لوله مانیسمان یا لوله بدون درز چیست؟

لوله‌های بدون درز مانیسمان به دلیل استحکام و موارد استفاده متنوعی که دارند، نقش مهمی را در صنایع مختلف ایفا می‌کنند. در ایران، این لوله‌ها به عنصری ضروری در بخش‌هایی مانند نفت و گاز، پتروشیمی و ساخت‌و‌ساز تبدیل شده‌اند. در این مقاله به بررسی دقیق لوله‌های بدون درز، ویژگی‌های آن‌ها، فرآیند ساخت و اهمیتشان در بازار ایران می‌پردازیم. 

لوله های بدون درز (مانیسمان) چیست؟

برای شروع، بیایید به این سوال بپردازیم که لوله بدون درز مانیسمان چیست؟ لوله‌های بدون درز، که به آن لوله مانیسمان هم گفته می‌شود، نوعی لوله‌ استوانه‌ای شکل و فولادی هستند که بدون هیچ درز یا جوش ساخته می‌شوند. این ساختار یکپارچه، باعث استحکام و مقاومت بالاتر آن‌ها در برابر فشار شده و آن‌ها را برای کاربردهای پرفشار ایده‌آل می‌سازد. سابقه استفاده از لوله‌های بدون درز مانیسمان به قرن نوزدهم برمی‌گردد، زمانی که برادران مانیسمان در آلمان اولین فرآیند تولید لوله‌های فولادی بدون درز را توسعه دادند. با گذشت سال‌ها، پیشرفت‌های فناوری، فرآیند تولید را بهبود بخشیده و منجر به تولید لوله‌های بسیار باکیفیت‌تری شده که استانداردهای سختگیرانه صنعتی را برآورده می‌کنند.

ویژگی‌ لوله های مانیسمان

• استحکام و دوام

لوله‌های بدون درز مانیسمان به دلیل استحکام و دوام فوق‌العاده‌شان شناخته می شوند. در لوله‌های عادی، بخش جوشکاری شده استقامت کمتری داشته و ضعیف‌ترین بخش است. بنابراین، نبود درز جوش، ضعیف‌ترین نقطه لوله را از بین می‌برد و به آن امکان می‌دهد تا فشار و تنش‌های بالا را تحمل کند. این ویژگی، لوله‌های مانیسمان (بدون درز) را برای کاربردهایی که نیازمند عملکرد قابل اعتماد در شرایط سخت هستند، ایده‌آل می‌کند.

• مقاومت در برابر خوردگی

لوله‌های بدون درز مقاومت عالی در برابر خوردگی از خود نشان می‌دهند که برای استفاده در محیط‌هایی که در معرض مواد خورنده قرار دارند، ضروری است. این مقاومت، عمر مفید لوله‌ها را افزایش می‌دهد و هزینه‌های نگهداری را کاهش می‌دهد.

• مقاومت حرارتی

یکی از اصلی‌ترین ویژگی های لوله بدون درز مانیسمان، توانایی تحمل دماهای بالا بدون تغییر شکل یا از دست دادن استحکام است که مزیت قابل توجهی محسوب می‌شود. این ویژگی، آن‌ها را برای کاربردهایی در صنایعی مانند تولید برق و پتروشیمی، که لوله‌ها در معرض دماهای بالا قرار می‌گیرند، مناسب می‌سازد.

مشخصات فنی لوله های بدون درز مانیسمان

1. ابعاد و اندازه لوله بدون درز

لوله‌ های مانیسمان در ابعاد و اندازه‌های مختلفی تولید می‌شوند تا نیازهای صنعتی گوناگون را برآورده سازند. قطر خارجی، ضخامت دیواره و طول لوله می‌تواند به طور قابل توجهی تغییر کند و انعطاف‌پذیری بالایی را در کاربرد آن‌ها ایجاد کند. 

از لحاظ قطر خارجی، این لوله‌ها در اندازه‌های مختلفی می‌توانند تولید شوند. با این حال، قطرهای نیم اینچ تا ۶ اینچ بیشترین کاربرد را داشته و استفاده از آن‌ها متداول‌تر است. ضخامت دیواره نیز عموماً در تناسب با قطر خارجی است؛ در این بخش عموماً اعدادی بین ۲.۹ میلی‌متر تا نزدیک به ۳۰ میلی‌متر رواج بیشتری دارد. طول لوله‌های بدون درز مانیسمان نیز عموماً همانند سایر لوله‌ها،‌ ۶ متر است. با این حال، امکان تولید لوله بدون درز با قطر، ضخامت و عرض‌های سفارشی هم وجود دارد.  

