فرآیند تولید لوله مانیسمان

روش های تولید لوله مانیسمان: لوله های مانیسمان یا لوله های بدون درز، به دلیل ویژگی‌های فنی و مقاومتی خود از اهمیت بالایی در صنایع مختلف برخوردارند. این لوله ها در فرآیندی ویژه و بدون جوش تولید می‌شوند که باعث می‌شود تحمل فشار و مقاومت بالاتری نسبت به لوله های درزدار داشته باشند.

فرآیند تولید لوله مانیسمان شامل چندین مرحله پیشرفته صنعتی است که به‌طور دقیق برای تولید لوله هایی با استانداردهای بین‌المللی انجام می‌شود. در این مقاله، با روش های تولید لوله مانیسمان بیشتر آشنا می‌شویم.

تاریخچه تولید لوله مانیسمان

اولین بار فرآیند تولید لوله بدون درز در قرن نوزدهم توسط برادران مانیسمان در آلمان توسعه یافت. در سال ۱۸۸۶، رینهارت و ماکس مانیسمان موفق به اختراع دستگاهی شدند که توانست شمش های فولادی را بدون نیاز به جوشکاری به لوله تبدیل کند. این اختراع، نقطه عطفی در صنعت تولید لوله بود و به سرعت توجه صنایع نفت، گاز و پتروشیمی را به خود جلب کرد.

با توسعه این فناوری، شرکت‌های بزرگ صنعتی در سراسر جهان به تولید لوله های مانیسمان پرداختند. در ایران، فرآیند تولید لوله های بدون درز از دهه ۱۳۵۰ شمسی شروع شد و امروزه برخی از کارخانه‌های بزرگ ایران مانند شرکت‌های گروه ملی صنعتی فولاد ایران و لوله گستر اسفراین، این نوع لوله ها را تولید می‌کنند.

تولید لوله های مانیسمان به دلیل دقت بالا و نیاز به فناوری پیچیده، به یکی از مهم‌ترین شاخه‌های صنعتی تبدیل شده است.

نکته: برای اطلاع از قیمت لوله مانیسمان امروز می توانید به صفحه مربوطه در سایت آهن لیست مرجع خرید آنلاین آهن آلات سر بزنید!

روش های تولید لوله مانیسمان

تولید لوله مانیسمان معمولا از طریق سه روش کلی انجام می‌شود که شامل روش اکستروژن، ریخته گری گریز از مرکز، و ریخته گری پاششی است. هر یک از این روش ها بسته به نیاز و کاربرد لوله های بدون درز متفاوت هستند و در ادامه به‌طور مختصر هرکدام از این روش ها توضیح داده خواهد شد.

الف) تولید لوله مانیسمان به روش اکستروژن

در روش اکستروژن، شمش فولادی به‌عنوان ماده اولیه استفاده می‌شود که در کوره حرارت داده می‌شود تا به حالت خمیری (زیر نقطه ذوب) برسد. پس از این مرحله، شمش گداخته‌شده در قالب دستگاه اکستروژن قرار می‌گیرد. در ادامه سنبه‌ای با قطر مشخص از میان شمش عبور می‌کند تا حفره‌ای در آن ایجاد شود و به این ترتیب، شکل لوله شکل می‌گیرد.

سطح خارجی لوله نیز با استفاده از غلتک‌های نورد شکل داده می‌شود تا سطح آن کاملاً صاف و دایره‌ای شود. پس از این مرحله، لوله حرارت داده می‌شود و در مرحله آنیلینگ یا عملیات حرارتی، لوله به صورت کنترل‌شده خنک می‌شود تا استحکام لازم را پیدا کند. در نهایت، عملیات تاب‌گیری برای دستیابی به سطح صاف و یکنواخت انجام می‌شود و لوله ها به طول‌های استاندارد برش می‌خورند.

ب) تولید لوله مانیسمان به روش ریخته گری گریز از مرکز

در روش ریخته گری گریز از مرکز، شمش های فولادی ابتدا در محفظه‌ای مخصوص ذوب می‌شوند. سپس فولاد مذاب از طریق نازل به داخل محفظه‌ای دوار ریخته می‌شود. در اثر نیروی گریز از مرکز، فولاد مذاب به دیواره‌های قالب رسوب می‌کند و به تدریج شکل لوله به خود می‌گیرد. با ادامه خنک‌سازی و رسوب مواد جدید، ضخامت دیواره لوله افزایش می‌یابد.

