مقالات
روش تولید لوله نورد سرد (Cold Rolled Pipe)
مرداد
لوله‌ها در صنعت و بخصوص در صنایع فراوری نقشی محوری در انتقال سیالات ایفا می‌کنند و از این نظر به عنوان جزئی مهم، حساس و کاربردی شناخته می‌شوند. این لوله‌ها دارای انواع مختلفی هستند که به روش‌های گوناگونی نیز تولید می‌شوند. انتخاب فرایند تولید آنها متناسب با خواص مکانیکی ومشخصات فنی مورد نیاز لوله‌ها انجام میشود؛ که این امر کاربردهای آنها را نیز تحت تاثیر قرار می‌دهد. لوله نورد سرد یا لوله Cold Rolled یکی از انواع لوله‌های مورد استفاده در صنایع حساس است که به دلیل خواص مکانیکی فوق العاده، در صنایعی مانند صنایع شیمیایی و صنعت نفت و گاز و… مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این مقاله از استیل رخ به بررسی جامع روش تولید لوله نورد سرد (Cold Rolled Pipe)، استانداردها، ویژگی‌ها و کاربردهای آن می‌پردازیم.
لوله نورد سرد چیست؟
لوله نورد سرد (Cold Rolled Pipes) به لوله‌ای گفته میشود که فرآیند شکل‌دهی و تولید آن در دمای پایین و نزدیک به دمای محیط صورت گیرد. فرآیند شکل‌دهی سرد سبب ایجاد ویژگی‌های متفاوتی در لوله‌ها نسبت به حالت تولید آنها در دمای بالا میشود. البته گفتنی است که در برخی موارد آلیاژهای مورد استفاده در این دو فرآیند و همچنین تجهیزات آنها با یکدیگر بسیار تفاوت دارد. در ادامه مراحل فرآیند تولید لوله نورد سرد توضیح داده شده است:
1. نورد گرم (Hot rolling):
پزهزینه بودن شکل‌دهی شمش یا بیلت در حالت سرد برای دستیابی به محصول نهایی، باعث میشود تا ابتدا از فرآیند نورد گرم، برای نزدیک شدن مواد اولیه به شکل نهایی استفاده شود. در واقع این فرآیند برای تو خالی شدن بیلت‌ها انجام میشود. برای انجام فرآیند نورد گرم، پارامترهای مهمی مانند دما، نرخ کرنش، نیرو و… اهمیت بسیار زیادی دارند. دمای انجام این فرآیند باید از دمای تبلور مجدد آلیاژ بالاتر باشد تا نورد گرم به درستی انجام شود.
2. اسیدشویی (Pickling):
پس از انجام فرآیند نورد گرم برای تولید لوله Cold Roll، لازم است فرآیند اسید شویی روی آن انجام شود. قرار گرفتن در دمای بالا سبب تشکیل لایه اکسیدی روی سطح قطعات میشود و در صورتی که این مواد از سطح لوله‌ها پاک نشوند در مراحل بعدی می‌توانند سبب کاهش راندمان تولید شوند.
جهت خرید لوله استیل، ورق استیل و دیگر اقلام استیل با کارشناسان ما در مجموعه استیل رخ در تماس باشید.
3. نورد سرد (Cold rolling):
پس از انجام مراحل بالا و دستیابی به شکل اولیه لوله، فرآیند نورد سرد روی آنها انجام میشود تا لوله نورد سرد تولید شود. در این فرآیند که اصطلاحاً در دمای اتاق انجام میشود لوله‌ها از غتلک‌های مختلف عبور می‌کنند و در هر مرحله تغییر، ضخامتی معین در آنها صورت می‌گیرد تا ضخامت آنها به میزان مشخص شده برسد. در ادامه غلتک‌های تاب گیری و پرداخت نهایی لوله‌ها را آماده برش و کنترل‌های نهایی می‌کنند.
بیشتر بخوانید: نحوه تغییر ضخامت ورق استیل به کمک نورد سرد
ویژگی‌های لوله نورد سرد
تغییرات ریزساختاری که در طی تولید لوله نورد سرد رخ می‌دهد، سبب افزایش سختی و استحکام آنها میشود. میزان شکل‌پذیری و جوش‌پذیری این قطعات بعد از نورد سرد کاهش می‌یابد که برای بهبود این ویژگی فرآیند آنیل روی لوله‌ها انجام میشود و این ویژگی‌ها با توجه به زمان و دمای تعیین شده برای آنیلینگ، بهبود می‌یابد. نوع خواص مکانیکی موردنظر پس از فرآیند نورد سرد یا Cold rolling با توجه به استانداردهای تعریف شده در هر صنعت متفاوت است و به همین دلیل نیز فرآیند آنیلینگ در دماها و زمان‌های متفاوتی انجام میشود. همچنین لازم به ذکر است که طی این فرایندها خواص جوشکاری و شکل‌پذیری لوله‌ها افت می‌کنند که این مهم به دلیل تنش‌های پسماند ناشی از انجام فرآیند نورد سرد رخ می‌دهند.
