لوله مانیسمان

با مدرنیزه شدن صنعت و استفاده از لوله‌ها در دما و فشار های متنوع، این سه استاندارد دیگر پاسخگوی نیاز بازار نبودند. این مسئله موجب به وجود آمدن مفهوم “شماره رده” شد، که ترکیبیست از ضخامت دیواره لوله و قطر آن.

امروزه اندازه لوله تنها با 2 عدد تعریف می‌شود که شامل:

1. کالیبر لوله/ قطر اسمی.
2. رده لوله؛ که چیزی جز ضخامت دیواره آن نیست.

اندازه اسمی لوله مانیسمان چیست؟

اندازه اسمی لوله (NPS) عددیست که اندازه لوله با آن تعریف می‌شود. برای مثال هنگامی که می‌گویید لوله 6”، 6” اندازه اسمی آن لوله است. همچنین به اندازه لوله نیز بستگی دارد. برای لوله‌هایی با اندازه اسمی 14” و بالاتر، قطر خارجی با اندازه اسمی لوله برابر است. برای درک این مفهوم باید با فرآیند ساخت لوله مانیسمان آشنایی داشته باشید.

در لوله‌هایی با اندازه اسمی 8/1 (DN 6)  تا 12 (DN 300)، اندازه قطر خارجی ثابت است. بنابراین هرگونه افزایش ضخامت دیواره لوله برابرست با کاهش اندازه قطر داخلی (ID) آن و این قطر داخلی تقریباٌ برابر اندازه اسمی لوله است.

در لوله‌هایی با اندازه اسمی 14” و بالاتر، قطر خارجی با اندازه اسمی لوله متناظر است. با مطالعه مثال زیر، درک این مفهوم برای شما ساده‌تر خواهد شد.

قطر خارجی به اینچ	قطر خارجی به میلی‌متر	ضخامت به اینچ	ضخامت به میلی‌متر	قطر داخلی به اینچ	قطر داخلی به میلی‌متر
برای لوله رده 40 با اندازه اسمی 2
2.375	60.3	0.154	3.91	2.067	52.5
برای لوله رده 40 با اندازه اسمی 14
14	350	0.438	11.13	13.124	333.3

در جدول بالا می‌بینید که در لوله اندازه اسمی 2، قطر داخلی تقریباً با اندازه اسمی لوله برابر است. و در لوله اندازه اسمی 14، قطر خارجی با اندازه اسمی لوله برابر است.

شما به سادگی می‌توانید ابعاد را از اینچ به میلی‌متر تبدیل کنید؛ فقط کافیست عدد را در 25.4 ضرب کنید و حاصل را به شیوه زیر گِرد کنید:

1. قطر خارجی 16 به بالا به نزدیک‌ترین 1 میلی‌متر گرد می‌شود.
2. قطر خارجی 16 و کمتر یه نزدیک‌ترین 0.1 میلی‌متر گرد می‌شود.
3. ضخامت دیواره به نزدیک‌ترین 0.1 میلی‌متر گرد می‌شود.

کالیبر اسمی لوله مانیسمان (NB) چیست؟

اندازه اسمی لوله معمولاً به کالیبر اسمی اشاره دارد. بدین‌ترتیب اندازه اسمی تفاوتی با کالیبر اسمی لوله ندارد. کالیبر اسمی یک اصطلاح آمریکایی برای تعیین ابعاد لوله است. همچنین مشاهده شده است که وقتی ابعاد لوله با میلی‌متر (قطر اسمی) نشان داده شده است، مردم ترجیح می‌دهند از این اصطلاح استفاده کنند. پس هنگامی که یک نفر می‌گوید لوله کالیبر 25 یا کالیبر 50، منظورش همان قطر اسمی آن است.

قطر اسمی لوله مانیسمان (DN) چیست؟

قطر اسمی (DN) مقیاس بین‌المللی اندازه لوله است که توسط SI یا سیستم متریک طراحی شده است. قطر اسمی همچنین جایگزین اندازه اسمی در اروپاست. باید در نظر داشت که اندازه لوله در قطر اسمی به شکل متفاوتی با اندازه اسمی نشان داده می‌شود. برای مثال به لوله 2”، DN 50 می‌گویند. برای تبدیل اندازه اسمی لوله به قطر اسمی فقط کافیست آن را در 25 ضرب کنید. جدول زیر این مسئله را برای شما روشن‌تر خواهد کرد:

اندازه اسمی	قطر اسمی	اندازه اسمی	قطر اسمی
(اینچ) NPS	(میلی‌متر) DN	(اینچ) NPS	(میلی‌متر) DN
1/8	6	20	500
1/4	8	22	550
3/8	10	24	600
1/2	15	26	650
3/4	20	28	700
1	25	30	750
1 ¼	32	32	800
1 ½	40	36	900
2	50	40	1000
2 ½	65	42	1050
3	80	44	1100
3 ½	90	48	1200
4	100	52	1300
5	125	56	1400
6	150	60	1500
8	200	64	1600
10	250	68	1700
12	300	72	1800
14	350	76	1900
16	400	80	2000
18	450	بر اساس ASME B36.10

همانطور که در جدول بالا مشاهده کردید، در ابتدا اندازه لوله 4/1 واحد افزایش یافت، سپس 2/1، و سپس 1”. از 6” تا 42” اندازه‌ها 2” واحد افزایش دارند و پس از آن 4” واحد.