2. مواد سازنده لوله بدون درز مانیسمان

لوله‌های بدون درز معمولاً از انواع فولاد باکیفیت مانند فولاد کربنی، فولاد آلیاژی و فولاد ضدزنگ ساخته می‌شوند. هر نوع ماده دارای خواص ویژه‌ای است که آن را برای کاربردهای خاصی مناسب می‌کند.

3. تحمل فشار لوله های مانیسمان

تحمل فشار یک لوله بدون درز، حداکثر فشاری است که می‌تواند بدون خرابی تحمل کند. این درجه‌بندی برای اطمینان از ایمنی و عملکرد قابل اعتماد سیستم‌های لوله‌کشی در محیط‌های پر فشار بسیار مهم است. مقدار فشار قابل تحمل توسط لوله به قطر و ضخامت و مواد سازنده لوله بستگی دارد. این ویژگی عموماً در جدول استاندارد لوله درج می‌شود.

4. استانداردها و گواهینامه‌های لوله بدون درز مانیسمان

استانداردهای مختلفی برای تولید این لوله‌ها وجود دارد که مهم‌ترین آنها شامل استانداردهای API ،ASTM ،ASME و DIN می‌شوند. این استانداردها، مشخصات دقیق برای ابعاد و تحمل فشار لوله‌های بدون درز را بررسی کرده و کیفیت مطلوب و یکپارچگی ساختاری این لوله‌ها را تضمین می‌کنند.

• ASTM

استاندارد ASTM که مخفف American Society for Testing and Materials است، شامل مشخصات و ترکیبات مواد و تست‌های مختلفی می‌شود که تضمین می‌کند لوله‌ها توانایی تحمل شرایط سخت را داشته باشند. استانداردهای مهمی مانند ASTM A53 و ASTM A106 تحت این دسته قرار می‌گیرند. در این میان، استانداردهای ASTM A53 و ASTM A106 اهمیت بیشتری دارند.

• API

استاندارد API مخفف American Petroleum Institute است و به طور خاص برای صنایع نفت و گاز طراحی شده است و معیارهای سختگیرانه‌ای برای تحمل فشار و دما دارد.

• ASME

استاندارد ASME مخفف American Society of Mechanical Engineers بوده بیشتر بر روی ساخت و طراحی تجهیزات تحت فشار متمرکز است.بنابراین، طبعاً لوله‌های بدون درز یا همان مانیسمان را هم در بر گرفته و آن‌ها را با توجه به معیارهای دقیق دما و فشار طبقه‌بندی می‌کند. استفاده از این استاندارد در صنایع مختلف نفت، گاز و پتروشیمی ضروری است.

• DIN

استاندارد DIN، مخفف Deutsches Institut für Normung بوده و مجموعه‌ای از استانداردهای آلمانی است که در اتحادیه اروپا نیز کاربرد دارند. این استاندارد شامل طیف وسیعی از لوله‌ها است که در اتحادیه اروپا استفاده می‌شوند و استانداردهای مربوط به ابعاد و تحمل فشار لوله‌های بدون درز را هم در بر می‌گیرد.

کاربردهای لوله های مانیسمان (بدون درز)

با توجه به ویژگی‌ها و مزایای ارائه شده توسط لوله‌های بدون درز یا همان مانیسمان، آن‌ها در بخش‌های مختلف صنعتی و حتی غیرصنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در این بخش، برخی از موارد استفاده از این لوله‌ها را مرور می‌‌کنیم.

• صنعت نفت و گاز

لوله‌های بدون درز به طور گسترده در صنعت نفت و گاز برای عملیات حفاری، حمل و نقل و پالایش استفاده می‌شوند. توانایی آن‌ها در تحمل فشار و دمای بالا، آن‌ها را تبدیل به یکی از بهترین انتخاب‌ها برای این کاربردها کرده است.

• صنعت شیمیایی

در صنعت شیمیایی، از لوله‌های بدون درز برای انتقال مواد خورنده استفاده می‌شود. مقاومت عالی آن‌ها در برابر خوردگی، ایمنی و امکان یکپارچگی سیستم‌های لوله‌کشی را تضمین می‌کند.

• تولید برق

لوله‌های بدون درز مانیسمان در نیروگاه‌ها نیز به کار می‌روند. در بخش‌هایی که نیاز به به‌کارگیری لوله در دمای بالا است، لوله‌های مانیسمان مورد توجه قرار می‌گیرند. برای مثال، آن‌ها در دیگ‌های بخار و مبدل‌های حرارتی استفاده می‌شوند. مقاومت حرارتی و دوام بالا، آن‌ها را تبدیل به انتخاب مناسبی برای این شرایط سخت کرده است.

