فرایند جوشکاری لوله مانیسمان چگونه انجام می‌شود؟

قیمت لوله مانیسمان موجب شده است که در این وضعیت تولید تبدیل به بهترین گزینه برای انتقال خطوط گاز باشد. فرایند جوشکاری لوله مانیسمان البته باید با دقت عمل فوق‌العاده بالایی انجام شده و ضریب خطای آن میل به صفر داشته باشد. جوشکاری در این شرایط می‌تواند بر مبنای اتصالات دائمی و استفاده از زانویی و گپ باشد. پیش از هر چیزی باید این موضوع را به یاد داشته باشید که لوله‌های مانیسمان بسته به قطر ممکن است به روش‌های مختلف در ارتفاع و یا مصادف با سطح زمین جوش داده شوند. البته که برش‌های غیرمعمول این لوله هم غیرمجاز است و این پروسه شرایط خاص خود را دارد.

توجه به این که این پروسه چطور انجام می‌شود باید به این مسئله دقت داشت که این عملیات بسیار حیاتی و پرریسک است و در صورت بروز هرگونه اشتباه می‌تواند سبب خطرات جبران‌ناپذیری شود. در این مقاله ضمن ارائه توضیح در مورد فرایند جوشکاری لوله مانیسمان، در خصوص این که چرا این پروسه اهمیت دارد هم صحبت خواهیم کرد.

لوله مانیسمان چیست؟

لوله مانیسمان که به‌عنوان لوله بدون درز نیز شناخته می‌شود استحکام و دوام فنی فوق‌العاده بالایی دارد و در رده‌های مختلف وزنی از جمله سبک بر پایه سایزهای ۴۰، ۸۰ و ۱۶۰ عرضه شده و در صنعت کاربردهای وسیعی دارد. این لوله بدنه یکدست دارد و هیچ نوع عملیات جوشکاری نیز روی آن انجام نمی‌شود. این محصول معمولاً بر مبنای فولاد ساده کم‌کربن ساخت و پرداخت می‌شود. البته به‌وسیله برخی از افزودنی‌ها به داخل و بخش بیرونی لوله مقاومت آن در مقابل خوردگی نیز افزایش می‌یابد. این لوله‌ها باتوجه‌به یکدست بودن و عدم وجود درز، محکم بوده و قیمت بالاتری نیز دارند. می‌توان در موارد گسترده از آن‌ها استفاده کرد.

مقاومت در مقابل خوردگی، اکسید آهن و زنگ‌زدگی و همین‌طور دوام و استحکام بالا از جمله مهم‌ترین دلایلی است که باعث شده این لوله در بازار پرفروش و پرکاربرد باشد. روش‌های جوش آن نیز می‌تواند بسته به نیاز و یا صرف هزینه و دامنه کاربرد گسترده باشد. البته که نمی‌توان گفت در تمامی شرایط کدام روش جوشکاری بهتر است. اما در هر می‌توان مقایسه‌هایی انجام داد تا بهترین گزینه بر حسب سفارش و نیاز مشتری انتخاب شود.

فرایند جوشکاری لوله مانیسمان چگونه است؟

در این بخش از مقاله می‌پردازیم به فرایند جوشکاری لوله مانیسمان که باید بر اساس اصول خاصی انجام شود. حساسیت کلیدی در مورد اتصالات به‌هم‌پیوسته با بهره‌گیری از زانویی‌ها است. همین‌طور این پروسه به دلیل وجود مقادیر متفاوت آلیاژی باید بادقت عمل فوق‌العاده بالایی انجام شود. لوله‌های استاندارد عملیات پیوند زدن و جوش دادن نسبتاً شبیه به همی دارند. می‌توانید از گازهای اکسیژن استفاده کنید که در بازار در دسترس هستند. برخلاف دیگر فلزات نمی‌توان از روش‌های جوش آرگون برای انجام آن استفاده کرد. در نتیجه پیشنهاد می‌کنیم که در این مورد بخش بعدی مقالات ما را مطالعه کنید.

جوشکاری لوله مانیسمان با شعله اکسی استیلن

جوشکاری اکسی استیلن که معمولاً به آن جوش گازی گفته می‌شود، فرایندی است که بر احتراق اکسیژن و استیلن متکی است. هنگامی که در یک مشعل دستی یا لوله دمنده با هم به نسبت صحیح مخلوط می‌شوند، شعله نسبتاً داغ با دمای حدود 3200 درجه سانتیگراد تولید می‌شود. عمل شیمیایی شعله اکسی استیلن را می‌توان با تغییر نسبت حجم اکسیژن به استیلن تنظیم کرد.

