لوله مانیسمان چیست؟

این نوع لوله اولین بار توسط مهندسی آلمانی به نام مانیسمان به کار رفت و در ایران با این نام شناخته شد. همان‌طور که در بالا اشاره شد، بدون درز بودن لوله‌های مانیسمان، آن‌ها را انواع دیگر لوله‌ها متمایز می‌کند. خط جوش در لوله‌های درزدار، حتی در شرایط ایده‌آل برای فرآیند جوشکاری، می‌تواند به عنوان نقطه شروع ترک و رشد آن عمل کند، به همین دلیل این خط از دیگر نقاط لوله استحکام کمتری داشته و ضعیف‌تر عمل می‌کند. اما لوله مانیسمان هیچ‌گونه خط جوش یا اتصال دیگری نداشته و بدنه لوله از ساختار یکنواختی برخوردار است. در نتیجه از نظر استحکام مکانیکی، مقاومت به خوردگی، مقاومت در برابر حرارت و فشارهای بالا کیفیت بالاتری دارد و برای بخش‌هایی از صنعت که نیازمند دقت بالا در این ویژگی‌ها باشد، موفق‌تر عمل خواهد کرد.

لوله مانیسمان نوعی از لوله‌های بدون درز است که به دلیل نبود جوش در آن‌ها کاربرد فراوانی در بخش‌هایی از صنعت که لوله درزدار نمی‌تواند پاسخگو باشد، دارد. این لوله‌ها در انواع و سایزهای متفاوتی تولید می‌شوند که البته دلیل اصلی تفاوت قیمت هرکدام نیز همین تفاوت در ضخامت و اندازه آن‌ها می‌باشد.

انواع لوله مانیسمان را بشناسید

لوله‌های مانیسمان که زیرمجموعه‌ای از لوله‌های فولادی محسوب می‌شوند، معمولا قطر کمی دارند و در مواردی از صنعت که قطر‌های بیشتر از این نوع لوله نیاز باشد، فرآیند تولید تغییر کرده و هزینه زیادی در برخواهد داشت. لوله مانیسمان طبق کاربرد، سایز و رده‌ به انواع مختلفی تقسیم‌بندی می‌شود. این لوله‌ها معمولاً در دو سایز شش و ۱۲ متری و رده‌های ۲۰، ۴۰، ۶۰، ۸۰، ۱۲۰ و ۱۴۰ تولید می‌شوند که رده‌های ۲۰ و ۴۰ نسبت به دیگر انواع موجود بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند.

با توجه به کارخانه تولیدی می‌توان لوله‌های مانیسمان را به انواع مختلفی تقسیم‌بندی کرد. تولید این لوله به دلیل فرآیند تولید خاصی که نیاز دارد توسط تعداد محدودی کارخانه انجام می‌گیرد. هرچند که استاندارد و کیفیت لوله تولیدی توسط این کارخانه‌ها تفاوت زیادی با هم ندارند و ضخامت و اندازه لوله عامل تعیین‌کننده در قیمت آن است. شرکت لوله‌های دقیق کاوه ایرانیان و کارخانه نورد و لوله اهواز از جمله کارخانه‌های داخلی تولید لوله مانیسمان هستند. البته لازم به ذکر است که در برخی سایزها موجودی بازار به صورت وارداتی می‌باشد.

فرآیند تولید لوله مانیسمان چگونه است؟

مانیسمان، صنعت‌گر آلمانی در سال‌های پایانی قرن نوزدهم لوله بدون درز را با روش منحصر به فرد خود تولید کرد. این روش در کنار دیگر روش‌ها، زیرمجموعه‌ای از فرآیند‌های تولید لوله بدون درز محسوب می‌شود. در این روش تولید، با استفاده از دو غلتک نورد و یک ماندرل سوراخکاری، بیلت‌های استوانه‌ای به پوسته‌های توخالی استوانه‌ای تبدیل می‌شوند. از گذشته تا امروز این روش سیر تکاملی خود را طی کرده و امروزه به روش‌های مختلفی تولید می‌شود که منجر به اختلاف قیمت لوله مانیسمان در انواع مختلف شده است.