در صورت تمایل برای آشنایی با راهنمای کامل انواع جوشکاری و تعاریف هرکدام، مطلب آن را مطالعه کنید.
الزامات استانداردهای بین المللی در تولید لوله‌های بدون درز نورد سرد
لوله‌های نورد سرد معمولاً زیرمجموعه لوله‌های بدون درز یا مانیسمان هستند و علت آن نیز همانطور که مشخص است، عدم استفاده از جوشکاری در فرایند تولید آن می‌باشد. در جدول زیر به مشخصات برخی از استانداردهای لوله استنلس استیل که فرایند نورد سرد درآنها استفاده میشود اشاره شده است. در این استانداردها مشخصات فنی، خواص مکانیکی، الزامات فنی تولیدی، روش‌های آزمایش و سایر الزامات مربوط به تولید و کاربرد این نوع لوله‌ها برای کاربردهای مختلف تعریف شده است.
جدول استانداردهای تولید لوله‌های بدون درز نورد سرد:
| شماره استاندارد | موضوع استاندارد |
| ASTM A511 | استاندارد لوله فولادی ضد زنگ معمول با الزامات فنی بالا در مورد خواص مکانیکی |
| ASTM A269 | استاندارد لوله فولادی ضد زنگ معمول با الزامات نسبتاً کم در مورد خواص مکانیکی |
| ASTM A312 | استاندارد بسیار رایج لوله‌های فولادی ضد زنگ آستنیتی بدون درز، درز مستقیم و سرد کار شده را برای درجه حرارت بالا و کاربردهایی با خورندگی عمومی |
| ASTM A213 | استاندارد بسیار رایج تیوب‌های فولادی ضد زنگ آستنیتی و فریتی بدون درز برای کاربرد درجه حرارت بالا در بویلرها و مبدل‌های حرارتی |
ویژگی‌های عمومی لوله نورد سرد
به طور کلی می‌توان گفت روش نورد سرد اغلب برای تولید لوله‌هایی با قطر کم استفاده میشود و برای لوله‌هایی با اندازه بزرگ از فرآیند نورد گرم و روش درزدار استفاده می‌گردد. دمای انجام فرآیند نورد سرد همانطور که گفته شد پایین است و فرآیند نورد سرد در دمای محیط انجام میشود.
مزایای لوله نورد سرد
لوله تولید شده به این روش دارای ویژگی‌هایی است که آن را برای کاربردهای متنوعی مناسب می‌سازد. مزایای این لوله‌ها به شرح زیر است:
• استحکام:
با انجام فرآیند نورد سرد سختی سطحی حدود 20% نسبت به حالت نورد گرم افزایش می‌یابد که این افزایش سختی به جهت افزایش استحکام نهایی قطعه است. در استانداردها تاکید شده تا نورد سرد حداقل 35% نسبت به سطح ساختار را تحت تاثیر قرار دهد. این ویژگی سبب میشود تا این لوله‌ها تحمل استفاده در فشار بالا را داشته باشند.
• کیفیت بالا و یکنواختی سطح:
ویژگی دیگر این لوله‌ها، یکنواختی و صافی سطح آن‌هاست. این مورد نیاز به پرداخت‌های سطحی پس از تولید را کاهش می‌دهد. همچنین به دلیل پایین بودن دمای فرآیند، سطح آن دچار اکسیداسون نمی‌شود و نیازی به فرآیند اسیدشویی پس از تولید نیست.
• دقت ابعادی:
لوله‌های نورد سرد از دقت ابعادی بسیار بالایی برخوردار هستند چرا که انقباض‌ها و انبساط‌های ناشی از افزایش دما برای شکل‌دهی در این لوله‌ها ابعاد را تحت تاثیر قرار نمی‌دهد. یا به عبارتی باید گفت که ابعاد نهایی شامل قطر لوله و ضخامت جداره آن در دمای محیط به حد نهایی خود می‌رسند و پس از آن تغییر دمای بالایی رخ نمی‌دهد.
جهت خرید ورق استیل در آلیاژها و ضخامت‌های متنوع با کارشناسان ما در مجموعه استیل رخ در تماس باشید.
معایب لوله نورد سرد
در کنار ویژگی‌های مثبت لوله نورد سرد، مواردی هم وجود دارند که به عنوان معایب باید آنها را در نظر داشت.
• کربن کمتر:
برای آن‌که بتوان لوله‌ها را در دمای پایین شکل داد، ازگریدهای کم کربن استفاده میشود چرا که کمتر بودن میزان کربن در استیل، استحکام این قطعات را کاهش داده و شکل‌پذیری آنها را بهبود می‌بخشد. به همین جهت نیز آلیاژهای مورد استفاده در این روش، کربن کمتری دارند و به طبع استحکام آلیاژ پایه آنها از گریدهای پرکربن کمتر است. هرچند عملیات کار سرد باعث افزایش سختی میشود.
