تولید لوله های بدون درز متداول: فرآیند، عیوب و کنترل کیفیت

چگونه لوله بدون درز معمولی تولید می شود

لوله فولادی بدون درز بدون درز جوشی طولی یا مارپیچی تولید می شود که آن را به محصولی ارجح برای سرویس های پرفشار، دمای بالا و خستگی بدل می کند. متداول ترین مسیرهای تولید نورد گرم است که در آن یک شمش گرد جامد سوراخ می شود و در یک لوله توخالی کشیده می شود و تکمیل سرد که در آن لوله نورد گرم کشیده یا نورد می شود تا ابعاد محکم تر و کیفیت سطح بهتری داشته باشد. استانداردهایی مانند ASTM A106، API 5L و GB/T 8162 درجه ها، ابعاد و الزامات آزمایشی را برای لوله های بدون درز مورد استفاده در خدمات دیگ بخار، پالایشگاه، مکانیکی و سازه ای تعریف می کنند.

مسیر تولید نورد گرم

لوله بدون درز نورد گرم از شمش های گرد ریخته گری پیوسته ساخته شده است. مراحل اصلی فرآیند عبارتند از:

بازرسی و تهویه بیلت، از جمله سنگ زنی سطحی عیوب؛

حرارت دادن در یک کوره اجاق دوار تا دمای نورد.

سوراخ کردن چرخشی، که در آن شمش گرم شده روی یک دوشاخه کار می شود تا یک پوسته توخالی تشکیل شود.

ازدیاد طول از طریق آسیاب سنبه یا آسیاب پلاگین برای کاهش ضخامت دیواره و افزایش طول.

کاهش کشش یا اندازه به قطر خارجی نهایی.

خنک کردن، صاف کردن، برش، و رو به پایان.

عملیات حرارتی، به طور معمول عادی، در جایی که مشخصات آن را ایجاب می کند.

در صورت تغییر پارامترهای فرآیند، هر مرحله می‌تواند نقص‌هایی را ایجاد کند، به همین دلیل است که آسیاب‌های آگاه به کیفیت، شمش را قبل از نورد بررسی می‌کنند و لوله نهایی را بعد از آن آزمایش می‌کنند.

نقص در هر مرحله تولید

عیوب بیلت خام

بیلت‌های ریخته‌گری پیوسته می‌توانند ترک‌های سطحی، گیر افتادن سرباره سطحی، کربن‌سازی، نفوذ مس، تفکیک مرکزی و جداسازی داخلی را حمل کنند. این عیوب در صورتی که قبل از نورد برداشته نشوند در لوله تمام شده باقی می مانند. عیب‌های سطحی معمولاً در طول تهویه بیلت از بین می‌روند، در حالی که جداسازی داخلی را فقط می‌توان با پارامترهای ریخته‌گری مانند سرعت خنک‌کننده و هم زدن الکترومغناطیسی کنترل کرد.

عیوب نورد گرم

نورد گرم می تواند باعث ایجاد خراش های سطحی، دور زدن و عدم یکنواختی یا کاهش ضخامت دیواره شود. رول‌های نامناسب، راهنماهای فرسوده یا دمای ناپایدار می‌توانند باعث خروج از مرکز شوند، جایی که یک طرف دیواره لوله نازک‌تر از طرف دیگر است. خروج از مرکز مهم است زیرا نازک ترین نقطه بر درجه فشار حاکم است.

نقایص پردازش و عملیات حرارتی

پردازش پس از نورد می تواند ترک های خاموش کننده سطحی، ریزساختارهای غیرعادی ناشی از عملیات حرارتی نادرست، استحکام تسلیم پایین ناشی از پردازش کم و دقت ضعیف ماشینکاری رزوه در انتهای لوله ایجاد کند. انحرافات عملیات حرارتی به ویژه جدی هستند زیرا کل سطح مقطع را تحت تأثیر قرار می دهند و با سنگ زنی سطحی قابل ترمیم نیستند.

کنترل کیفیت و تست هیدرواستاتیک

قبل از انتشار، لوله بدون درز با ترکیبی از آزمایشات تأیید می شود:

آنالیز شیمیایی گرما و آزمایش‌های مکانیکی روی نمونه‌ها از جمله کشش، تسلیم، ازدیاد طول و ضربه در مواردی که مشخص شده است.

آزمایش هیدرواستاتیک هر طول، که در آن لوله با آب پر شده و تحت فشار تا فشار تست مشخص شده، روش استاندارد برای تأیید یکپارچگی فشار است.