لوله‌های بدون درز معمولا به سه روش زیر ساخته می‌شوند:

• سنبه‌کاری چرخشی
• ریخته‌گری به وسیله نیروی گریز از مرکز
• ریخته‌گری پاششی

در ادامه هر کدام از این روش‌ها را به تفکیک بیان می‌کنیم:

فرآیند تولید به روش سنبه‌کاری چرخشی

در این روش ابتدا شمش طبق سفارش مشتری در ابعاد گوناگون برش داده می‌شود. پس از اینکه شمش‌ها درون کوره قوسی با سوخت گاز، به اندازه کافی حرارت دید، سطح مقطع آن توسط دستگاهی به نام الانگیتور گرد می‌شود. سپس درون آن با استفاده از یک سنبه (ماندرل) خالی می‌شود. تابگیری لوله به منظور یکدست کردن لوله انجام گرفته و سنبه داخل لوله از آن جدا می‌شود. در مرحله بعد سر و ته لوله گرفته شده تا از حالت بُرنده به حالت گرد درآید. پس از عملیات کشش که معمولا تا 24 متر انجام و سردکاری که معمولا توسط آب و با فرآیندی مخصوص صورت می‌گیرد، لوله به طول‌های مورد نظر برش داده می‌شود. در نهایت تست هیدرواستاتیک روی نمونه‌ها انجام شده و در صورتی که قصد ارسال لوله به خارج کشور وجود داشته باشد، روی سطح لوله پوشش روغن ایجاد می‌کنند تا از خوردگی آن جلوگیری شود.

فرآیند تولید با استفاده از روش ریخته‌گری گریز از مرکز

در صورتی که به لوله‌های بدون درز با طول کوتاه و ضخامت بالا نیاز باشد از این روش استفاده می‌شود. همچنین در مواردی که به خواص گرادیانی در راستای شعاع لوله نیاز باشد، تنها از این روش می‌توان استفاده کرد. در این روش از یک قالب چرخنده که با سرعت بالایی در حال حرکت است استفاده می‌شود. ابتدا فلز مذاب به داخل قالب دوار ریخته و با توجه به وارد شدن نیروی گریز از مرکز، مذاب به قسمت خارجی قالب متمایل و فرآیند انجماد از دیواره قالب شروع می‌شود.

فرآیند تولید با استفاده از روش ریخته‌گری پاششی

در این روش که کمتر متداول است، مواد مذابی که قرار است بدنه لوله را تشکیل دهند در محفظه‌ای حاوی نیتروژن قرار می‌گیرند و با چرخش یک میله، روی آن پاشیده می‌شود. قطر این میله، ضخامت داخلی لوله را تعیین می‌کند. با کنترل مقدار مواد مذاب پاششی می‌توان ضخامت دیواره لوله تولیدی را کنترل کرد.

کاربرد لوله مانیسمان چیست؟

با وجود اینکه کاربرد لوله مانیسمان نسبت به انواع دیگر لوله محدودتر است، اما در صنایع حساس استفاده شده و به کار بردن آن‌ها بسیار مهم و حیاتی است. همان‌طور که ذکر شد ویژگی منحصر به فرد لوله مانیسمان عدم وجود درز و جای جوش و یک تکه بودن آن است که سبب افزایش مقاومت در برابر فشار شده و از ضریب اطمینان بالایی برخوردار است.

لوله‌های مانیسمان جهت خطوط فشار قوی، خطوط هیدرولیک و خطوط نفت و گاز و پتروشیمی استفاده می‌شوند. انواع لوله بدون درز با جنس فولاد ضد زنگ (استیل)، در خطوط صنایع غذایی و دارویی استفاده می‌شود. در مواردی که ماده در حال انتقال، ارزش بالایی دارد و یا نشت آن بسیار خطرآفرین باشد، از لوله مانیسمان استفاده می‌شود. کاربرد لوله مانیسمان در لوله‌های میلی‌متری به کار رفته در بویلرها و مبدل‌ها نیز بوده که علت آن ظرافت و دقت در ابعاد لوله است. همچنین در صنعت برق به منظور ساخت برج‌های پشتیبانی خطوط انتقال برق کاربرد دارد. استحکام بالای این لوله‌ها سبب شده که در سازه‌های فولادی نیز به کار گرفته شوند. هرچند قیمت لوله مانیسمان نسبت به دیگر لوله‌ها بالاست، با توجه به مزایایی که ذکر شد، این نوع لوله‌ها دارای طول عمر مفیدتری نسبت به انواع دیگر لوله هستند.

مشخصات لوله‌های مانیسمان چیست؟

در حال حاضر تهیه لوله‌های مانیسمان در داخل کشور از کارخانه‌های داخلی و خارجی صورت می‌گیرد. اما همه آن‌ها مشخصات فنی یکسانی دارند که از استاندارد ساخت ASME B36.10 برای لوله‌های فولادی و استاندارد ساخت ASME B36.19 برای لوله‌های استیل بهره می‌برند. طبق این استانداردها برای هرکدام از ویژگی‌ها و مشخصات لوله‌های مانیسمان بازه‌ای تعریف شده که محصول نهایی باید از آن تبعیت کند. یکی از این ویژگی‌ها فشار کاری لوله است. فشار کاری لوله‌های مانیسمان با توجه به سایز، ضخامت و دمای کاری آن تعریف می‌شود. اما با توجه به اینکه در یک دما و سایز خاص، این فشار برای تمام لوله‌ها مقدار یکسانی است، می‌توان این مشخصه را بررسی کرد. برای لوله‌های مانیسمان با ضخامت یک تا 10 اینچ، و در دماهای مختلف میزان این فشار کاری در جداول استاندارد مربوطه آمده است.