• صنعت خودرو

در صنعت خودرو، از لوله‌های بدون درز برای قطعات دقیق مانند سیستم‌های سوخت‌رسانی انژکتوری و سیلندرهای هیدرولیک استفاده می‌شود. استحکام بالا و دقت ابعادی آن‌ها برای این کاربردها ضروری است.

این موارد تنها بخشی از کاربردها و موارد استفاده از لوله‌های بدون درز یا همان مانیسمان هستند. در هر جایی که به مقاومت و استحکام بسیار بالا، مقاومت در برابر خوردگی و دمای بالا نیاز باشد، این لوله‌ها کاربرد دارند.

مزایای استفاده از لوله بدون درز مانیسمان

لوله‌های بدون درز مانیسمان به دلیل استحکام ویژه و مقاومت عالی در برابر سایش و خوردگی، در بلند مدت بسیار قابل اعتماد هستند. بنابراین، هنگام استفاده از لوله‌های مانیسمان نیازی به تعویض و نگهداری‌های مکرر نخواهیم داشت و همین موضوع می‌تواند باعث ایجاد صرفه‌جویی‌های چشمگیر در هزینه‌ها شود. 

• بازدهی در انتقال سیالات

سطح داخلی صاف لوله‌های مانیسمان، میزان اصطکاک را کاهش داده و باعث بهبود بازدهی در انتقال سیالات می‌شود. این امر به ویژه در کاربردهایی که به سرعت بالای جریان نیاز دارند، اهمیت ویژه‌ای پیدا می‌کند.

• ایمنی بیشتر

عدم وجود خط جوش، که ضعیف‌ترین نقطه در لوله است، خطر نشتی و خرابی را کاهش می‌دهد. این ویژگی موجب افزایش ایمنی سیستم‌های لوله‌کشی، به خصوص در کاربردهای فشار بالا می‌شود. در واقع، زمانی که یک لوله تحت فشار بالا قرار گیرد، اولین بخشی که شروع به فرسایش و خراب شدن می‌کند،‌ درزِ جوش‌خورده است.

• تحمل فشار و دمای بالا

لوله‌های بدون درز قادر به تحمل فشار و دمای بالا هستند و همین ویژگی آن‌ها را برای کاربردهای حیاتی در صنایع نفت و گاز، تولید برق و پتروشیمی مناسب می‌سازد.

• یکنواختی و ثبات

فرآیند تولید لوله‌های مانیسمان، یکنواختی، ثبات و تلرانس ناچیز ابعاد و خواص مکانیکی آن‌ها را تضمین می‌کند. این ویژگی برای کاربردهایی که به تلرانس‌های دقیق و عملکرد خاص نیاز دارند، بسیار مهم است.

محدودیت‌ و معایب لوله های مانیسمان

علیرغم مزایای یاد شده، لوله‌های بدون درز یا مانیسمان عاری از عیب و محدودیت هم نیستند. برخی از معایب آن‌ها شامل موارد زیر می‌شود:

• قیمت بالا

به دلیل فرآیند تولید پیچیده‌تر، قیمت لوله مانیسمان عموماً نسبت به لوله‌های جوشی گران‌تر است. این موضوع یک چالش جدی برای پروژه‌هایی محسوب می‌شود که محدودیت‌های خاصی را در بودجه‌بندی تجربه می‌کنند. 

• محدوده اندازه

فرآیند تولید لوله‌های بدون درز باعث می‌شود تولید آن‌ها در هر ابعاد و اندازه‌ای به راحتی ممکن نباشد. این در حالی است که چنین محدودیتی در لوله‌های درزدار بسیار کمتر بوده و تقریباً احساس نمی‌شود. این موضوع می‌تواند برای کاربردهایی که نیازمند لوله‌های با قطر زیاد هستند، یک نقطه ضعف باشد.

• زمان تحویل طولانی‌تر

فرآیند تولید لوله‌های بدون درز نسبت به لوله‌های جوشی طولانی و زمان‌گیرتر است. بنابراین، زمان تحویل لوله مانیسمان عموماً طولانی‌تر می‌شود. بنابراین، اگر پروژه شما زمان‌بندی فشرده‌ای دارد، این موضوع می‌تواند یک محدودیت باشد. البته، این موضوع بیشتر برای پروژه‌های عظیم محدودیت محسوب می‌شود، چراکه مقدار مصرف عادی عموماً در بازار عرضه شده و به صورت آماده قابل دسترس است. 

