شرکت پترو ایلیا انرژی در این مقاله به معرفی سه نوع لوله متداول در صنایع نفت و گاز می‌پردازد: لوله مانیسمان (بدون درز)، لوله درزدار ERW (لوله با جوش مقاومتی الکتریکی)، و لوله LSAW (لوله با جوش زیرپودری طولی). لوله مانیسمان (seamless pipe) از طریق کشش یک بیلت فولادی درون دستگاه سوراخ‌کاری ساخته می‌شود. لوله‌های درزدار با بُرش، خم کردن و جوشکاری کویل (ERW) یا صفحه‌های فولادی (LSAW) ساخته می‌شوند.
لوله مانیسمان فولادی (بدون درز)
برای تولید لوله مانیسمان ابتدا یک بیلت فولادی حرارت داده شده و سپس سوراخ‌کاری می‌شود به طوری که تبدیل به یک لوله توخالی می‌گردد. بدون درز بودن لوله به معنای این است که هیچ جوشی در سر تا سر لوله وجود ندارد. لوله مانیسمان فولادی کاربردهای مختلفی در صنایع نفت و گاز دارد:
- صنایع بالادستی (لوله‌های OCTG)
- صنایع میان دستی (انتقال و پخش سیالاتی مانند نفت، گاز، بخار، اسیدها و …)
- صنایع پایین دستی (فرآیند لوله‌کشی برای پالایش نفت و گاز و محصولات مشتق از آن‌ها)
- لوله‌کشی برای کاربری‌های عمومی و خدمات همگانی
به دنبال کامل‌ترین خدمات هستید؟
ما با به‌روزترین تجهیزات و محصولات در کنار شما هستیم. برای دریافت مشاوره در انتخاب و خرید تجهیزات می‌توانید، همین حالا با ما تماس بگیرید.متداول‌ترین انواع لوله که در صنایع نفت و گاز مورد استفاده قرار می‌گیرند مطابق استاندارد ASTM میباشند:
- ASTM A53، A106، A333 و API 5L (انواع لوله مانیسمان کربن استیل که در دماهای بالا و پایین مورد استفاده قرار می‌گیرند)
- ASTM A335 رده P5 تا P91 (لوله مانیسمان فولادی آلیاژ کروم که در دما و فشار بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد. این لوله‌ها معمولاً در پالایشگاه‌ها و نیروگاه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند)
- ASTM A312 سری ۳۰۰ و ۴۰۰ (لوله‌های استنلس استیل رده ۳۰۴، ۳۱۶، ۳۲۱، ۳۴۷)
- ASTM A790/A928، لوله‌های دوبلکس و سوپر دوبلکس با ساختار فریتیک دوبل و آستنیتی
- لوله مانیسمان ساخته شده از آلیاژهای مختلف نیکل (اینکونل، هستلوی، کوپرونیکل، مونل، نیکل ۲۰۰)
- لوله مانیسمان غیر فلزی (آلومینیوم، مس، برنج، کوپرونیکل)
- برخی از استانداردها فقط مربوط به لوله مانیسمان است (برای مثال ASTM A106)، اما برخی دیگر از استانداردها هم برای لوله مانیسمان و هم لوله درزدار مورد استفاده قرار می‌گیرد (برای مثال ASTM A53)
لوله مانیسمان کربن استیل (A53، A333، A106 و API 5L) بیشترین سهم بازار را در اختیار دارند چراکه می‌توان از این لوله‌ها در بالاترین و پایین‌ترین دماها استفاده نمود. کاربرد اصلی لوله مانیسمان استنلس استیل در جاهایی است که حضور عامل خوردنده زیاد است. (هر چه دما و فشار افزایش پیدا کند یا سیال درون لوله خشن‌تر باشد، رده لوله مانیسمان هم افزایش می‌‍یابد).
در صنایع بالادستی نفت و گاز، API 5CT مشخصات کلیدی پوشش لوله‌های OCTG می‌باشد.