رده لوله مانیسمان چیست؟

رده لوله نمایانگر ضخامت آن است. کمیته ASME برای آسان شدن سفارش لوله، رده لوله را با استفاده از نسخه تغییر یافته فرمول بارلو پدید آورد.

تعریف شماره رده: شماره رده ارزش تقریبی 1000 x P/S را نشان می‌دهد. P به معنای فشار اجرایی، و S به معنای فشار مجاز است و هر دو با مقیاس پوند بر اینچ مربع  محاسبه می‌شوند.

می‌توانید فرمول محاسباتی رده لوله را در بخش پایین مشاهده کنید:

شماره رده = P/S

• P = فشار اجرایی
• S = فشار مجاز

آیا اکنون می‌توانید بگویید لوله رده 40 ضخیم‌تر است یا لوله رده 80؟

لوله رده 80 ضخیم‌تر است. به فرمول بالا نگاه کنید. فشار مجاز لوله در دمای مورد نظر ثابت است. پس با افزایش فشار اجرایی، شماره رده (که نمایانگر ضخامت لوله است) نیز افزایش می‌یابد.

قیمت لوله مانیسمان فولادی از لوله کربنی بسیار بالاتر است. با مقاومت در برابر خوردگی، استفاده از آلیاژ سخت پیشرفته و بدنه بدون جوش، با رضایت تمام از لوله مانیسمان فولادی استفاده کنید و دیگر نگران استهلاک پیش از موعد لوله نباشید.

رده لوله استاندارد ASME B36.10 و B36.19

برای فولاد کربنی و لوله آهنی ASME B36.10	5, 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 120, 140, 160, STD, XS, XXS
برای لوله فولادی ضدزنگ ASME B36.19	5S, 10S, 40S, 80S
STD (استاندارد) و رده 40 تا اندازه اسمی 10 (DN 250) ضخامتی یکسان دارند
در اندازه اسمی 10 به بالا، STD ضخامتی 8/3 اینچی (9.53 میلی‌متر) دارد
XS در اندازه‌های اسمی تا 8 (DN 200)، ضخامتی برابر رده 80 دارد.
در اندازه‌های اسمی بالای 8، XS ضخامتی ½” اینچی (12.5 میلی‌متر) دارد.

قطر خارجی اندازه قطر اسمی

قطر اسمی به اینچ	قطر خارجی اندازه اسمی به اینچ	قطر اسمی به میلی‌متر	قطر خارجی اندازه اسمی به میلی‌متر
1/8	10.3	6	10.3
¼	13.7	8	13.7
3/8	17.1	10	17.1
½	21.3	15	21.3
¾	26.7	20	26.7
1	33.4	25	33.4
1.25	42.2	32	42.2
1.5	48.3	40	48.3
2	60.3	50	60.3
2.5	73	65	73
3	88.9	80	88.9
3.5	101.6	90	101.6
4	114.3	100	114.3
5	141.3	125	141.3
6	168.3	150	168.3
8	219.1	200	219.1
10	273.1	250	273.1
12	323.8	300	323.8
14	14	350	355.6
16	16	400	406.4
18	18	450	457
20	20	500	508
22	22	550	559
24	24	600	610
26	26	650	660
28	28	700	711
30	30	750	762
32	32	800	813
34	34	850	864
36	36	900	914
38	38	950	965
40	40	1000	1016
42	42	1050	1067
44	44	1100	1118
46	46	1150	1168
48	48	1200	121

با استفاده از قطر خارجی و ضخامت دیواره، از طریق فرمول زیر می‌توانید اندازه قطر داخلی را به دست آورید:

قطر داخلی لوله = ](ضخامت دیواره لوله × 2) – قطر خارجی لوله[

ظرفیت ابعاد لوله مانیسمان فولادی و کربنی طبق اندازه‌ها و رده‌های ASTM A530/A530M-12 و ASTM A999/A999M-15

ظرفیت ابعاد رایج در ASTM A530 لیست شده‌اند. هرچند هر محصولی مشخصات مربوط به خودش را دارد و وقتی با آن مشخصات ساخته می‎شود نسبت به A530 برتری می‌یابد.