آشنایی با روش تولید لوله های بدون درز مانیسمان

لوله‌های بدون درز، که با نام لوله‌های مانیسمان هم شناخته می‌شوند، به دلیل استحکام و توانایی تحمل فشار بالا بدون ترکیدن، در صنایع مختلف بسیار ارزشمند و کارآمد است. فرآیند ساخت لوله بدون درز پیچیده بوده و شامل چند مرحله کلیدی برای تبدیل شمش‌های خام به لوله‌های نهایی می‌شود. در این بخش، این فرآیند را به صورت گام به گام بررسی می‌کنیم:

1. برش شمش: فرآیند با بریدن بیلت فولادی خام به طول دلخواه شروع می‌شود. این بیلت معمولا شکل مربعی یا مستطیلی دارند و به عنوان ماده اولیه اصلی برای تولید لوله‌های بدون درز مورد استفاده قرار می‌گیرند. برش باعث می‌شود تا طول همه بیلت یکدست شود که برای مراحل بعدی اهمیت زیادی دارد.

۲. پیش‌گرمایش (گرم کردن اولیه شمش‌ها): بعد از بریدن، بیلت‌ها در کوره تا دمای بالایی گرم می‌شوند. پیش‌گرمایش باعث نرم شدن فولاد شده و شکل‌دهی به آن را در مراحل بعدی آسان‌تر می‌کند. انجام این مرحله برای اطمینان از سوراخ‌کاری و شکل‌دهی موثر به بیلت ضروری است.

۳. سوراخکاری (ایجاد سوراخ در شمش‌ها): بیلت‌های پیش‌گرم شده، در این مرحله تحت عملیات سوراخ‌کاری قرار می‌گیرند. در این مرحله، بیلت وارد دستگاه سوراخ‌کاری می‌شود و در آنجا فشرده شده و سوراخی در مرکز آن‌ها ایجاد می‌شود. این فرآیند سوراخکاری، بیلت توپر را به یک پوسته توخالی تبدیل می‌کند و مرحله اولیه شکل‌گیری لوله را رقم می‌زند. برای آشنایی با ویژگی‌های کلیدی یک لوله، مقاله‌ی «لوله چیست» را مطالعه کنید.

۴. کشش و همگن سازی: در این مرحله، ابتدا بیلت‌های سوراخ شده را با استفاده از دستگاهی به نام «النگاتور» کشیده و همگن می‌کنند. این دستگاه پوسته توخالی را کشیده و طول آن را افزایش می‌دهد و در عین حال ضخامت دیواره آن را کاهش می‌دهد. کشش کمک می‌کند که بیلت‌ها به ضخامت یکنواختی در بخش دیواره‌ها دست پیدا کنند و باعث ثبات در محصول نهایی می‌شود.

۵. سمبه کاری: پوسته توخالی کشیده شده سپس در دستگاه سمبه کاری فرآیند بیشتری را طی می‌کند. یک سمبه (میلگرد استوانه‌ای بلند) داخل پوسته توخالی قرار داده شده و پوسته از میان چندین غلتک عبور می‌کند. این غلتک‌ها پوسته را بیشتر کشیده و شکل می‌دهند تا به یک لوله بدون درز تبدیل شود. سمبه باعث ایجاد قطر داخلی صاف و یکنواخت می شود. این یعنی سمبه نقش یک قالب داخلی را ایفا می‌کند.

۶. تاب گیری: پس از فرآیند سمبه‌کاری، لوله ممکن است دچار برخی خمیدگی‌ها و تغییر شکل‌ها شود. برای اصلاح این مشکل، لوله تحت فرآیند دیگری به نام تاب گیری قرار می‌گیرد. این فرایند لوله اطمینان می‌دهد که لوله کاملاً تراز و عاری از هرگونه خمیدگی یا ناهمواری باشد.

۷. جدا سازی سمبه: پس از آماده شدن لوله، سمبه‌ای که در فرآیند سمبه کاری استفاده شده بود، خارج می‌شود. این مرحله بسیار مهم است زیرا سمبه باید بدون آسیب رساندن به سطح داخلی لوله جدا شود. برای خارج کردن دقیق سمبه، عموماً از تجهیزات خاصی استفاده می شود.

۸. کالیبره کردن و شکل دهی نهایی: در مرحله بعد، لوله برای دستیابی به ابعاد نهایی از میان قالب‌های سایزینگ عبور می‌کند. قالب‌های سایزینگ به کاهش قطر و ضخامت دیواره لوله تا اندازه‌های مشخص شده کمک می‌کنند. این مرحله باعث می‌شود که لوله با استانداردها و مشخصات مورد نیاز مطابقت پیدا کند.