معاینه غیر مخرب مانند آزمایش اولتراسونیک یا جریان گردابی طول کامل.

بررسی ابعادی قطر خارجی، ضخامت دیوار، صافی و آماده سازی انتهایی.

ترکیدن در حین آزمایش هیدرواستاتیک تقریباً همیشه به یکی از عیوب شرح داده شده در بالا قابل ردیابی است، به همین دلیل است که ترتیب بازرسی مهم است: یک شمش معیوب، یا یک پاس نورد که یک دور را وارد کرده است، معمولاً قبل از خروج لوله از آسیاب توسط NDT یا توسط خود آزمایش گیر می‌افتد.

چالش لوله های رایزر HP/HT آب های عمیق

بالابرهای فشار/دمای بالا (HP/HT) در آب های عمیق، لوله های بدون درز را تا حد خود فشار می دهند. از آنجایی که رایزرها باید فشار داخلی بسیار بالا و فشار هیدرواستاتیک خارجی را تحمل کنند، مصالح مقاوم معمولی به دیوارهای بسیار سنگین نیاز دارند. برای یک رایزر با قطر خارجی 8 تا 10 اینچ، ضخامت دیواره می تواند به حدود 50 میلی متر برسد. چنین دیوارهای سنگین محدودیت های تولید را به چالش می کشند، جوشکاری را دشوار می کنند، بار کشتی را افزایش می دهند و به کشش نصب بسیار بالا نیاز دارند. به همین دلیل است که پروژه های رایزر HP/HT درجه های با استحکام بالاتر و اندازه گیری دقیق را در اوایل مرحله طراحی ارزیابی می کنند.

سوالات متداول

تفاوت بین لوله بدون درز و جوش چیست؟

لوله بدون درز از یک شمش جامد بدون جوش طولی سوراخ شده و تشکیل می شود، در حالی که لوله جوش داده شده از نوار یا صفحه تشکیل می شود و در امتداد درز به هم متصل می شود. لوله بدون درز برای سرویس های پرفشار و دمای بالا ترجیح داده می شود زیرا هیچ ناحیه جوش برای بازرسی یا ضعیف شدن وجود ندارد.

چرا بیلت ها قبل از نورد بازرسی می شوند؟

عیوب بیلت مانند ترک های سطحی، سرباره و جداسازی می توانند از نورد باقی بمانند و در لوله تمام شده ظاهر شوند. حالت‌دهی بیلت قبل از سوراخ کردن، عیوب سطح را در ارزان‌ترین نقطه فرآیند از بین می‌برد و از خرابی‌های پایین دست جلوگیری می‌کند.

علت خروج از مرکز ضخامت دیواره در لوله بدون درز چیست؟

خروج از مرکز معمولاً ناشی از شرایط ناپایدار سوراخ شدن یا کشیدگی است، از جمله سایش رول، تغییرات دما، یا تراز نادرست ابزار. نازک ترین نقطه دیوار، درجه بندی فشار را تعیین می کند، بنابراین آسیاب ها خروج از مرکز را با نمونه برداری دقیق از ابعاد کنترل می کنند.

لوله بدون درز چگونه هیدرواستاتیکی آزمایش می شود؟

هر طول با آب پر می شود، تهویه می شود و تحت فشار قرار می گیرد تا فشار آزمایشی که از ابعاد و مشخصات لوله محاسبه می شود، معمولاً 60 تا 80 درصد استحکام تسلیم مشخص شده، و برای مدت زمان ماندگاری مورد نیاز در حالی که آسیاب مراقب نشتی است، نگه داشته می شود.

چرا لوله رایزر HP/HT اینقدر سنگین است؟

ترکیب فشار داخلی بالا و فشار خارجی آب های عمیق نیاز به یک دیوار ضخیم دارد. برای گریدهای معمولی، یک رایزر OD 8 تا 10 اینچی می تواند به دیوارهایی نزدیک به 50 میلی متر نیاز داشته باشد که باعث افزایش وزن، سختی جوش و کشش نصب می شود.

چه عملیات حرارتی برای لوله بدون درز کربن طبیعی است؟

عادی سازی رایج ترین عملیات حرارتی برای لوله های بدون درز فولاد کربنی است که ساختار دانه را پس از نورد پالایش می کند. نمرات بالاتر ممکن است خاموش و تمپر شوند، در حالی که لوله های سرد معمولاً نرمال می شوند یا پس از کشیدن استرس از بین می روند.