طراحی پایپینگ (بخش اول)، اصول پایپینگ (قسمت دوازدهم)

لوله آهنگری:

لوله آهنگری در چهار نوع ابتدایی وجود دارد:

1.آهن سفید، 2.آهن چکش خوار، 3.آهن خاکستری و 4.آهن داکتایل یا نرم.

1.آهن سفید:

از کربن بالایی به شکل کاربید برخوردار می باشد. نبود گرافیت باعث می شود ظاهر رنگی داشته باشد. کاربید ها استحکام تراکمی بالایی داشته و سختی آن ها باعث می شود در برابر سایش و خوردگی مقاومت نشان دهند، اما بسیار ترد می شوند.

2.آهن چکش خوار:

همان چدن سفید است که برای افزایش نرمی حرارت دیده است. با حرارت مجدد چدن سفید در حضور اکسیژن حاوی موادی همچون اکسید آهن، و سرد کردن آهسته آن، کربن آزاد ذرات کوچک گرافیت را شکل می دهد. این به آهن چکش خوار قابلیت ماشین کاری بالایی می دهد و ویژگی های داکتایل همراه با مقاومت در برابر ضربه خوبی دربردارد.

3.آهن خاکستری:

قدیمی ترین شکل لوله چدن بوده و با نام چدن مطابقت دارد. حاوی کربن به شکل گرافیت فلس است که رنگ خاکستری به آن می دهد. چدن خاکستری خصوصیات الاستیک یا پلاستیک ندارد، اما خصوصیات خود-روان کاری و ماشین کاری عالی به دلیل محتوای گرافیت دارد.

4.آهن نرم یا داکتایل:

فراگیرترین چدن است. خصوصیات ماشین کاری و نرمی عالی دارد و در عین حال از استحکام بالایی برخوردار می باشد.

تیوبینگ و لوله فولادی جوش خورده :( در ادامه به لوله اشاره می شود که دربرگیرنده تیوبینگ نیز می شود.)

لوله فولادی جوش خورده توسط جوشکاری کوره ای یا جوشکاری فیوژن صورت می پذیرد. جوشکاری کوره ای با حرارت دادن نوار فولادی، یا ورق فلزی، تا دمای جوشکاری و سپس شکل دهی آن به شکل لوله، روی می دهد. جوشکاری پیوسته یا لب به لب، در زمانی که نوار به شکل لوله در می آید مورد آهنگری قرار می گیرد. این فرآیندی است که به منظور تولید لوله 3 ½  با هزینه کم صورت می پذیرد.

لوله Fusion Welded (جوش خورده توسط فیوژن یا گداخت) از ورق فلزی که تحت نورد سرد قرار گرفته است تشکیل می شود به صورتی که لبه های به یکدیگر جوش زده می شوند با استفاده از تکنیک جوشکاری مقاومتی، جوشکاری القایی یا جوشکاری آرک. جوشکاری مقاومتی الکتریکی [ERW[1 می تواند با جوشکاری فلش همراه شود، یعنی جوشکاری مقاومتی فرکانس بالا یا فرکانس پایین، یک ابزار چسباندن به منظور حذف  و پاکسازی مواد روی لوله جوش خورده مورد استفاده قرار می گیرد.

جوشکاری فلش یک لوله فولادی با استحکام بالا در NPS 4 الی 36 تولید می کند. جوشکاری مقاومتی فرکانس پایین را می توان به منظور تولید لوله بوسیله NPS 22مورد استفاده قرار داد. جوشکاری مقاومتی فرکانس بالا را می توان در جهت تولید لوله از طریق NPS 42 استفاده کرد.

جوشکاری القایی فرکانس بالا را می توان برای تولید انبوه لوله NPS کوچک استفاده کرد. این یک جوشکاری پاک است که نیازی به پاکسازی مجدد ندارد. جوشکاری آرک درز طولی لوله با جوشکاری آرک سابمرج (Submerged) (SAW)، جوشکاری آرک تانگستن گاز بی اثر (GTAW) که به جوشکاری گاز بی اثر (TIG) نیز معروف است، یا جوشکاری آرک فلز (MIG) صورت می پذیرد.

همانطور که در بخش II مشاهده خواهید کرد، نوع درز جوشی که در تولید لوله به کار گرفته می شود یک ضریب به حساب می آید هنگام محاسبه ضخامت طراحی فشار (t) دیواره لوله، یکپارچگی کلی دیواره لوله را با درصدی که در ASME B31.3 بر اساس نوع جوش درزی طولی داده شده است، کاهش می دهد.

تیوبینگ و لوله فولادی بدون درز: در ادامه وقتی به لوله اشاره می کنیم، تیوبینگ را هم دربرمی گیرد.

لوله فولادی بدون درز، با استفاده از روش های مختلف سنبه زنی و اکستروژن، ابتدا با ایجاد یک لوله خالی از یک شمش فولادی، که یک دایره فولادی جامد است، ساخته می شود. شمش تا دمای بسیار بالای تشکیل فلز داغ حرارت داده می شود، سپس توسط یک سوراخ کن چرخشی یا با سوراخ کن پرسی سوراخ می شود تا لوله توخالی ایجاد گردد، که دارای قطری بزرگتر و دیواره ضخیم تر از شکل نهایی لوله است. لوله توخالی توسط فرآیند سنبه زنی و فرآیند اکستروژن Ugine Sejournet هات ورک[2] می شود.

پس از تکمیل این فرآیند ها لوله با عنوان hot-finished تعریف می شود. اگر کار بیشتری به منظور دستیابی به دقت بیشتر در قطر، ضخامت دیواره یا بهبود فینیش نیاز باشد، لوله را می تواند cold finished کرد. زمانی که لوله cold finished شد نیاز به حرارت دارد تا تنش ناشی از حالت سرد را در دیواره لوله از بین ببرد.

همینطور دو فرایند فرجینگ یا آهنگری استفاده شده در تولید لوله هایی با قطر بزرگ (10 الی 30 اینچ)  و ضخیم (1.5 الی 4 اینچ) وجود دارد. این دو روش فرجینگ عبارتند از : Forged and Bored  (آهنگری و سوراخ شده)، و Hollow Forged (آهنگری توخالی)

[1] Electric Resistance Welding

[2] Hot-worked

ترجمه: پایپ کالا