توضیحات	اندازه	بالای	زیر
وزن	اندازه اسمی 12 (DN 300) و پایین‌تر	10%	3.50%
وزن	اندازه اسمی 14 (DN 350) و بالاتر	10%	5%
ضخامت دیواره
لوله مانیسمان و لوله درزدار	1/8 تا 2.5،  تمام نسبت‌های  t/D ratios	20.00%	12.50%
	3 تا 18، 5% بالای t/D	22.50%	12.50%
	3تا 18،  t/D > 5 %	15.00%	12.50%
	20 و بزرگ‌تر، درزدار،t/D  تمام نسبت‌ها	17.50%	12.50%
	20 و بزرگ‌تر، مانیسمان، t/D > 5 %	22.50%	12.50%
	20 و بزرگ‌تر، مانیسمان، t/D > 5 %	15.00%	12.50%
لوله فورج شده و لوله سوراخ‌کاری شده		1/8  اینچ (3.2 میلی‌متر)	هیچ
لوله چدنی		1/6 اینچ (1.6 میلی‌متر)	هیچ
قطر داخلی لوله چدنی		هیچ	1/16 اینچ (1.6 میلی‌متر)
قطر خارجی
قطر خارجی	1/8 تا 11/2	1/64 اینچ (0.4 میلی‌متر)	1/32 اینچ (0.8 میلی‌متر)
	بالای 1.5 تا 4	1/32 اینچ (0.8 میلی‌متر)	1/32 اینچ (0.8 میلی‌متر)
	بالای 4 تا 8	1/6 اینچ (1.6 میلی‌متر)	1/32 اینچ (0.8 میلی‌متر)
	بالای 8 تا 18	3/32 in. (2.4mm)	1/32 اینچ (0.8 میلی‌متر)
	بالای 18 تا 26	1/8  اینچ (3.2 میلی‌متر)	1/32 اینچ (0.8 میلی‌متر)
	بالای 26 تا 34	5/32 اینچ (4 میلی‌متر)	1/32 اینچ (0.8 میلی‌متر)
	بالای 34	3/8 اینچ (4.8 میلی‌متر)	1/32 اینچ (0.8 میلی‌متر)

کارخانه مانیسمان یکی از تولید کنندگان پیشرو و مطرح دنیا در زمینه ساخت انواع لوله‌های بدون درز می‌باشد. لوله فلزی مانیسمان ضد زنگ، لوله مانیسمان فولادی بدون درز، لوله‌ها و تیوب‌هایی که از آلیاژهای بر پایه نیکل ساخته می‌شوند همگی از محصولات این شرکت معتبر می‌باشند. شرکت لوله مانیسمان یکی از بزرگترین تولید کنندگان در این عرصه می‌باشد که تاریخی 125 ساله دارد و زمانی که به عقب بازگردیم شاهد خواهیم بود این شرکت مخترع تیوب‌های فولادی ضد زنگ بدون درز بوده است. پترو ایلیا انرژی در این مقاله به معرفی لوله مانیسمان می‌پردازد.

تولید صنعتی لوله‌های فولادی بدون درز به زمان اختراع این لوله‌ها توسط برادران مانیسمان (Mannesmann) در سال 1885 باز می‌گردد. اختراع آن‌ها انقلابی در صنعت تولید لوله، مهندسی مکانیک و ساخت وسیله نقلیه محسوب می‌شود به طوری که امروزه لوله مانیسمان به عنوان با کیفیت‌ترین لوله و تیوب در سطح دنیا مطرح است و مفهوم لوله بدون درز و لوله مانیسمان با هم یکی شده‌اند. شاید برایتان جالب باشد که بدانید همان کارخانه تولیدی که در اواخر قرن 19 میلادی توسط برادران مانیسمان (مَکس و رِینهارد مانیسمان) مورد استفاده قرار می‌گرفت، همین امروز هم در حال تولید لوله مانیسمان فولادی بدون درز و ضد زنگ است.

این شرکت امروزه با بکارگیری تجهیزات مدرن در حال تولید لوله صنعتی مانیسمان در آلمان، فرانسه، ایتالیا و آمریکا است. فولاد ضد زنگ آستنیتی که در برابر خوردگی مقاوم است شامل محتوای آلیاژی بیشتر (مانند نیکل، کروم و مولیبدن) می‌باشد. این آلیاژها در برابر انواع مختلف خوردگی‌ها‌ که در اثر مواد شیمیایی تَر رخ می‌دهد مقاوم هستند و قادر به حفظ ماتریس مکعبی آستنیتی می‌باشند. با این شرایط می‌توان طیف وسیع و بسیار متنوعی از لوله‌های فولادی ضد زنگ را تولید کرد.