نباید لوله مانیسمان فولادی را با تیوب مانیسمان اشتباه گرفت. در واقع تفاوت‌های مهم کمی بین لوله‌ها و تیوب‌ها وجود دارد که البته این تفاوت‌ها فقط معنایی نیست. به طور کلی لغت “لوله” برای هر لوله‌ای که انتقال سیالات را انجام می‌دهد به کار برده می‌شود، در صورتیکه لغت “تیوب” برای لوله‌ای خالی با شکل‌های مختلف نظیر گرد، بیضی و مربعی، استفاده می‌شود. تیوب عمدتاً در کاربری‌های ساختاری و مکانیکی، سیستم‌های ابزار دقیق و ساخت تجهیزات فشار مانند بویلر، مُبدل‌های حرارتی و سوپرهیترها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
قیمت لوله مانیسمان
قیمت هر تن لوله مانیسمان بیشتر از هر تن لوله درزدار (ERW) می‌باشد. قیمت لوله مانیسمان به طور کلی چیزی حدود ۲۰ الی ۳۰ درصد بالاتر از لوله درزدار است، چراکه فرآیند تولید لوله مانیسمان فولادی پیچیده‌تر و سخت‌تر از فرآیند تولید لوله درزدار ERW و LSAW می‌باشد. همچنین کمتر بودن تعداد کارخانه‌های تولید لوله مانیسمان در بالاتر رفتن قیمت این لوله در بازار موثر بوده است. برخی تولید کنندگان لوله مانیسمان هستند که در سر تار سر جهان قیمت مشخصی برای لوله مانیسمان با سایزها و مشخصات خاص دارند (برای مثال یک لوله مانیسمان ۲۰ اینچ یا لوله مانیسمانی که ضخامت دیواره بالایی دارد و با متریال‌های ویژه‌ای تولید شده است، مانند لوله مانیسمان ASTM A335 P91).
بر همین اساس تخمین قیمت لوله مانیسمان با استفاده از یک قیمت استاندارد و فارغ از جنس لوله (کربن استیل، استنلس استیل و…)، قطر واقعی، ضخامت دیواره و رده لوله مانیسمان کاری اشتباه است. باید هنگام تخمین قیمت لوله مانیسمان تمامی این عوامل را در نظر گرفت تا از زیادتر شدن هزینه‌ها در هنگام اجرای پروژه جلوگیری شود.
سایز لوله مانیسمان
ابعاد و وزن لوله مانیسمان ASME B36.10 و B36.19 مخصوص استفاده در صنایع پتروشیمی می‌باشد (این مشخصات برای لوله‌های درزدار هم مورد استفاده قرار می‌گیرد):
- استاندارد ASME B36.10 مختص لوله مانیسمان کربنی و لوله مانیسمان با آلیاژ کم بوده و قطر آن‌ها بین ۸/۱ الی ۲۴ اینچ می‌باشد.
- استاندارد ASME B36.19 مختص لوله مانیسمان استنلس استیل، لوله مانیسمان دوپلکس و لوله مانیسمان آلیاژ نیکل می‌باشد.
هر کدام از لوله مانیسمان‌های تجاری دارای یک سایز اسمی (که ظرفیت انتقال سیال توسط لوله را مشخص می‌کند) و یک رده خاص (که ضخامت لوله را نشان می‌دهد) هستند. لازم به ذکر است که متداول‌ترین رده لوله مانیسمان کربن استیل و لوله مانیسمان آلیاژی، رده‌های ۴۰، STD، XS، XXS بوده و رایج‌ترین رده لوله مانیسمان استنلس استیل و آلیاژ نیکل، رده‌های ۱۰S، ۴۰S و ۸۰S می‌باشد. لوله‌های مطابق با استاندارد ASME را می‌توان به صورت آنلاین نیز خریداری کرد.
روند تولید لوله مانیسمان
سایز لوله‌های مانیسمانی که از فولاد ملایم ساخته می‌شوند از ۸/۱ اینچ الی ۶ اینچ است. این لوله‌ها با دستگاه پلاگ و یا توسط فرآیند اکستروژن (که برای لوله‌های با قطر کمتر استفاده می‌شود) تولید می‌گردند. از دستگاه مَندرل برای تولید لوله مانیسمان با قطر بزرگتر استفاده می‌شود. روند تولید لوله مانیسمان به طور خلاصه به ترتیب ذیل می‌باشد:
برش متریال – فرم‌دهی حرارتی با استفاده از فرکانس متناوب – کالیبراسیون – عملیات حرارتی – عملیات سطحی – فرآیند فرم‌دهی لبه لوله – تست غیر مخرب – رنگ‌آمیزی و علامتگذاری – بسته‌بندی و ارسال به مشتری
لوله درزدار (ERW)
لوله درزدار یا ERW (جوشکاری مقاومتی الکتریکی) با استفاده از کویل‌های فولادی تولید می‌شود. ابتدا پوشش کویل برداشته شده، سپس هموار می‌گردد. در مرحله بعد کویل فولادی بُرش خورده و نهایتاً با جوش دادن دو سرش به شکل یک لوله در می‌آید.
لوله‌های درزدار با جنس کربن استیل (عمدتاً با استاندارد ASTM A53) و استنلس استیل (عمدتاً با استاندارد ASTM A312) و با سایزهای ۲/۱ اینچ الی ۲۰ اینچ موجود میباشند. از نظر ابعاد ASME B36.10 و ASME B36.19 ارجاعات کلیدی برای این نوع لوله‌ها هستند (لوله درزدار API 5L که برای خطوط لوله درزدار مورد استفاده قرار می‌گیرد).