از دیگر مشخصات لوله‌های مانیسمان، ضخامت و یا در اصطلاح فنی، رده آن است. ضخامت‌ها نیز بر اساس استاندارهای مختلفی تولید می‌شوند. رده‌های ۲۰، ۴۰ و ۸۰ پراستفاده‌ترین ضخامت‌ها هستند. رده ۲۰ لوله سبک نیز نامیده می‌شود. رده ۸۰ که استحکام بالاتری دارد در موارد پرفشار و شرایط خورندگی مصرف دارد و جزو لوله‌های سنگین محسوب می‌شود. این لوله‌ها از سایز 1/8 اینچ تا ۲۶ اینچ تولید می‌شوند. تقریبا در تمام موارد صنعت، سایز‌های بالاتر از سایز ۲۶ اینچ معمولا برای انتقال خطوط طولانی و کم فشار استفاده می‌شوند و در این موارد تفاوت خواص چشم‌گیری بین لوله درزدار و بدون‌ درز وجود ندارد. به همین دلیل استفاده از لوله درزدار با قیمت پایین‌تر ترجیح داده می‌شود و در نتیجه تولید لوله با سایز بیشتر از ۲۶ اینچ صرفه اقتصادی نخواهد داشت.

لوله مانسمان چگونه تولید می‌شود؟

همان‌طور که در بالا ذکر شد برای تولید لوله‌های بدون درز روش‌های مختلفی وجود دارد. به طور کلی تولید یک لوله بدون درز نیازمند فرآیندی است که در آن شمش فولادی که عموما به هدف کاهش هزینه‌ها به صورت گرد است، تبدیل به لوله شود. در رایج‌ترین روشی که برای تولید لوله بدون درز وجود دارد، یعنی روش سنبه‌کاری چرخشی، فرآیند تولید لوله مانیسمان شامل مراحل زیر است:

1. برش: در ابتدا شمش فولادی بنا به درخواست مشتری به ابعاد مورد تقاضا برش داده می‌شود.
2. مرحله حرارت‌دهی: در این مرحله توسط کوره قوسی که از سوخت گاز بهره می‌برد به شمش تا مرحله گداختن حرارت داده می‌شود.
3. دستگاه لخ پرس: با استفاده از این دستگاه شمش از مرکز سوراخ می‌شود.
4. دستگاه النگیتور: سطح مقطع شمش توسط این دستگاه گرد می‌شود.
5. مرحله شلیک سنبه: در این مرحله سنبه‌ای به طول 12 متر داخل شمش فولادی شلیک می‌شود.
6. تاب‌گیری: در صورتی که در لوله تاب وجود داشته باشد در این مرحله از بین می‌رود و صاف و یکدست می‌شود.
7. جدا کردن سنبه: سنبه از داخل لوله جدا می‌شود.
8. کروی‌سازی: در این مرحله، سر و ته لوله که تیز و برنده است به حالت گرد درمی‌آید.
9. کشش: لوله با اندازه‌های مختلف تا 24 متر کشیده می‌شود.
10. سرد کردن: لوله به کمک آب و با فرآیندی خاص خنک می‌شود.
11. آزمایش: لوله تست مورد تست آزمایشگاهی قرار می‌گیرد تا در صورت وجود عیب از بقیه لوله‌ها جدا شود.
12. پولیش‌کاری: لوله به وسیله روغن مخصوص برای جلوگیری از خوردگی پولیش می‌شود.
13. بسته‌بندی: لوله‌ها معمولا به شکل شش ضلعی و با تسمه بسته‌بندی و آماده بارگیری می‌شوند.

جمع‌بندی

با توجه به مطالب ذکر شده می‌بینیم که لوله مانیسمان با توجه به کاربرد حساسی که در صنایع تحت فشار دارد، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. یکدست بودن و عدم وجود درز و خط جوش در لوله مانیسمان سبب افزایش استحکام و مقاومت به تغییرات دمایی و خوردگی و همچنین بیشتر ‌بودن طول عمر مفید آن شده است. روش‌های مختلف تولیدی با توجه به تجهیزات و انرژی که نیاز دارند، منجر به اختلاف قیمت انواع لوله‌های مانیسمان می‌شوند. لازم است با توجه به کاربرد، میزان فشار، دما و شرایط کاری مورد نظر، درست‌ترین نوع، سایز و استاندارد برای لوله مانیسمان انتخاب شود.