امروزه سه بخش عمده کارخانه لوله مانیسمان در حال تولید طیف گسترده‌ای از لوله‌ها و تیوب‌ها است که هر کدام کاربردهای مختلفی دارند. از لوله صنعتی مانیسمان در سیستم‌های تزریق، نیروگاه‌ها و دیگ‌های بخار گرفته تا خطوط لوله حجیم و بزرگ استفاده می‌شود.

شرکت‌های تولیدی خط لوله عمدتاً لوله‌هایی را تولید می‌کنند که در صنایع نفت و گاز مورد استفاده قرار می‌گیرد. گروه یورو پایپ (EUROPIPE) یکی از شرکای تجاری شرکت مانیسمان است که از پیشگامان بازار جهانی لوله‌های قطر بزرگ و جوشی که طول زیادی هم دارند می‌باشد. شرکت مانیسمان فقط در یکی از کارخانه‌های زیرمجموعه خود سالانه یک میلیون تُن لوله مانیسمان فولادی تولید می‌کند.

خط تولید لوله مانیسمان GmbH (MLP) در شهر هام و زیگن آلمان و خط تولید لوله مانیسمان Grossrohr GmbH (MGR) در شهر زالتسگیتر قرار دارد. MGR سالانه 200 هزار تن لوله قطر بزرگ (تا 66 اینچ) با جوش اسپیرال تولید می‌کند که در ساخت خطوط لوله مورد استفاده قرار می‌گیرند. MLP متخصص تولید تیوب‌های جوشی طویل است که کاربردها و مصارف مختلفی دارند. تیوب‌های MLP با قطر 4 الی 24 اینچ در صنایع نفت، گاز، خطوط لوله آب و سازه‌های فولادی در میادین نفتی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

یکی دیگر از ستون‌های اصلی شرکت مانیسمان کارخانه تولید لوله دقیق است. لوله دقیق مانیسمان از پیشگامان بازار اروپا است و کارخانه‌های تولیدی آن در آلمان، فرانسه، هلند و مکزیک می‌باشند. این کارخانه‌ها سالانه حدود 300 هزار تن لوله مانیسمان بدون درز تولید می‌کنند. لوله دقیق (لوله‌ای فولادی با قطر کم که از لحاظ ابعادی با دقت فراوانی تولید می‌شود) ابتداً در صنعت خودروسازی و مهندسی مکانیک بکار گرفته شد. همچنین از لوله دقیق مانیسمان در بخش انرژی، سیستم‌های تزریق ریل مشترک، سیستم‌های درایو و هیدرولیک یا در ساخت دیگر بخار استفاده می‌شود.

محصولات شرکت مانیسمان با خط تولید تیوب‌های فولادی ضد زنگ کامل می‌شود. گروه تیوب فولادی ضد زنگ مانیسمان (MST) قادر است تا در طی یک سال 30 هزار تن لوله مانیسمان فولادی ضد زنگ و لوله‌های ساخته شده بر پایه آلیاژ حاوی نیکل تولید نماید. این دسته از کارخانجات مانیسمان در آلمان، فرانسه، ایتالیا و آمریکا مستقر شده‌اند. از مزایای فولاد ضد زنگ نسبت به کربن استیل معمولی این است که در برابر خوردگی و گرما مقاوم‌تر است. محصولات تولیدی گروه MST بیشتر در ساخت نیروگاه‌ها و صنایع پتروشیمی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

تعریف لوله مانیسمان

عمدتاً لوله‌ها با دو روش تولید می‌شوند، درزدار و بدون درز. در هر دو روش ابتدا مواد خام اولیه قالب‌ریزی می‌شوند. در یک روش با کشیدن فولاد آن را تبدیل به لوله بدون درز کرده و در روش دیگر با جوش دادن دو سر ورقه فولاد لوله درزدار تولید می‌کنند.

تیوب و لوله بدون درز مانیسمان

لوله بدون درز همانطور که از نامش پیداست به لوله‌ای گفته می‌شود که درز ندارد و اتصالی جوشی در آن وجود ندارد. لوله فولادی بدون درز از یک ورقه فولاد جامد تهیه می‌شود. این ورقه ابتدا گرما داده می‌شود و سپس با کشیدن آن را طوری حالت می‌دهند که شکل لوله به خود بگیرد. آنگاه این لوله توخالی از درون قالبی شامل حدیده عبور داده می‌شود تا قطر خارجی آن کاهش داده شده و قطر داخلی آن افزایش یابد.

