لوله اسپیرال (سایز بزرگ) یکی از انواع لوله های درزجوش می باشد که معمولا در صنایع آب رسانی و گازرسانی مورد استفاده قرار می گیرد. این لوله ها با روش اسپیرال تولید می شوند و به همین دلیل به لوله های اسپیرال معروفند. برای تهیه این لوله ها ورق ها با ضخامت های مختلف به روش مارپیچ تهیه می شوند. این لوله ها در سایزهای متفاوت از ۵ تا ۱۲۰ اینچ تولید و عرضه می شوند. گاهی لوله های اسپیرال در پروسه تولید دچار خرابی یا نشتی می شوند که از آن ها به عنوان ساپورت و پایه سازه های دیگر استفاده می شود و از آن ها با نام لوله های غیر تست یاد می شود.

روش فرم دهی لوله اسپیرال (سایز بزرگ)

در این روش ورق را از یک سری غلتک های مخصوصی که دارای درزی حلزونی می باشند عبور می دهند تا ورق به شکل لوله درآید. در لوله های درز مستقیم قطر لوله به پهنای ورق بستگی دارد اما در لوله اسپیرال با تغییر زاویه تغذیه اولیه ورق، قطر لوله تغییر می کند. در واقع در تولید لوله درز برای تغییر قطر آن باید تمام قالب های خط تولید عوض شود اما  برای تغییر قطر لوله اسپیرال تنها کافیست زاویه تغذیه اولیه را تغییر داد.

روش تولید لوله اسپیرال یک مرحله ای

در این روش ابتدا آماده سازی ورق صورت می گیرد. در این مرحله سر ورق ها به یکدیگر جوش داده می شود و لبه ورق را با پخ زدن صاف می کنند. مرحله بعد شکل دهی ورق می باشد که در این مرحله لبه ورق را پیش خم می کنند و از ایجاد برآمدگی غیرقابل پرس جلوگیری کنند. پس از آن باید جوشکاری زیرپودری درز صورت گیرد. برای این کار ابتدا درز داخلی در موقعیت ساعت ۶ و درز خارجی در موقعیت ساعت ۱۲ جوش داده می شود. پس از آن لوله را برش داده و به مرحله بعد می فرستند. سرعت تولید توسط این روش مقداری کند است.

روش تولید لوله اسپیرال دو مرحله ای

در این روش مانند روش تک مرحله ای عمل می شود. تنها تفاوت این روش با روش یک مرحله ای این است که در هنگام شکل دهی ورق، جوشکاری درز توشسط روش GMAW صورت می گیرد. در واقع این روش شامل ۴ فرایند است: ۱- فرایند آماده سازی ورق ۲- شکل دهی ورق ۳- جوشکاری با GMAW و ۴- جوشکاری زیرپودری

کاربرد لوله اسپیرال

لوله سایز بزرگ (اسپیرال) دارای کاربردهای متنوعی می باشد و می توان گفت لوله ای همه کاره است. به تعدادی از کاربردهای این لوله اشاره شده است:

  • در آبیاری های تحت فشار
  • نصب در لوله هایی که انتقال مواد نفتی را انجام می دهند
  • نصب در سیستم های زهکشی و آب رسانی
  • به عنوان انتقال دهنده آب و فاضلاب در شهرها و روستاها قابل استفاده می باشد
  • نصب در شبکه های جمع آوری فاضلاب های خانگی، کشاورزی و صنعتی
  • استفاده در امور مربوط به گازرسانی
  • ساخت خطوط انتقال مونوکسید کربن
  • شمع کوبی دریایی

لوله سایز بزرگ (اسپیرال) نصب راحتی دارد و برای خم کردن نسبت به دیگر لوله ها مناسب تر می باشد. این لوله ها از یکنواختیی خوبی برخوردارند و در برابر شکستن و ترک مقاومت بالایی دارند. به علت پیوسته بودن تولید این لوله ها، هزینه تولید بسیار کاهش می یابد و این لوله ها از نظر اقتصادی بسیار به صرفه می باشند.

مزایای لوله اسپیرال

این لوله ها از یکنواختی خوبی برخوردارند.

لوله های اسپیرال دارای خواص مکانیکی بالایی هستند.

از نقطه نظر جریان سیال در این لوله فولادی ، لوله های مذکور خواص مناسبی را نشان داده اند.

در صورت نیاز به خم کاری در حین نصب، این لوله ها ماسب تر از سایر لوله ها هستند.

از نظر اقتصادی نسبت به سایر لوله فولادی ها مزایای بیشتری دارند.

جهت و امتداد نورد ورق و درزجوش نسبت به جهت تنش های اصلی که به هنگام بهره برداری به لوله اعمال می شود، در مقایسه با لوله های دیگر از استحکام و اطمینان بیشتری در مقابل ترک و شکست برخوردار است.

فرایند ساخت این لوله ها انعطاف پذیر است، بدین معنی که می توان از ورقی با پهنای ثابت، لوله هایی با قطرهای متفاوت تولید کرد. همچنین امکان تولید لوله هایی با قطر یکسان از ورق هایی با پهنای متفاوت وجود دارد.