پس از خروج لوله از محفظه دوار، آن را برای بهبود استحکام تحت حرارت قرار می‌دهند. در نهایت، لوله های تولید شده به‌صورت کنترل‌شده خنک شده و سپس تاب‌گیری و برش داده می‌شوند. این روش برای تولید لوله هایی با قطر بالا و بدون درز بسیار مناسب است و به‌ویژه در صنایع نفت و گاز کاربرد فراوانی دارد.

ج) تولید لوله مانیسمان به روش ریخته گری پاششی

در این روش، فولاد ابتدا به حالت مذاب در می‌آید و سپس بر روی قالب در حال چرخش پاشیده می‌شود. نیتروژن نیز همزمان با پاشش مذاب به دیواره خارجی قالب افزوده می‌شود تا لایه‌های مذاب به شکل لوله بدون درز شکل بگیرند. ضخامت لوله در این روش با تنظیم مقدار نیتروژن کنترل می‌شود.

پس از خنک‌سازی لایه‌های مذاب، لوله به شکل نهایی خود می‌رسد و از قالب جدا می‌شود. در نهایت، لوله حرارت داده شده و ماشین‌کاری می‌شود تا به اندازه‌های استاندارد برش خورده و تاب‌گیری شود. این روش به دلیل سرعت و دقت بالا در تولید لوله های بدون درز کاربرد زیادی دارد و در صنایع حساس مانند هوافضا و نظامی استفاده می‌شود.

توضیح بیشتر فرآیند تولید لوله مانیسمان به روش اکستروژن

روش اکستروژن یکی از مهم‌ترین و پرکاربردترین روش های تولید لوله های مانیسمان است که به دلیل دقت بالا و کیفیت خروجی محصول، در بسیاری از صنایع استفاده می‌شود.

در این فرآیند، لوله های بدون درز از شمش های فولادی ساخته می‌شوند که تحت فشار و حرارت زیاد از میان قالب‌های خاص عبور داده می‌شوند. این روش برای تولید لوله های با دقت بالا، ضخامت‌های یکنواخت و استحکام مکانیکی فوق‌العاده مناسب است.

لوله های تولید شده به روش اکستروژن در صنایع مختلفی مانند نفت و گاز، پتروشیمی، خودروسازی و هوافضا استفاده می‌شوند. در این مقاله به جزئیات دقیق فرآیند اکستروژن برای تولید لوله های مانیسمان پرداخته و مراحل آن را به طور فنی توضیح خواهیم داد.

مرحله اول: انتخاب و آماده‌سازی مواد اولیه

مواد اولیه‌ای که برای تولید لوله های مانیسمان به روش اکستروژن استفاده می‌شوند، معمولاً شمش های فولادی با کیفیت بالا هستند. انتخاب دقیق نوع فولاد برای این فرآیند بسیار اهمیت دارد، زیرا باید تحمل فشارها و دماهای بالا را داشته باشد. در این مرحله، شمش های فولادی با مشخصات فنی دقیق از نظر ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی مورد بررسی قرار می‌گیرند تا برای فرآیند اکستروژن آماده شوند.

فولادهای مورد استفاده معمولاً دارای مقادیر بالایی از کربن، کروم، مولیبدن و نیکل هستند که به لوله های مانیسمان خاصیت مقاومت در برابر خوردگی، فشار و دما می‌دهند. شمش های فولادی باید بدون عیب و نقص سطحی باشند، زیرا هرگونه ناخالصی یا ترک‌های موجود در سطح شمش ممکن است در طول فرآیند تولید به مشکلات جدی منجر شود.

مرحله دوم: حرارت‌دهی شمش فولادی

پس از انتخاب و آماده‌سازی شمش فولادی، آنها به کوره‌های حرارتی منتقل می‌شوند تا به دمای مورد نیاز برای فرآیند اکستروژن برسند. دمای حرارت‌دهی معمولاً کمتر از نقطه ذوب فولاد است، به گونه‌ای که شمش فولادی به حالت خمیری درآید. این دمای خمیری (که در حدود 1200 تا 1300 درجه سانتی‌گراد است) به فولاد اجازه می‌دهد که تحت فشار دستگاه اکستروژن به‌راحتی شکل بگیرد.

کوره‌هایی که در این مرحله استفاده می‌شوند، به‌طور دقیق کنترل می‌شوند تا حرارت یکنواخت و مداومی به شمش فولادی وارد شود. استفاده از کوره‌های مدرن با کنترل دقیق دما یکی از عوامل اصلی در بهبود کیفیت نهایی لوله ها است. اگر دما به‌درستی کنترل نشود، ممکن است شمش بیش از حد ذوب شده یا به‌درستی شکل نگیرد که این موضوع به کیفیت نهایی لوله ها آسیب می‌زند.