لوله درزدار (لوله جوشی)

لوله درزدار از طریق نَوَرد کردن ورقه فولاد و جوش دادن طولی آن ساخته می‌شود. فرآیند تولید لوله درزدار با نَوَرد کردن ورقه فولاد و ایجاد درجه ضخامت مورد نظر آغاز می‌شود. طی این فرآیند یک نوار مسطح ایجاد می‌گردد. این نوار مسطح مطابق با سایزی که لوله می‌خواهد تولید شود بُرش می‌خورد. لوله از طریق حرکت دادن سیم‌پیچ برش درون مجموعه‌ای از غلتک‌ها شکل گرفته و سپس درزهای آن در محیطی که از لحاظ شیمیایی خنثی است جوش داده می‌شود. درز جوش داده شده در لوله درزدار ضعیف‌ترین قسمت لوله است که در واقع قدرت لوله را به قدرت جوش لوله محدود می‌کند.

تفاوت لوله مانیسمان و درزدار

لوله مانیسمان (لوله بدون درز) فاقد درزهای جوشی است. از لحاظ فنی درز موجود در لوله‌های جوشی به عنوان نقطه ضعف آن‌ها شناخته می‌شود که این لوله را در برابر خرابی و خوردگی آسیب‌پذیرتر می‌نماید. گرچه که امروزه بهبود فرآیند تولید لوله درزدار باعث افزایش قدرت و عملکرد درزهای جوشی شده است. اما لوله‌ مانیسمان این مشکل را ندارد و از آنجایی که جوشی در آن وجود ندارد بدیهی است که احتمال چنین ضعفی هم در آن نمی‌رود. به طور کلی لوله درزدار 20% کمتر از لوله بدون درز می‌تواند فشار را تحمل کند.

از آنجایی که لوله‌های بدون درز جوش ندارند می‌توانند فشار کاری بیشتری را نسبت به لوله‌های درزدار با همان سایز و متریال تحمل کنند. همچنین لوله اهنی مانیسمان در برابر خوردگی مقاومت بیشتری دارد و این به دلیل عدم وجود جوش در ساختار این لوله می‌باشد که باعث می‌شود کمتر در معرض ناخالصی‌ها، نقص‌ها و اختلاف در نرمی نواحی مختلف لوله باشد.

لوله بدون درز نیازی به گذراندن تست یکپارچگی جوش ندارد در صورتی که این فاکتور برای لوله‌های درزدار (جوشی) الزامی است. نکته دیگر اینکه لوله بدون درز پس از تولید کاملاً سفت و سخت می‌شود بنابراین نیازی به انجام عملیات حرارتی نخواهد داشت. اکثر لوله‌های درزدار پس از تولید نیازمند عملیات حرارتی هستند.

قیمت لوله درزدار ارزان‌تر از قیمت لوله مانیسمان است و در طول‌های متفاوت موجود می‌باشد. لوله مانیسمان همیشه می‌تواند جایگزین خوبی برای لوله درزدار باشد اما ممکن است همیشه نتوان لوله درزدار را جایگزین لوله اهنی مانیسمان کرد.

معمولاً ضخامت دیواره لوله‌های درزدار یکپارچه‌تر از ضخامت دیواره لوله مانیسمان است. فرآیند تولید لوله‌های درزدار به شکلی است که راحت‌تر می‌توان ضخامتی یکسان را در سرتاسر لوله ایجاد کرد. همچنین کیفیت پرداخت سطح لوله‌های درزدار بسیار بهتر از لوله‌های مانیسمان است. و نهایتاً اینکه مدت زمان فرآیند تولید لوله مانیسمان طولانی‌تر لوله‌های درزدار است.

کاربرد لوله مانیسمان

لوله مانیسمان معمولاً به دو روش لوله نورد گرم و لوله نورد سرد تولید می‌شود. لوله مانیسمان فولادی بر اساس شکل به دو نوع تقسیم می‌شود: شکل دَوار و شکل خاص. لوله مانیسمان در اشکال مختلف و متنوعی مانند مربعی، بیضوی، مثلثی، شش ضلعی، خربزه‌ای، ستاره‌ای و بال مانند تولید می‌شود. بیشترین قطر لوله مانیسمان 650 میلیمتر و کمترین قطر آن 0.3 میلیمتر است. بسته به کاربرد لوله مانیسمان، این لوله هم با دیواره‌های ضخیم و هم با دیواره‌های نازک تولید می‌شود. لوله مانیسمان فولادی عمدتاً در ساخت لوله‌های حفاری استفاده می‌شود که در زمین‌شناسی منابع نفتی کاربرد دارند. برخی از انواع لوله مانیسمان در صنایع پتروشیمی، ساخت دیگ‌های بخار، لوله یاتاقان و یا ساخت لوله‌های فولادی سازه‌ای در اتومبیل‌ها، تراکتورها و صنعت هوانوردی مورد استفاده قرار می‌گیرند. می‌توان از لوله مانیسمان برای انتقال انواع سیالات نظیر نفت، گاز، آب و ضایعات سیال استفاده کرد.

