لوله‌های بدون درز یا مانیسمان که بدون استفاده از جوشکاری تولید می‌شوند، در صنایعی نظیر نفت و گاز، پتروشیمی و ساخت‌وساز جایگاه بالایی دارد. فرآیند تولید لوله بدون درز (مانیسمان)، که در اواخر قرن نوزدهم توسط برادران مانسمان ابداع شد، ترکیبی از مهندسی دقیق و فناوری پیشرفته است که شمش‌های فولادی را به محصولاتی با کیفیت بالا تبدیل می‌کند.
تاریخچه تولید این لوله‌ها به اواخر دهه ۱۸۸۰ بازمی‌گردد، زمانی که برادران مانسمان با ابداع فرآیند سنبه‌زنی متقاطع، انقلابی در صنعت لوله‌سازی ایجاد کردند. پیش از این نوآوری، تولید لوله‌ها عمدتا با جوشکاری انجام می‌شد که محدودیت‌هایی در مقاومت و دوام به همراه داشت. اما با توسعه این فناوری، امکان تولید لوله‌هایی با کیفیت و دقت بالاتر فراهم شد.
مراحل اصلی تولید لوله‌های بدون درز
فرآیند تولید لوله بدون درز (مانیسمان) شامل چندین مرحله اساسی است که هر یک با دقت و ظرافت خاصی انجام می‌شود. ابتدا، شمش‌های فولادی که معمولا به شکل استوانه‌ای یا چندضلعی هستند، در کوره‌هایی با دمای ۱۲۵۰ تا ۱۳۰۰ درجه سانتی‌گراد حرارت داده می‌شوند تا برای فرآیند بعدی آماده شوند. پس از تمیز شدن سطح شمش با فشار آب، مراحل اصلی تولید آغاز می‌شود.
نخستین گام، سنبه‌زنی یا سوراخ‌کاری است. در این مرحله، شمش گرم‌شده توسط یک سنبه سوراخ می‌شود تا یک پوسته توخالی با دیواره‌های ضخیم ایجاد شود. این پوسته سپس به مرحله نورد منتقل می‌شود، جایی که با استفاده از غلتک‌ها، قطر و ضخامت دیواره آن تنظیم می‌گردد. در نهایت، عملیات تکمیلی مانند نورد دقیق، خنک‌سازی و آزمایش‌های کیفی انجام می‌شود تا لوله نهایی با استانداردهای مورد نظر تولید گردد. این فرآیند به دلیل عدم استفاده از جوشکاری، محصولی یکپارچه و مقاوم ارائه می‌دهد که در کاربردهای صنعتی حیاتی است. برای آشنایی بیشتر با کاربرد لوله مانیسمان، می‌توانید به مقاله مربوطه در وب سایت ما مراجعه کنید.
سنبه‌زنی مهم‌ترین مرحله فرآیند تولید
در این فرآیند، شمش فولادی که به دمای بالا رسیده، توسط یک سنبه استوانه‌ای یا مخروطی سوراخ می‌شود. این کار معمولاً با استفاده از دو غلتک انجام می‌گیرد که شمش را همزمان می‌چرخانند و فشرده می‌کنند. زاویه غلتک‌ها نسبت به محور شمش معمولا بین ۳ تا ۱۲ درجه تنظیم می‌شود تا حرکت مارپیچی شمش و سوراخ‌کاری دقیق آن تضمین شود.
نتیجه این مرحله، یک پوسته توخالی با دیواره‌های ضخیم است که طول آن ۱.۵ تا ۲ برابر طول اولیه شمش می‌شود و سطح مقطع آن تا ۵۰ درصد کاهش می‌یابد. این پوسته، پایه‌ای برای مراحل بعدی تولید است و کیفیت آن تاثیر مستقیمی بر محصول نهایی دارد. سنبه‌زنی ممکن است به روش‌های مختلفی مانند سنبه‌زنی متقاطع یا استوانه‌ای انجام شود.