• محدودیت ابعادی:
همانطور که گفتیم لوله‌های نورد سرد دارای قطر کمتری نسبت به لوله‌های تولید شده به روش نورد گرم هستند که این مورد سبب محدودیت استفاده از آنها در صنایع مختلف میشود.
• هزینه تولید بالاتر:
به دلیل انجام فرآیندهای گوناگون برای آماده سازی لوله‌های نورد سرد (شامل نورد گرم، اسید شویی، نورد سرد و آنیلینگ)، هزینه تولید این لوله‌ها به مراتب بیشتر از لوله‌های نورد گرم است. از طرفی عملیات نورد سرد به صرف انرژی و کار بیشتر نیاز دارد که هزینه تولید را افزایش می‌دهد. این عوامل سبب میشود در برخی از کاربری‌ها استفاده از این لوله توجیه اقتصادی نداشته باشد.
• فرآیند پیچیده تولید:
از آنجا که شکل‌دهی این لوله‌ها در دمای اتاق انجام میشود، امکان دارد در طی فرآیند نورد سرد، در نقاطی ناهمگن شدن ضخامت رخ دهد. از طرف دیگر در مقایسه با نورد گرم، تغییر شکل و نازک شدن جداره نیاز به نورد در دفعات و مراحل بیشتری دارد.
در چه صنایعی از لوله نورد سرد یا Cold Rolled استفاده میشود؟
ویژگی‌های ظاهری و همچنین ریزساختاری لوله نورد سرد، سبب میشود تا در کاربردهای مختلفی از این لوله‌ها استفاده شود. در برخی از موارد نادر ممکن است این کاربری‌ها دکوراتیو باشند اما به هرحال کاربردهای صنعتی این نوع لوله بیشتر است. در زیر تعدادی از موارد استفاده این لوله‌ها نام برده شده است:
• خودرو:
لوله‌های استیل نورد سرد اغلب در وسایل نقلیه استفاده می‌شوند زیرا دقت ابعادی و کیفیت سطح بالایی دارند و می‌توانند به جلوگیری از عیوب عملکردی یا خرابی تجهیزات کمک کند. به عنوان مثال می‌توان به لوله‌های مورد مصرف در سیستم احتراق و سوخت رسانی، رادیاتورها، اجزای شاسی و کمک فنرها اشاره کرد.
• هوافضا:
از آنجا که این نوع از لوله از سطحی صاف، ابعاد دقیق و خواص مکانیکی بهبود یافته‌ای برخوردار است در ساخت قطعات حساس و پرکاربرد در صنعت هوافضا، برای سیستم‌های سوخت‌رسانی، تهویه مطبوع و… مناسب هستند.
• مدارهای هیدرولیک:
لوله‌های استنلس استیل نورد سرد شده در سیستم‌های هیدرولیک کاربرد گسترده‌ای جهت انتقال سیالات با فشار بالا (خطوط فشارقوی)، خطوط کنترل، خطوط روانکاری و… دارند.
• ابزار و تجهیزات دقیق:
از این لوله‌ها اغلب در ابزار و تجهیزاتی همچون گیج‌ها و سنسورها، قطعات تجهیزات آزمایشگاهی و… به دلیل دقت و قابلیت اطمینان بالا استفاده میشود.
• ساخت و ساز:
لوله‌های فولادی ضد زنگ نورد سرد می‌توانند در کاربردهای ساختمانی مانند گاراژها، سوله‌های فولادی و سایر ساختمان‌ها و سازه‌های صنعتی به کار گرفته شوند.
• سایر صنایع:
این لوله‌های با کیفیت در بسیاری از صنایع دیگر از جمله فرآوری مواد غذایی و آشامیدنی، حمل و نقل و فناوری نیز کاربرد دارند.
در صورت تمایل برای آشنایی با تفاوت ورق فولادی نورد گرم و نورد سرد، مطلب آن را مطالعه کنید.
سخن آخر
آگاهی از فرآیند تولید لوله‌های نورد سرد و آشنایی با ویژگی‌های آنها، برای مهندسان و متخصصان صنایع مختلف امری ضروری است. از این جهت که در عملکرد و ایمنی سیستم‌های صنعتی، انتخاب صحیح نوع لوله و مشخصات فنی آن، نقش مهمی ایفا می‌کند.
با پیشرفت فناوری و افزایش تقاضا برای محصولات با کیفیت، انتظار می‌رود که فرآیند تولید لوله‌های نورد سرد نیز دستخوش تغییرات بیشتری شود. استفاده از متریال‌های جدید، توسعه و ایجاد روش‌های نوین جوشکاری و اتوماسیون بیشتر در خطوط تولید، از جمله مواردی هستند که می‌توانند به بهبود کیفیت و کاهش هزینه‌های تولید این نوع لوله‌ها کمک نمایند.