یکی از مزایای بسیار مهم لوله مانیسمان تحمل فشارهای بالاست. علیرغم اینکه قیمت لوله مانیسمان در بازار روز نسبت به قیمت دیگر لوله‌ها گران‌تر است اما تقاضای زیادی دارد و می‌تواند نیازهای شما را برطرف نماید. یکی دیگر از نقاط قوت این لوله قدرتش در بارگیری است.

مزایای لوله مانیسمان

• قابلیت تحمل فشارها و دماهای بالا
• مقاومت بیشتر در برابر خوردگی
• می‌توان آن را مطابق اندازه‌های از پیش تعیین شده تولید کرد
• استفاده از آلیاژهای با کیفیت در ساخت آن
• پرداخت‌هایی که بر روی لوله مانیسمان انجام می‌شود دارای طبقه‌بندی‌ها و انواع مختلف است
• می‌توان آن را بر اساس اندازه‌های دلخواه برش داد
• این لوله‌ها دارای استاندارد ISO 9001:2000 می‌باشند
• نسبت به لوله‌های درزدار ظاهری یکپارچه‌تر دارد
• سیال‌ها عمدتاً راحت‌تر درون لوله مانیسمان حرکت می‌کنند

لوله مانیسمان لوله‌ایست بدون درز و بدون جوش‌خوردگی. برای ساخت لوله مانیسمان ضدزنگ، شمش‌های ‌استوانه‌ای فولاد را در دمای بسیار بالا حرارت می‌دهند. سپس با فشار وارد کردن یا بیرون کشیدن مواد درون شمش استوانه‌ای، بدنه اولیه لوله ساخته می‌شود. بدنه لوله از دستگاهی با غلتک‌ها و سنبه‌های مختلف عبور می‌کند تا قطر خارجی آن کاهش یافته و قطر داخلی هم به اندازه مورد نظر افزایش یابد. با این مقاله از سلسله مقالات لوله مانیسمان پترو ایلیا انرژی همراه ما باشید.

درزها و جوش‌ها، نقاط ضعف لوله‌های درزدار و جوش‌خورده هستند. این مسئله استقامت لوله را در حد استقامت جوشکاری آن نگه می‌دارد، در صورتی که لوله مانیسمان هیچ نقطه جوشکاری شده‌ای ندارد و بدنه یکپارچه آن استحکام و استقامت بالایی را در تمام نقاط بدنه لوله ارائه می‌دهد. با توجه به این مشخصات لوله مانیسمان، می‌بینیم که این لوله‌ها توان تحمل فشار بیشتر، دمای بالاتر و فشار مکانیکی بیشتری دارند و در برابر خوردگی هم مقاوم‎تراند. بنابراین نقش پررنگی را در صنایع شیمیایی، نفت و گاز، پتروشیمی، پالایشگاه‌ها، نیروگاه‌ها، خودرو سازی و تاسیسات مکانیکی و ساختاری ایفا می‌کنند.

مزایای لوله مانیسمان ضدزنگ

این سه، از مهم‌ترین مزایای لوله مانیسمان ضدزنگ هستند:

1. استحکام در برابر بار زیاد

 این لوله‌ها استقامت بسیار خوبی در برابر بارهای زیاد دارند. لوله‌های خالی به راحتی وزن خودشان را تحمل می‌کنند، اما وقتی مواد در لوله جاری می‌شود (زیر بار)، لوله باید وزن مواد را هم به خوبی تحمل کند. خرابی و نشتی در نقاط جوشِ لوله‌های درزدار بسیار رایج است، اما در لوله مانیسمان که هیچ درز و جوشی وجود ندارد دیگر شاهد مشکلاتی از این قبیل نیستیم.

با چنین مزایایی، لوله مانیسمان ضدزنگ، در جایگاه اول صف کارکرد های تجاری لوله‌ها، شامل کشتی سازی، خط لوله‌ها، دکل‌های نفتی، تجهیزات میدان نفتی، لوله‌های فشار، قطعات مکانیکی و دکل‌های شناور ایستاده است. همچنین عملکرد بسیار خوب در شرایط سخت، همچون محیط‌هایی با دمای بسیار بالا یا بسیار پایین، از دیگر خصوصیات لوله مانیسمان است.

2. استحکام در برابر فشار بالا

ارتقاء توان تحمل فشار، بزرگ‌ترین مزیت لوله مانیسمان در برابر لوله درزدار است؛ به دلیل وجود درز جوش‌خورده که نقطه ضعف بزرگی برای لوله درزدار است. از آنجایی که هیچ جوشکاری‌ای روی لوله مانیسمان صورت نمی‌گیرد، درزی هم روی آن وجود ندارد و این مسئله به تمام نقاط لوله به طور یکسانی استحکام می‌بخشد. این مزیت محاسبه توان فشار را هم ساده‌تر می‌کند زیرا دیگر نیازی نیست که کیفیت جوشکاری را در نظر بگیریم.