مرحله سوم: قرار دادن شمش در دستگاه اکستروژن

وقتی شمش ها به دمای مطلوب رسیدند، آنها به دستگاه اکستروژن منتقل می‌شوند. دستگاه اکستروژن شامل یک قالب ویژه و سیستم هیدرولیکی قدرتمند است که فشار لازم برای اکستروژن را تأمین می‌کند. شمش گداخته شده در قالب دستگاه قرار می‌گیرد و با فشار زیادی به سمت جلو هل داده می‌شود.

در این مرحله، فشار ایجاد شده به حدی است که فولاد از قالب عبور می‌کند و شکل لوله را به خود می‌گیرد. قالب‌های اکستروژن با دقت بالایی طراحی شده‌اند تا ابعاد دقیق لوله را تعیین کنند. هرگونه نقص یا بی‌نظمی در طراحی قالب می‌تواند به ناهماهنگی در دیواره لوله ها و کاهش کیفیت محصول نهایی منجر شود.

مرحله چهارم: عبور سنبه از میان شمش

برای ایجاد حفره داخلی لوله، یک سنبه فولادی با قطر دقیق از میان شمش عبور داده می‌شود. این سنبه که به‌شدت مقاوم به سایش و دما است، نقشی کلیدی در ایجاد هسته لوله ایفا می‌کند. عبور سنبه از میان شمش تحت فشار زیاد، سبب ایجاد یک حفره مرکزی در فولاد می‌شود که همان فضای داخلی لوله خواهد بود.

یکی از چالش‌های این مرحله، حفظ یکنواختی قطر داخلی لوله است. قطر داخلی باید با قطر خارجی همخوانی داشته باشد تا ضخامت دیواره لوله به‌طور یکنواخت حفظ شود. هرگونه عدم تعادل در این مرحله می‌تواند به تولید لوله هایی با دیواره‌های ناهمگون منجر شود که برای کاربردهای صنعتی مناسب نیستند.

مرحله پنجم: نورد سطح خارجی لوله

پس از ایجاد حفره داخلی، سطح خارجی لوله باید شکل‌دهی و نورد شود. در این مرحله، غلتک‌های نورد با دقت بالایی تنظیم می‌شوند تا سطح خارجی لوله کاملاً دایره‌ای و صاف باشد. این نورد نه تنها به بهبود ظاهر لوله کمک می‌کند، بلکه باعث افزایش استحکام مکانیکی آن نیز می‌شود.

نورد در این مرحله یک فرآیند حساس است که نیاز به دقت بالایی دارد. غلتک‌های نورد باید با دقت به نحوی تنظیم شوند که هیچ گونه انحراف یا تغییر شکل غیرمطلوب در لوله ایجاد نشود. این فرآیند به ویژه در تولید لوله هایی که برای کاربردهای حساس مانند صنایع نفت و گاز استفاده می‌شوند، اهمیت دارد.

مرحله ششم: عملیات حرارتی (آنیلینگ)

بعد از نورد، لوله های تولید شده برای بهبود خواص مکانیکی خود تحت عملیات حرارتی قرار می‌گیرند. این عملیات که به نام آنیلینگ شناخته می‌شود، به حذف تنش‌های داخلی و افزایش استحکام مکانیکی لوله کمک می‌کند. در این مرحله، لوله ها در کوره‌های خاصی تا دمای معین حرارت داده می‌شوند و سپس به‌صورت کنترل‌شده در محیط‌های مختلف مانند آب یا اتمسفر کنترل شده سرد می‌شوند.

این فرآیند حرارتی نقش مهمی در بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی لوله های مانیسمان دارد. به‌طور مثال، لوله های تحت عملیات آنیلینگ، مقاومت بیشتری در برابر فشارهای داخلی و خارجی خواهند داشت و همچنین دچار ترک‌خوردگی یا تغییر شکل نخواهند شد.

مرحله هفتم: تاب‌گیری و اصلاح سطح لوله

تاب‌گیری یک مرحله حساس دیگر در فرآیند تولید لوله های مانیسمان است. در این مرحله، هرگونه ناصافی یا تاب موجود در سطح خارجی لوله اصلاح می‌شود. این مرحله به‌ویژه برای لوله هایی که در محیط‌های حساس مانند صنایع نفت و گاز استفاده می‌شوند، اهمیت دارد.

