثابت ظاهر سطحی بسیار روان را ارائه میدهد که اغلب در بسیاری از برنامه های با مشخصات بالا به کار میرود. عدم وجود لبههای بیرونزده در این بخشهای کاملاً بسته به کاهش اثرات قرار گرفتن در معرض عناصر و همچنین در افزایش تمیز بودن از گرد و غبار و دیگر ساخت مواد کمک میکند.
لولهها و لولههای فولادی سیاه برای برش کار، برش داده شده و نخ میشوند. اتصالات این نوع لوله از چدن نرم است. آنها پس از اعمال مقدار کمی از ترکیب مفصل لوله روی نخها، با پیچ کردن بر روی لوله نخ متصل میشوند. لوله با قطر بزرگتر به جای نخ جوش داده میشود. لوله فولادی سیاه یا با یک برش لوله سنگین یا اره بریده شده یا با قلاب بریده میشود.
استاندارد لولههای فولادی سیاه: ASTM چیست؟
سازمان ASTM International یک سازمان استاندارد بینالمللی است که استانداردهای فنی اجماع داوطلبانه را برای طیف گستردهای از مواد، محصولات، سیستمها و خدمات ایجاد و منتشر میکند. حدود 12575 استاندارد اجماع داوطلبانه ASTM در سطح جهان عمل میکند.
گروهی از دانشمندان و مهندسان به سرپرستی چارلز بنیامین دودلی در سال 1898، ASTM را برای رسیدگی به معافیتهای مکرر ریلی که بر صنعت راه آهن سریع رو به رشد تأثیر میگذارد، تشکیل دادند. این گروه استانداردی را برای فولاد مورد استفاده در ساخت ریل راهاندازی کرد. امروزه دفتر مرکزی ASTMConshohocken، پنسیلوانیا، حدود ۵ مایل (۸ کیلومتر) شمال غرب فیلادلفیا استو دفاتری در بلژیک، کانادا، چین، پرو و واشنگتن دی سی دارد.
استانداردهای فولادی ASTM در طبقه بندی، ارزیابی و مشخص کردن خصوصیات مواد، مواد شیمیایی، مکانیکی و متالورژیکی انواع مختلف فولادها، که در درجه اول در تولید قطعات مکانیکی، قطعات صنعتی و عناصر ساختاری و همچنین کاربردها و سایر لوازم جانبی مربوط به آنها تاثیر میگذارد، مؤثر است. فولادها میتوانند از جنس کربن، سازه، ضد زنگ، فریتیک، آستنیتی و آلیاژ باشند. این استانداردهای فولادی در هدایت آزمایشگاهها و پالایشگاههای متالورژی، تولید کنندگان محصولات و سایر کاربران نهایی فولاد و انواع آن در مراحل مناسب پردازش و کاربرد آنها برای اطمینان از کیفیت به سمت استفاده ایمن مفید است.
آلیاژ ASTM A-53 :
آلیاژ ASTM A53 یک آلیاژ فولاد کربن است که به عنوان فولاد سازه یا برای لوله کشی با فشار کم استفاده میشود. مشخصات آلیاژ با مشخصاتASTM A53 / A53M توسط ASTM International تنظیم شده است.
لوله A53 در سه نوع و دو درجه، A53 Type F عرضه می شود که به صورت طولی جوش خورده یا با جوش مداوم
آلیاژ ASTM A-53 در مقایسه با A106:
- آلیاژ ASTM A53 استانداردی است که برای لوله های فولادی، جوش داده شده و یکدست، سیاه، گرم، داغ و گالوانیزه مشخص شده است.
- آلیاژ ASTM A106 استاندارد مشخص شده برای لولههای فولادی کربن بدون درز برای سرویس با درجه حرارت بالا است.
- لوله A53 در مقابل لوله A106 از نظر نوع لوله ای کاربردی
- لولههای A53 بسته به هدف خرید میتوانند جوش یا بدون درز باشند.
- لوله A106 یک لوله مشابه در ترکیب شیمیایی است اما برای سرویس با درجه حرارت بالا (حداکثر 750 درجه فارنهایت) در نظر گرفته شده است. این یک لوله بدون درز است.
لوله A53 در مقابل لوله A106 از نظر ترکیب شیمیایی:
هنگامی که A106-B و A53-B را از نظر ترکیب شیمیایی مقایسه کنیم، مشخص میشود که A106-B حاوی حداقل 10/0٪ سیلیکون در حالی کهA53-B دارای صفر٪ سیلیکون که عنصر مهم برای بهبود معیارهای مقاومت در برابر حرارت است.
منبع:
شرکت پروفیل فولادی اصفهان این افتخار را دارد که با عرضه لوله سیاه در سایزهای ۲۵، ۳۲، ۳۸، ۴۲، ۱۰۲ و همچنین مشاوره در زمینه خرید این محصول همراه شما باشد.