3. یکپارچگی بدنه

لوله‌های درزدار به گِردی لوله‌های مانیسمان نیستند، زیرا این لوله‌ها در اصل ورقه‌های فولادی‌ای هستند که دور یک حجم استوانه‌ای پیچیده و جوشکاری شده‌اند. این جوشکاری موجب اعمال حرارت، فشار و ایجاد دیگر زائده‌های خارجی در فرآیند تولید می‌شود.

به دلیل یکپارچگی بدنه، لوله مانیسمان ضدزنگ نصب آسانی دارد و اتصالات به خوبی روی آن سوار می‌شوند. لوله ‌مانیسمان حاصل یک فرآیند سوراخ‌کاری است، و این بدین معناست که همیشه می‌تواند روی سطح صاف و یکپارچه آن حساب باز کنید.

مواد اولیه لوله مانیسمان

رده‌های بسیاری از لوله مانیسمان در بازار موجود است که می‌توان آن‌ها را به 4 دسته جامع تقسیم کرد:

 فولاد ضدزنگ آستنیتی

فولاد ضدزنگ آستنیتی رایج ترین رده فولاد ضدزنگ است. ریزساختار آن‌ها شامل مقادیری از نیکل، منگنز و نیتروژن است که با آلیاژ قابلیت جوش‌پذیری و شکل‌پذیری می‌بخشد. قابلیت ضدخوردگی هم می‌تواند با افزایش درصد کروم، مولبیدن، نیتروژن در پایه آلیاژ، تقویت بشود. فولاد ضدزنگ آستنیتی به دو گروه تقسیم می‌شود:

1. سری 200 (آلیاژهای کروم – منگنز – نیکل)
2. سری 300 (آلیاژهای کروم – نیکل، مانند 304، 309، 316، 321، 347 و…)

فولاد ضدزنگ مارتنزیتی

فولاد مارتنزیتی و فولاد فریتیک خصوصیات مشابه بسیاری دارند، از آن رو که هردو از مقدار قابل توجهی کروم بهره می‌برند، اما تفاوتشان در اینست که فولاد ضدزنگ مارتنزیتی از کربن بیشتری (بیش از 1%) بهره می‌برد.

به دلیل افزایش مقدار کربن، فولاد مارتنزیتی می‌تواند مانند آلیاژهای استاندارد کربن و کروم محکم شود و حرارت ببیند. در مقایسه با فولاد آستنیتی، رده‌های فولاد مارتنزیتی مغناطیسی‌اند. رده‌های رایج فولاد مارتنزیتی 410، 420 و 440C می‌باشند.

فولاد ضدزنگ فریتیک

فولاد فرتیک به طور قابل توجهی از کروم و کربن کمتری تشکیل شده است (عموماً کمتر از 0.5%). فولاد فریتیک هم مانند فولاد مارتنزیتی به صورت طبیعی خاصیت مغناطیسی دارد. رایج‌ترین رده‌های فولاد فریتیک 430 (17% کروم) و 409 (11% کروم) هستند که به شکل گسترده در صنایع خودرو سازی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

فولاد ضدزنگ دوپلکس و سوپردوپلکس

فولاد دوپلکس از 50% فولاد فریتیک و 50% فولاد آستنیتی تشکیل شده است. این ترکیب، ریزساختار فولاد دوپلکس را هم از فولاد فریتیک و هم از فولاد آستنیتی محکم‌تر ساخته است.

رده‌های رایج این خانواده از فولاد چنین هستند:

• دوپلکس مایل (لین دوپلکس): UNS S32101، S32202 (UR2202)، S32304و S32003
• دوپلکس استاندارد: UNS S31803 / S32205
• سوپر دوپلکس: UNS S32760 (زرون 100)، S32750 (2507)، S32550 (فرالیوم 225)
• هایپر دوپلکس: UNS S32707 و S33207

ضخامت لوله مانیسمان

اندازه لوله‌ها معمولاً با قطر اسمی، به همراه قطر خارجی ثابت (OD) و شماره رده‌ای که معرف ضخامت لوله است، تشخیص داده می‌شوند. سازمان معادل‌سازی بین‌الملل و اروپا NPS (اندازه اسمی لوله) را معادل DN (قطر اسمی) دانسته است که با واحد میلی‌متر اندازه‌گیری می‌شود.

اصطلاح NB (کالیبر اسمی) نیز با NPS قابل تعویض است. بر اساس اندازه اسمی لوله و رده لوله می‌توان قطر خارجی و ضخامت دیواره را به کمک جدول لوله مانیسمان زیر، که بر اساس استاندارد های B36.10 M و B36.19M  مورد نظر ASME، طراحی شده است به دست می‌آورد.