روش ساخت لوله اسپیرال

به طور کلی پنج روش عمده در ساخت لوله آهنی با قطر بالا معمول است

الف) روش O & U: که در آن ابتدا صفحه به صورت U و سپس به صورت O در می آید.

ب) خمش غلتکی یا نورد هرمی: که در آن صفحه بین چند غلتک انحنای لازم را به دست آورده سپس درز نهایی جوش می خورد.

ج) روش ۲C: که در آن دو نیمه لوله که قبلا به صورت C تهیه شده اند بر روی هم جوش داده می شوند.

د) روش C & O: مشابه روش U & O است با این تفاوت که در مرحله اول خمش بیشتری به صفحه اعمال می شود.

ه) شکل دهی مارپیچی (لوله های اسپیرال) که در آن ورق همچون رزوه ای که پیرامون یک پیچ را فرا گرفته به صورت لوله فرم داده می شود و درز بین لبه های ورق توسط جوش پر می شود. در ساخت لوله های درز جوش مستقیم ورق فلزی در جهت خروج لوله به ماشین وارد می شود ولی در زمان ساخت لوله های اسپیرال محورهای نوار و لوله با هم زاویه ای می سازند که به آن زاویه ورودی یا شکل دهی می گویند.

جوشکاری لوله فولادی اسپیرال

جوشکاری لوله های اسپیرال به روش قوسی زیر پودری انجام می شود. اصول جوشکاری زیر پودری اولین بار در سال ۱۸۹۲ توسط اسلاویانوف پایه گذاری گردید و در سال ۱۹۲۷ روش جوشکاری قوسی تحت لایه ای از مواد گداز آور دانه ای و نیز دستگاه جوشکاری قوسی زیر پودری اختراع گردید. در این نوع جوشکاری قوس تحت پوشش فلاکس یا پودر مخصوص مخفی می شود و بدین ترتیب اکسیژن وارد قوس نشده و جوش اکسیده نمی گردد. در لوله فولادی اسپیرال جوشکاری مارپیچی در دو طرف لوله فولادی (داخل و خارج) انجام می شود.

ولی در هر لحظه نقاطی که از داخل و خارج جوشکاری می شوند ۱۸۰ درجه با هم اختلاف مکانی دارند. از جمله مشخصات بارز جوشکاری قوسی زیر پودری تنش های پسماند قابل توجهی است که پس از این نوع جوشکاری ئر قطعه باقی می ماند. جوشکاری SAW تنش پسماند قابل ملاحظه ای حتی پس از عملیات سرد و هیدروتست ایجاد می کند. تحقیقات نشان داده است که میزان تنش های پسماند در لوله های اسپیرال پس از عملیات هیدروتست از ۴۰ تا ۸۰ درصد استحکام تسلیم در مجاورت خط جوش SAW تغییر می کند.

معرفی استانداردهای بین المللی تولید لوله فولادی

اغلب خطوط لوله ای که امروزه در جهان تولید می شود از دستورالعمل انستیتوی آمریکای API تبعیت می کند. برخی از دستورالعمل های این سازمان که بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند به این شرح است

الف) API Spec 5L: این دستورالعمل اغلب لوله های درزجوش مستقیم و بدون درز که از فولادهای نوع A و B تولید می شوند را تحت پوشش قرار می دهد.

ب) api Spec 51X: این دستورالعمل برای لوله های درزجوش مستقیم و بدون درز از جنس فولادهای X42 تا X70 مورد استفاده قرار می گیرد.

ج) API Spec 5LU: این دستورالعمل برای لوله های بدون درز و درزدار از جنس فولادهای U80 و U100 استفاده می شود.

د) API Spec 5LS: این دستورالعمل در مورد لوله های اسپیرال (درز جوش مارپیچی) از جنس فولادهای A، B ، X42 و X70 به کار برده می شود.

علاوه بر استانداردهای API، استانداردهای بین المللی دیگری چون BS،  AFNOR، JIS و … نیز جهت کنترل کیفی خطوط لوله اسپیرال مورد استفاده قرار می گیرد. از جمله استانداردهایی که اغلب در کشور آلمان به کار برده می شود می توان به موارد زیر اشاره کرد:

DIN 17172 & 2470 برای خط لوله انتقال نفت و گاز

DIN 1626 & 1628 برای لوله های حرارتی

DIN 1626 & 2460 برای خطوط لوله انتقال آب

DIN 17120 برای لوله های ساختمانی

DIN 30670 برای پوشش پلی اتیلن

API RP 5L2 برای آستر رزینی اپوکسی

لوله های درز جوش مستقیم و لوله های درزجوش اسپیرال دو روش عمده در تولید لوله های درزدار محسوب می شوند. با توسعه فناوری طراحی و تولید لوله درزجوش اسپیرال امروزه لوله های قطور درزجوش اسپیرال به صورت اقتصادی تولید می شوند. بنابراین گسترش تحقیقات بر روی لوله های درزجوش اسپیرال امری بدیهی است.