نورد و شکل‌دهی برای رسیدن به ابعاد نهایی
پس از ایجاد پوسته توخالی، فرآیند نورد آغاز می‌شود که هدف آن کاهش ضخامت دیواره و تنظیم قطر لوله است. این مرحله معمولا در چندین پاس نورد انجام می‌شود و از غلتک‌هایی با طراحی خاص استفاده می‌گردد. به عنوان مثال، در نورد مداوم، پوسته توخالی از چندین ایستگاه نورد عبور می‌کند تا به تدریج به شکل نهایی خود نزدیک شود. در این روش، طول لوله ممکن است تا ۱۰ برابر افزایش یابد و ضخامت دیواره آن تا ۹۰ درصد کاهش پیدا کند.
روش دیگر، نورد پلاگین است که در آن پوسته روی یک سنبه ثابت کشیده می‌شود تا لوله‌هایی با قطر کوچک‌تر و دقت بالاتر تولید شود. همچنین، فرآیند نورد چند مرحله‌ای (MPM) به عنوان یک روش پیشرفته، امکان تولید لوله‌هایی با طول بیشتر و کیفیت بهتر را فراهم می‌کند. در پایان این مرحله، لوله‌ها تحت عملیات حرارتی و خنک‌سازی قرار می‌گیرند تا خواص مکانیکی آن‌ها بهینه شود. برای درک بهتر تفاوت‌های این محصولات، مطالعه تفاوت رده های لوله مانیسمان نیز توصیه می‌شود.
روش‌های متنوع تولید لوله‌های بدون درز
با گذشت زمان و انقضای حق انحصاری فناوری برادران مانسمان، روش‌های مختلفی برای فرآیند تولید لوله بدون درز (مانیسمان) توسعه یافته‌اند که هر یک ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند. یکی از این روش‌ها، اکستروژن است که در آن شمش فولادی از طریق یک قالب فشرده می‌شود تا لوله‌ای با شکل و اندازه دلخواه ایجاد گردد. این روش به ویژه برای تولید لوله‌هایی با آلیاژهای خاص یا اشکال غیرمعمول مناسب است.
روش نورد متقاطع نیز که شامل نورد مارپیچی و استفاده از قالب‌های خاص است، برای تولید لوله‌های با قطر بزرگ‌تر به کار می‌رود. همچنین، فرآیند فرم‌دهی سرد برای تولید لوله‌هایی با سطح صاف و دقت بالا استفاده می‌شود، اگرچه معمولا برای قطرهای کوچک‌تر مناسب است. انتخاب روش تولید به عواملی مانند اندازه لوله، نوع مواد اولیه و الزامات کیفی بستگی دارد. اگر به دنبال اطلاعات بیشتری در مورد اتصالات و نحوه اتصال این لوله‌ها هستید، مقاله روش جوشکاری لوله مانیسمان نیز می‌تواند برای شما مفید باشد.
برخی از روش‌های رایج تولید
- نورد مداوم: مناسب برای قطرهای ۲۱ تا ۱۷۸ میلی‌متر.
- سنبه‌زنی چند مرحله‌ای: برای قطرهای ۱۴۰ تا ۴۰۶ میلی‌متر.
- اکستروژن: برای آلیاژهای خاص و کاربردهای ویژه.
جمع‌بندی
فرآیند تولید لوله‌های بدون درز (مانیسمان)، از زمان ابداع آن توسط برادران مانسمان تا به امروز، مسیری طولانی را طی کرده و به یکی از پیشرفته‌ترین فناوری‌های صنعتی تبدیل شده است. این فرآیند با ترکیب مراحل سنبه‌زنی، نورد و عملیات تکمیلی، محصولی با کیفیت و قابل اعتماد ارائه می‌دهد که نیازهای صنایع مدرن را برآورده می‌کند. توسعه روش‌های جدید مانند اکستروژن و نورد چند مرحله‌ای، نشان‌دهنده پتانسیل بالای این فناوری برای پیشرفت‌های آینده است.