لوله مانیسمان ASTM A312 – ظرفیت قطر

رده اسمی لوله	ظرفیت قطر خارجی  ASTM A312 / ASME SA312
	+		–
	میلی‌متر	اینچ	میلی‌متر	اینچ
1/8 to 1 1 /2	1/64(0.015)	0.4	1/32(0.031)	0.8
> 1 1 /2 to 4	1/32(0.031)	0.8	1/32(0.031)	0.8
> 4 to 8	1/16(0.062)	1.6	1/32(0.031)	0.8
> 8 to 18	3/32(0.093)	2.4	1/32(0.031)	0.8
> 18 to 26	1/8(0.125)	3.2	1/32(0.031)	0.8
> 26 to 34	5/32(0.156)	4	1/32(0.031)	0.8
> 34 to 48	3/16(0.187)	4.8	1/32(0.031)	0.8

لوله مانیسمان ASTM A312 – ظرفیت ضخامت لوله مانیسمان

اندازه اسمی لوله	ظرفیت ASTM A312/ASME SA312 WT, %
	+	–
1/8-2 1 /2	20	12.5
3~18, t/D≤ 5%	22.5	12.5
3~18, t/D> 5%	15	12.5
≥ 20, جوش‌خورد	17.5	12.5
≥ 20, مانیسمان, t/D≤ 5%	22.5	12.5
≥ 20, مانیسمان, t/D> 5%	15	12.5

مشخصات مکانیکی لوله مانیسمان ASTM A312

رده لوله مانیسمان	توان کششی	توان مهار	کشیدگی
ASTM A312/ASME SA312	N/mm2 (min)	N/mm2 (min)	% (min)
TP304	515	205	35
TP304L	485	170	35
TP316	515	205	35
TP316L	485	170	35
TP321	OD < 17,1 mm – 515	OD < 17,1 mm – 205	35
	OD > 17,1 mm – 485	OD > 17,1 mm – 170

مواد لوله مانیسمان اروپایی در مقابل ATSM

رده‌ لوله مانیسمان
Werkstoff/DIN	رده‌های انگلیسی	رده‌های ASTM
1.4541	X6CrNiTi18-10	A 312 رده TP321
1.4571	X6CrNiMoTi17-12-2	A 312 رده TP316Ti
1.4301	X5CrNi18-10	A 312 رده TP304
1.4306	X2CrNi19-11	A 312 رده TP304L
1.4307	X2CrNi18-9	A 312 رده TP304L
1.4401	X5CrNiMo17-12-2	A 312  TP316
1.4404	X2CrNiMo17-13-2	A 312 رده TP316L
1.4462	X2CrNiMoN22-5-3	UNS S 31803 (دوپلکس)
1.4529	X1NiCrMoCuN25-20-7	UNS N 08926
1.4539	X1NiCrMoCu25-20-5	UNS N 08904 (904L)
1.4547	X1CrNiMoCuN20-18-7	UNS S 31254

لوله مانیسمان ATSM A312 (ASME B36.19) – جدول وزن لوله مانیسمان 

پرداخت و آزمایش لوله مانیسمان

پولیش	سازندگان می‌توانند هر لوله فولادی را آن‌قدر پولیش بزنند تا برق بیافتد!
برش	لوله مانیسمان می‌تواند در طول‌های استاندارد تولید شود یا این‌که به طول مورد نظر برش بخورد (طول‌های استاندارد ’20 و ’40 بر اساس اندازه اسمی لوله هستند)
برش اُریب	سازندگان می‌توانند لبه لوله مانیسمان را اُریب برش بزنند تا آماده جوشکاری بشود
پیچ و مهره کردن	لوله مانیسمان می‌تواند علاوه بر لبه ساده و لبه اُریب، با لبه پیچ و مهره شده نیز ارائه شود (عموماً برای اندازه اسمی زیر 2 اینچ)
صاف کردن و پیچاندن لوله	سازندگان می‌توانند با استفاده از سنباده‌های دقیق لوله مانیسمان را صاف کنند تا به ظرفیت ابعاد مورد نظر برسند.
آبکاری و گرمادهی	اکثر رده‌های لوله مانیسمان می‌توانند گرمادهی شوند تا مشخصات مکانیکی‌شان دچار تغییر شود.
مشخصات مثبت مواد	سازندگان می‌توانند آزمایش مشخصات مثبت مواد را اجرا کنند تا از میزان دقیق نیکل، کروم و مولبیدن در لوله مطمئن شوند.
آزمایش فراصوتی	در برخی موارد آزمایش فراصوتی لوله مانیسمان ممکن است لازم باشد.