چارت ابعادی ASME و API در واقع ترکیبی از سایز اسمی لوله و ضخامت دیواره آن را نشان می‌دهند که به آن “رده” می‌گویند. همچنین در این چارت‌ها وزن لوله درزدار (ERW) به کیلوگرم یا پوند مشخص می‌شود.
طی چند سال اخیر با توجه به توسعه تکنولوژی‌های مدرن جوش (مانند HFI و HFW یا جوشکاری فرکانس بالا)، لوله‌های درزدار توانسته‌اند هم از لحاظ قیمت و هم از لحاظ کارایی جایگزینی خوب برای لوله مانیسمان فولادی باشند. این پیشرفت‌ها در زمینه تکنولوژی‌های جوش کاهش پیدا کرد چراکه با گذشت زمان حالا می‌توان در برخی کاربری‌ها به جای لوله مانیسمان از لوله درزدار استفاده کرد (در سیستم‌هایی که فشار و دما کم یا متوسط است). البته لوله مانیسمان به دلیل قدرت مکانیکی بیلت‌های فولادی در برابر کویل‌ها و صفحات فولادی همواره نسبت به لوله درزدار دارای مزیت و برتری است.
روند تولید لوله درزدار (ERW)
لوله‌های درزدار با استفاده از کویل‌های فولادی تولید می‌شوند. ابتدا پوشش روی کویل برداشته شده، بُرش خورده، پردازش شده، جوش داده شده و نهایتاً تست می‌شود. متداول‌ترین تکنیک برای تولید لوله‌های درزدار مختص صنایع نفت و گاز تکنیک HFI (القاء فرکانس بالا) می‌باشد. در این روش از القاء جریان الکتریکی بر روی سطح بیرونی لوله استفاده می‌شود که جوشی قدرتمند را ایجاد کرده و دو سر کویل فولادی را بسیار محکم به یکدیگر متصل می‌نماید. خلاصه روند تولید لوله درزدار به ترتیب ذیل می‌باشد:
برداشتن روکش کویل – هموارسازی – بُرش – جوشکاری شیار انتهایی کویل – متراکم کردن سوپر کویل – پردازش لبه‌ها – تست اولتراسونیک لبه نوار و بدنه – فرم‌دهی – جوشکاری HF – تست اولتراسونیک برای درز جوشی – پختن دوباره (نرمال‌سازی) – خنک‌سازی – سایز کردن لوله – فلاش اوت – کراپینگ – تست صاف‌سازی – صاف کردن لوله – پردازش انتهای لوله – تست هیدرولیک – کشف اولتراسونیک – تست اولتراسونیک برای انتهای لوله – بازرسی بصری و ابعادی – وزن‌کشی و اندازه‌گیری – متراکم کردن سوپر کویل – کوتینگ (روکش کردن) – گذاشتن درپوش پلاستیکی محافظ در انتهای لوله – بسته‌بندی – ارسال به مشتری
لوله درزدار LSAW (جوش زیرپودری طولی)
لوله LSAW (جوش زیر پودری) با برش، خم کردن و جوش صفحات فلزی (فرآیند JCOE) ساخته می‌شود. لوله‌های LSAW در محدوده سایز ۱۶ الی ۲۴ اینچ با لوله‌های بدون درز و ERW رقابت دارند، اما استفاده از این لوله‌های در خطوط لوله بالای ۲۴ اینچ یک ضرورت محسوب می‌شود (چراکه سایز ۲۴ اینچ حداکثر سایز لوله مانیسمان تجاری است).
دو نوع لوله LSAW وجود دارد: لوله طولی (با یک یا دو درز جوشی، DSAW)؛ لوله اسپیرال یا مارپیچ (که لوله HSAW، SSAW یا SAWL) نامیده می‌شود. بنابراین تفاوت میان DSAW و LSAW این است که لوله DSAW در داخل و خارج خود دارای درز جوشی می‌باشد، در حالیکه لوله LSAW فقط دارای یک درز جوشی بر روی سطح خارجی خود می‌باشد.
تفاوت لوله LSAW و ERW این است که لوله LSAW با استفاده از ورق‌های فولادی تولید می‌شود و لوله ERW با استفاده از کویل‌های فولادی تولید می‌شود. در صنایع نفت و گاز از لوله‌های LSAW با استاندارد API 5L استفاده می‌شود که می‌توانند هیدروکربن‌ها را به طور کارآمد در فواصل طولانی جابجا کنند. لوله‌های درزدار اسپیرال HSAW و SSAW برای کاربری‌های غیر ضروری نظیر انتقال و توزیع آب استفاده می‌شود (نه برای نفت و گاز).