جوشکاری معمولاً با استفاده از تنظیم شعله خنثی انجام می‌شود که دارای مقادیر مساوی اکسیژن و استیلن است. شعله اکسیدکننده فقط با افزایش سرعت جریان اکسیژن به دست می‌آید درحالی‌که شعله کربورسازی با افزایش جریان استیلن دررابطه‌با جریان اکسیژن به دست می‌آید. ازآنجایی‌که فولاد در دمای بالاتر از 1500 درجه سانتیگراد ذوب می‌شود، از مخلوط اکسیژن و استیلن استفاده می‌شود؛ زیرا تنها ترکیب گاز با حرارت کافی برای جوشکاری فولاد است. بااین‌حال، گازهای دیگری مانند پروپان، هیدروژن و گاز زغال‌سنگ را می‌توان برای اتصال فلزات غیرآهنی با نقطه ذوب پایین‌تر و برای لحیم‌کاری و لحیم‌کاری نقره استفاده کرد.

پیشنهاد مطالعه: ویژگی و انواع لوله st52

تجهیزات مورد نیاز

تجهیزات اکسی استیلن قابل‌حمل و استفاده آسان است. این شامل گازهای اکسیژن و استیلن است که تحت‌فشار در سیلندرهای فولادی ذخیره می‌شوند. سیلندرها دارای رگولاتورها و شیلنگ‌های انعطاف‌پذیر هستند که به لوله دمنده منتهی می‌شوند. وسایل ایمنی با طراحی خاص مانند تله شعله بین شیلنگ‌ها و تنظیم‌کننده‌های سیلندر نصب می‌شوند. تله شعله از رسیدن شعله‌های ناشی از فلاش‌بک به سیلندرها جلوگیری می‌کند. علت اصلی فلاش‌بک‌ها عدم تمیزکردن شیلنگ‌ها و گرم‌شدن بیش از حد نازل لوله دمنده است. هنگام جوشکاری، اپراتور باید لباس محافظ و عینک‌های رنگی‌رنگی بپوشد. ازآنجایی‌که شعله کمتر از یک قوس است و UV بسیار کمی ساطع می‌شود، عینک‌های رنگی همه‌منظوره محافظت کافی را ارائه می‌دهند.

ویژگی عملیاتی فرایند جوشکاری لوله مانیسمان با اکسیژن

عملکرد شعله اکسی استیلن بر روی سطح ماده‌ای که قرار است جوش داده شود را می‌توان تنظیم کرد تا با تغییر جریان گاز، واکنشی نرم، خشن یا معمول ایجاد کند. البته محدودیت‌های عملی در مورد نوع شعله‌ای که می‌توان برای جوشکاری استفاده کرد وجود دارد. شعله شدید باعث دمیدن حوضچه جوش مذاب می‌شود، درحالی‌که شعله خیلی نرم در نزدیکی نقطه کاربرد پایدار نخواهد داشت؛ بنابراین لوله دمنده طوری طراحی شده است که اندازه‌های مختلف نازل مسی گردن قو را در خود جای دهد که امکان استفاده از شدت شعله صحیح را فراهم می‌کند.

جوشکاری قوس الکتریکی لوله‌ مانیسمان

جوشکاری قوس الکتریکی نوعی فرایند جوشکاری با استفاده از قوس الکتریکی برای ایجاد حرارت برای ذوب و اتصال فلزات است. منبع تغذیه با استفاده از جریان مستقیم (DC) یا متناوب (AC) یک قوس الکتریکی بین یک الکترود مصرفی یا غیرمصرفی و ماده پایه ایجاد می‌کند. جوشکاری قوس الکتریکی یک فرایند جوشکاری ذوبی است که برای اتصال فلزات استفاده می‌شود. یک قوس الکتریکی از منبع تغذیه AC یا DC گرمای شدیدی در حدود 6500 درجه فارنهایت ایجاد می‌کند که فلز را در محل اتصال بین دو قطعه کار ذوب می‌کند. قوس می‌تواند به‌صورت دستی یا مکانیکی در امتداد خط اتصال هدایت شود، درحالی‌که الکترود یا به‌سادگی جریان را حمل می‌کند یا جریان را هدایت می‌کند و هم‌زمان در حوضچه جوش ذوب می‌شود تا فلز پرکننده را به اتصال برساند.

این فرایند را می‌توان به دو نوع مختلف دسته‌بندی کرد: روش‌های الکترود مصرفی و غیرمصرفی.