ابزارهای دقیق تاب‌گیری برای اصلاح هرگونه انحراف یا ناصافی در سطح لوله به کار گرفته می‌شوند. این ابزارها معمولاً از جنس فولاد سخت یا کاربید هستند و با دقت بالا عمل می‌کنند. تاب‌گیری باعث می‌شود که لوله های تولیدی از نظر ظاهر و کیفیت مکانیکی به بالاترین سطح خود برسند.

مرحله هشتم: خنک‌سازی کنترل‌شده

پس از تکمیل مراحل نورد و تاب‌گیری، لوله ها باید به‌صورت کنترل‌شده خنک شوند. خنک‌سازی یکی از مراحل حیاتی در تولید لوله های مانیسمان است، زیرا اگر لوله ها به سرعت خنک شوند، ممکن است ترک‌های ریز یا ناپیوستگی‌های داخلی در آنها ایجاد شود که باعث کاهش استحکام و عمر مفید لوله خواهد شد.

در این مرحله، خنک‌سازی لوله ها به‌صورت تدریجی و در محیط‌های کنترل‌شده انجام می‌شود. این فرآیند به گونه‌ای تنظیم می‌شود که تغییرات دمایی به‌صورت یکنواخت و آرام اتفاق بیفتد تا هیچ گونه تنش داخلی در لوله ها ایجاد نشود.

مرحله نهم: برش و تاب‌گیری نهایی

در نهایت، لوله های تولید شده به طول‌های استاندارد برش زده می‌شوند. برش لوله ها با استفاده از دستگاه‌های برش دقیق انجام می‌شود تا هرگونه انحراف یا ناهماهنگی برطرف شود. برش‌ها به‌گونه‌ای انجام می‌شوند که لوله ها برای حمل و نقل و استفاده در پروژه‌های صنعتی به طول‌های استاندارد برسند.

بعد از برش، لوله ها برای آخرین بار تاب‌گیری می‌شوند تا سطح نهایی صاف و بدون ناصافی باشد. این تاب‌گیری نهایی باعث می‌شود که لوله ها برای استفاده در کاربردهای حساس مانند صنایع نفت و گاز، آماده شوند.

مزایای روش اکستروژن در تولید لوله های مانیسمان

روش اکستروژن به دلیل مزایای ویژه‌ای که دارد، به‌عنوان یکی از اصلی‌ترین روش های تولید لوله های مانیسمان مورد استفاده قرار می‌گیرد. برخی از مزایای این روش عبارت‌اند از:

1. کنترل دقیق ابعاد: روش اکستروژن امکان کنترل دقیق ابعاد لوله ها از جمله قطر داخلی و خارجی و ضخامت دیواره را فراهم می‌کند. این دقت بالا، تولید لوله هایی با کیفیت عالی و یکنواخت را ممکن می‌سازد.
2. استحکام مکانیکی بالا: لوله های تولید شده به روش اکستروژن دارای استحکام مکانیکی بالایی هستند. این ویژگی آنها را برای استفاده در محیط‌های پرفشار مانند صنایع نفت و گاز مناسب می‌کند.
3. سطح صاف و یکنواخت: لوله های اکسترود شده دارای سطح خارجی بسیار صاف و یکنواختی هستند که این ویژگی علاوه بر بهبود ظاهر، به افزایش مقاومت در برابر خوردگی و فشارهای داخلی نیز کمک می‌کند.
4. مناسب برای کاربردهای مختلف: روش اکستروژن به دلیل انعطاف‌پذیری بالا، امکان تولید لوله هایی با ابعاد و ضخامت‌های مختلف را فراهم می‌کند. این امر باعث می‌شود که لوله های تولیدی برای کاربردهای متنوعی از جمله صنایع خودروسازی، هوافضا و پتروشیمی مناسب باشند.

جمع‌بندی

تولید لوله های مانیسمان به دلیل اهمیت بالای آنها در صنایع مختلف و نیاز به دقت و فناوری پیشرفته، همواره از روش های مختلف و به‌روز بهره می‌برد. هر یک از روش های تولید دارای مزایا و کاربردهای خاص خود هستند و انتخاب روش مناسب به نیازهای صنعتی بستگی دارد.

فرآیند تولید لوله مانیسمان به روش اکستروژن، به دلیل دقت بالا، استحکام مکانیکی زیاد و کیفیت خروجی مطلوب، همچنین در دسترس بودن برای کارخانه ها یکی از بهترین روش های تولید این نوع لوله ها محسوب می‌شود.