۹. کشش نهایی و تنظیم طول: در صورت لزوم، لوله مجدداً تحت فرآیند کشش قرار می‌گیرد تا طول آن تنظیم شده و مطابق با مشخصات نهایی مورد نظر باشد. در این مرحله،‌ تقریبا به مرحله پایانی می‌رسیم و لوله به ابعاد نهایی رسیده برای آخرین مراحل تولید آماده است.

۱۰. خنک کاری: پس از سایزینگ و کشش، لوله باید تا دمای اتاق خنک شود. این کار معمولاً با استفاده از یک فرآیند خنک سازی کنترل شده انجام می‌شود که در آن لوله از روی تخت خنک کننده عبور داده می‌شود. به‌کارگیری فرآیند خنک سازی مناسب، هرگونه تنش داخلی ایجاد شده در مراحل قبل را برطرف کرده و خواص مکانیکی لوله را حفظ می‌کند.

۱۱. عملیات نهایی: مرحله نهایی شامل چندین عملیات تکمیلی برای آماده سازی لوله برای تحویل و استفاده می‌شود:

• اندازه گیری: اطمینان از مطابقت ابعاد لوله با الزامات مشخص شده.
• آزمایش: انجام آزمایش‌های مختلف مانند تست فشار برای اطمینان از کیفیت و سلامت لوله.
• کج بری: ایجاد لبه‌های مورب در انتهای لوله برای سهولت در جوشکاری و اتصال.
• پولیش کاری و صیقل دادن: صیقل دادن سطح برای از بین بردن هرگونه نقص و بهبود ظاهر لوله.
• بسته بندی: در نهایت، لوله‌ها برای حمل و نقل و نگهداری بسته‌بندی می‌شوند.

جمع بندی

لوله‌های بدون درز یا همان لوله های مانیسمان به دلیل استحکام، دوام و کاربردهای متنوعی که دارند، تبدیل به یکی از اصلی‌ترین اجزاء در صنایع مختلف شده‌اند. فرآیند تولید خاص و ویژه این لوله‌ها،‌ ویژگی‌های منحصر به فردی به آن‌ها اضافه کرده است. در این مقاله، همه‌چیز درباره لوله بدون درز را بررسی کردیم. این موارد شامل آشنایی اجمالی با این محصول، شناخت ویژگی‌ها،‌ بررسی مزایا و معایب، آشنایی با روش تولید و بسیاری موارد دیگه می‌شود. آشنایی با ویژگی‌ها، کاربردها و اطلاعات این‌چنینی، به شما کمک می‌کند تا در پروژه‌های مختلف تصمیمات آگاهانه‌ای اتخاذ نمایید. لازم به ذکر است که اگر قصد تهیه این محصول را دارید باید راه و روش تشخیص لوله مانیسمان اصلی از فرعی را بدانید که در مقاله ای جداگانه به صورت کامل به آن پرداخته ایم.

• لوله بدون درز چیست؟

  لوله بدون درز نوعی استوانه‌ای فولادی توخالی است که بدون هیچ درز یا جوش ساخته می‌شوند. این شیوه تولید باعث می‌شود استحکام و مقاومت بالایی در برابر فشار داشته باشند.

• فرق لوله بدون درز یا مانیسمان چیست؟

  لوله بدون درز به لوله‌ای گفته می‌شود که بدون هیچ درز یا جوش ساخته شده باشد. مانیسمان هم فرآیندی است که از آن برای تولید چنین لوله‌ای استفاده می‌شود. بنابراین، این دو تفاوتی با یکدیگر ندارند.

• لوله‌های بدون درز چگونه ساخته می‌شوند؟

  برای ساخت لوله بدون درز از یک بلیت فولادی توپر استفاده می‌شود. این بلیت سپس سوراخ شده و بدون هیچ درزی به شکل لوله درمی‌آید.

• تحمل فشار لوله‌های بدون درز چگونه تعیین می‌شود؟

  میزان تحمل فشار در لوله بدون درز به قطر، ضخامت و مواد تشکیل دهنده و سازنده‌ی لوله بستگی دارد. این موارد عموماً در جدول استاندارد لوله درج می‌شوند.

• لوله‌های بدون درز چه محدودیت‌هایی دارند؟

  قیمت بالاتر، محدودیت در اندازه، و زمان تحویل طولانی‌تر به‌عنوان اصلی‌ترین چالش‌های این لوله‌ها شناخته می‌شوند.