برای مطالعه بیشتر: لوله Api چیست؟

جوشکاری با گاز بی‌اثر فلز (MIG) و جوشکاری با گاز فعال فلز (MAG)

همچنین به‌عنوان جوشکاری قوس فلزی گاز (GMAW) شناخته می‌شود، از یک گاز محافظ برای محافظت از فلزات پایه در برابر آلودگی استفاده می‌کند.

جوشکاری قوس فلزی محافظ (SMAW)

همچنین به‌عنوان جوشکاری قوس فلزی دستی (MMA یا MMAW) شناخته می‌شود، جوشکاری با قوس محافظ شار یا جوشکاری چوبی فرایندی است که در آن قوس بین میله فلزی (روکش شار الکترود) و قطعه کار، هم سطح میله و هم سطح قطعه کار ذوب می‌شود. برای تشکیل یک حوضچه جوش ذوب هم‌زمان پوشش شار روی میله باعث تشکیل گاز و سرباره می‌شود که حوضچه جوش را از جو اطراف محافظت می‌کند. این یک فرایند همه‌کاره ایده‌آل برای اتصال مواد آهنی و غیرآهنی با طیف وسیعی از ضخامت مواد در همه موقعیت‌ها است.

ازآنجایی‌که فلزات به اکسیژن و نیتروژن موجود در هوا هنگامی که توسط قوس در دمای بالا گرم می‌شوند واکنش شیمیایی نشان می‌دهند، از یک گاز محافظ یا سرباره برای به‌حداقل‌رساندن تماس فلز مذاب با هوا استفاده می‌شود. پس از سرد شدن، فلزات مذاب جامد می‌شوند و یک پیوند متالورژیکی تشکیل می‌دهند. البته فرایند جوشکاری لوله مانیسمان بر مبنای آرک باز هم به دسته‌بندی‌های بیشتری تقسیم می‌شود.  این روش حتی فرایند جوشکاری آب‌بندی نیز کاربرد دارد و حالات جوشکاری لوله را کاملاً درست رعایت می‌کند.

فرایند جوشکاری لوله مانیسمان با گاز بی‌اثر

جوشکاری با گاز بی‌اثر تنگستن (TIG) (که به آن جوش قوس تنگستن گاز یا GTAW نیز گفته می‌شود) شامل ایجاد قوس بین الکترود تنگستن غیرمصرفی و قطعه کار می‌شود. حوضچه جوش و الکترود توسط یک گاز بی‌اثر، معمولاً آرگون، محافظت می‌شود که از طریق یک فنجان گاز در انتهای مشعل جوشکاری تأمین می‌شود که الکترود در مرکز آن قرار دارد جوش به روش تیگ امروزه یکی از پراستفاده‌ترین و مهم‌ترین روش‌هایی است در دنیا برای این لوله‌ها و یا دیگر محصولات انجام می‌شود.

از جوش تیگ می‌توان برای جوشکاری با مواد پرکننده و صدالبته فرایند جوشکاری لوله مانیسمان نیز استفاده کرد که می‌توان آن را به‌صورت میله‌ای با دست مشابه جوش گازی اعمال کرد. در حال حاضر روش محبوب جوشکاری مکانیزه TIG برای کاربردهایی مانند اتصال لوله‌ها و لوله‌های جوش به صفحات انتهایی مبدل‌های حرارتی استفاده می‌شود (به فصل 15 مراجعه کنید). چنین ابزارهای جوشکاری خودکار می‌توانند بسیاری از ویژگی‌های پیشرفته از جمله تأمین مکانیزه سیم پرکننده را در خود جای دهند.

مزایای جوشکاری تیگ

مزایای اصلی فرایند TIG در عملیات جوشکاری لوله مانیسمان شامل: قوس پایدار و کنترل عالی نتیجه جوش است. کاربردهای مهم جوش فولاد ضدزنگ، فلزات سبک مانند آلیاژهای آلومینیوم و منیزیم و مس است. برای جوشکاری تمام مواد قابل جوش به‌غیراز سرب و روی مناسب است. با انواع اتصالات و در تمامی موقعیت‌های جوشکاری قابل‌استفاده است. بااین‌حال، جوشکاری TIG برای مواد نازک، از حدود 0.5 میلی‌متر تا حدود 3 میلی‌متر ضخامت مناسب است. از نظر بهره‌وری، جوشکاری TIG نمی‌تواند با روش‌هایی مانند جوش قوس کوتاه رقابت کند. در روش جوشکاری فلنج به لوله نیز می‌توان از آن استفاده کرد. جوشکاری لوله‌های فلزی گاز می‌تواند به چند روش محدود انجام شود. می‌توان برای جوشکاری لوله گوشت‌دار نیز از آن استفاده کرد.