روند تولید لوله LSAW
این لوله‌ها با فرآیند JCOE و از صفحات فولادی تولید می‌شوند. روند تولید لوله LSAW به طور خلاصه از این قرار است:
تست اولتراسونیک صفحه فولادی – چرخاندن صفحه – فرزکاری لبه صفحه – لبه‌سازی صفحه – فرم‌دهی JCO – تست رادیوگراف – جوشکاری خارج لوله – جوشکاری داخل لوله – جوشکاری رویه لوله – خم‌سازی نهایی – تست اولتراسونیک دستی – انبساط مکانیکی – عملیات حرارتی – پردازش لبه لوله – تست هیدرواستاتیک – تست اولتراسونیک لوله – علامتگذاری لوله – روکش داخلی – روکش خارجی – تست رادیوگراف
تفاوت لوله مانیسمان و درزدار
این سوال که آیا باید برای پروژه‌ام از لوله درزدار استفاده کنم یا لوله مانیسمان، بارها و بارها پرسیده شده است. هر کدام از این لوله‌ها مزایا و معایبی دارند که باید در هنگام انتخاب آن‌ها را در نظر گرفت.
مزایا و معایب لوله مانیسمان
- لوله‌های مانیسمان از یک بیلت جامد فولادی ساخته می‌شوند و فاقد هرگونه درز یا جوش هستند، در نتیجه هیچگونه نقطه ضعف قدرتی نداشته و در برابر خوردگی، فرسایش و خرابی عمومی مقاوم میباشند.
- لوله‌های مانیسمان نسبت به لوله‌های درزدار اشکالی قابل پیشبینی و دقیق‌تر دارند.
- عیب اصلی لوله مانیسمان در واقع گران‌تر بودن این لوله نسبت به لوله درزدار با سایز و رده یکسان است. رقابت بین لوله مانیسمان و درزدار در سایزهای ۲ الی ۲۰ اینچ است.
- از آنجایی که تعداد تولید کنندگان لوله مانیسمان نسبت به لوله درزدار کمتر است در نتیجه رساندن سفارش مشتری زمان بیشتری طول می‌کشد (لوله‌های درزدار موانع ورودی کمتری نسبت به لوله مانیسمان دارند).
- ممکن است ضخامت دیواره لوله مانیسمان در طول لوله یکسان نباشد. به طور کلی تلورانس ضخامت دیواره لوله مانیسمان +/- ۱۲.۵% است.
مزایا و معایب لوله درزدار (ERW)
- لوله‌های درزدار عمدتاً از لوله مانیسمان ارزان‌تر هستند چراکه این لوله‌ها با استفاده از کویل‌های فولادی تولید شده و فرآیند تولید آن پیچیدگی کمتری دارد.
- مدت زمان فرآیند تولید لوله‌های درزدار کوتاهتر از لوله مانیسمان است.
- ضخامت دیواره لوله‌های درزدار در امتداد طول لوله یکسان است، چون این لوله‌ها با استفاده از کویل (ERW) و یا صفحه فولادی (LSAW) تولید می‌شوند که در هر دو کنترل شدید تلورانس وجود دارد.
- مهمترین نقص لوله درزدار در واقع وجود درزهای جوشی در سر تا سر لوله است که باعث ضعف این نوع لوله‌ها شده است. در گذشته این ضعف بسیار به چشم می‌آمد اما با پیشرفت تکنولوژی‌های تولید در ۱۰ سال اخیر حالا دیگر این نقیصه کمتر به چشم می‌آید.
نتیجه‌گیری
لوله‌های درزدار مدرن (ERW-HFI) کاملاً جایگزین مناسبی برای لوله‌های مانیسمان هستند و به کاربران مصرف کننده کمک می‌کنند تا هزینه کمتری پرداخت کرده و در مدت زمان کمتری (۲۰ الی ۲۵ درصد زمان کمتر) بتوانند سفارش خود را دریافت نمایند.
سیستم‌های لوله‌ها و شیرآلات بیشترین هزینه را در احداث یک کارخانه به خود اختصاص می‌دهند. به طور کلی لوله‌کشی ۵ الی ۷ درصد از هزینه‌های اولیه احداث کارخانه را شامل می‌شود و لوله‌ها به تنهایی ۶۰ الی ۷۰ درصد هزینه‌ها را شامل می‌شوند، همچنین شیرآلات ۱۵ الی ۲۵ درصد هزینه‌ها را تشکیل می‌دهند.
این برآوردها میانگین هزینه‌ها در صنایع نفت و گاز و با پیش‌فرض استفاده از لوله‌های کربن استیل ارائه شده است. ممکن است استفاده از انواع لوله‌های دیگر مانند استنلس استیل، دوپلکس و لوله‌های آلیاژ نیکل باعث تغییر هزینه‌ها و وزن لوله‌ها شود. آخرین نکته اینکه ممکن است لوله‌ها رنگ‌ها متفاوتی از هم داشته باشند که این می‌تواند نشان دهنده سیالی باشد که حمل می‌کنند.
در بحث پیرامون این مقاله شرکت کنید!