بررسی ضخامت لوله مانیسمان در جوشکاری

رابطه بین ضخامت مواد، اندازه نازل لوله دمنده و سرعت جوش، در نمودار نشان‌داده‌شده است. هنگام انجام جوشکاری ذوبی، در صورت لزوم می‌توان فلز پرکننده را به شکل میله اضافه کرد. تکنیک‌های اصلی مورداستفاده در جوشکاری اکسی استیلن به سمت چپ، راست و تمام موقعیت به سمت راست هستند. اولی تقریباً به طور انحصاری استفاده می‌شود و برای جوشکاری لب‌به‌لب، فیله و اتصالات لبه در ضخامت ورق تا حدود 5 میلی‌متر مناسب است. تکنیک رو به راست برای جوشکاری در موقعیت صاف و افقی – عمودی روی ضخامت‌های بالای 5 میلی‌متر کاربرد پیدا می‌کند.

روش تمام موقعیت به سمت راست اصلاحی در تکنیک سمت راست است و برای جوشکاری ورق فولادی و به‌ویژه لوله‌کشی که در آن جوشکاری موضعی (عمودی و سربار) باید انجام شود، ایده‌آل است. تکنیک‌های سمت راست و تمام موقعیت به سمت راست جوشکار را قادر می‌سازد تا یک‌مهره نفوذ یکنواخت را با کنترل بیشتر روی حوضچه مذاب و فلز جوش به دست آورد. علاوه بر این، جوشکار دید واضحی از حوضچه جوش دارد و می‌تواند با آزادی کامل حرکت کار کند. این تکنیک‌ها بسیار ماهر هستند و کمتر از تکنیک مرسوم به سمت چپ استفاده می‌شوند.

نکاتی در مورد انجام صحیح فرآیند جوشکاری لوله مانیسمان

درصورتی‌که مایل به انجام صحیح پروسه جوشکاری لوله‌های مانیسمان هستید لازم است یک سری نکات پایه و کلیدی را رعایت کنید تا کل این مراحل بدون کم‌ترین نقص انجام شود. دقت کنید که به‌عنوان مرحله اول لازم است که محل جوش را به‌درستی تمیز کنید. به‌هیچ‌عنوان لوله‌ها در محیط خوردگی و گردوغبار قرار ندهید. همین‌طور این لوله نباید در محیط مواد خطرناک و آتش ساز جوش داده شود. این موضوع می‌تواند سبب بروز خطرات بزرگ و انفجار شود. همین‌طور به جهت انجام هرگونه پروسه جوش لوله‌ها لازم است که از ابزار و لوازم استاندارد استفاده شود. این لوازم شامل دستکش، کلاه و عینک خواهد بود. لوله‌های مانیسمان از جنس فولاد مرغوب ساخته می‌شوند و روی آن‌ها نیز دارای بافت فلزی است. طول عمر فوق‌العاده بالایی دارند و عملیات و فرایند جوشکاری لوله مانیسمان کمی سخت‌تر و پیچیده‌تر از دیگر روش‌ها است.

جمع‌بندی نهایی

لوله‌های مانیسمان در حال حاضر یکی از محبوب‌ترین و پرفروش‌ترین متریال‌های انتقال خطوط گاز در بازار هستند که عملیات جوشکاری روی آن‌ها به‌مراتب به شکل تخصصی‌تری انجام می‌گردد. این لوله‌ها قیمت نسبتاً بالایی دارند و ازآنجایی‌که در پروسه‌های حساس مورداستفاده قرار می‌گیرند در نتیجه باید بادقت عمل بالا به هم متصل شوند. جوشکاری با شعله‌های مخصوص اکسی استیلن یکی از پراستفاده‌ترین روش‌ها برای انجام این کار است. گازهای اکسیژن معمولاً بهترین عملکرد را روی این محصول خواهند داشت.

همین‌طور جوشکاری این‌چنینی نیاز به الکتریسیته نیز ندارد. البته روش‌های جوشکاری قوس الکتریکی و گاز بی‌اثر نیز از جمله مواردی هستند که در این عملیات استفاده می‌شوند. فرایند جوشکاری لوله مانیسمان در دنیا توسط یک سری مراکز تخصصی انجام می‌شود. صرف‌نظر از این که این پروسه بر مبنای کدام روش انجام خواهد شد. لازم است که گیره مناسب برای نصب و ساخت آن نیز انتخاب شود. درصورتی‌که مایل به کسب اطلاعات بیشتر در مورد لوله مانیسمان هستید، می‌توانید مقاله ما دراین‌خصوص را مطالعه فرمایید. این لوله‌ها عموماً در نمونه‌های وارداتی در بازار ایران عرضه می‌شوند.