انواع لوله های نفت و گاز: بدون درز (مانیسمان)، ERW، LSAW

 با 3 نوع لوله فولادی مورد استفاده در صنعت پتروشیمی آشنا شوید: لوله مانیسمان (بدون درز)، ERW (جوشکاری با مقاومت الکتریکی) و LSAW (جوشکاری زیرپودری طولی). یک لوله بدون درز با کشیدن یک شمش فولادی جامد از طریق یک میله سوراخ ساخته می شود. لوله های جوش داده شده توسط برش، خمش، کویل های جوشکاری (ERW) یا صفحات فولادی (LSAW) تولید می شوند.

کاربرد لوله بدون درز (مانیسمان)

لوله های بدون درز از شمش های فولادی تولید می شوند که برای ایجاد بخش لوله ای گرم شده و سوراخ می شوند. کلمه "Samless" به معنای عدم وجود جوش درز است. لوله های فولادی بدون درز برای کاربردهای مختلف در صنعت نفت و گاز استفاده می شود:

·        عملیات بالادست (لوله های OCTG)

·        جریان میانی (انتقال و توزیع سیالات مانند نفت، گاز، بخار، اسیدها، دوغاب)

·        پایین دست (لوله کشی فرآیند برای پالایش نفت و گاز در محصولات مشتق شده)

·        کاربردهای عمومی لوله کشی برای خدمات شهری

انواع لوله بدون درز

رایج ترین انواع لوله های مورد استفاده در صنعت نفت و گاز (مشخصات لوله ASTM):

·        ASTM A53، A106، A333، و API 5L (انواع لوله های فولادی کربن برای فولاد کربنی با دمای بالا و پایین)

·        ASTM A335 گرید P5 تا P91 (لوله های فولادی با آلیاژ کروم-مولی برای دما و فشار بالا، برای کاربردهای پالایشگاهی و نیروگاهی)

·        ASTM A312 سری 300 و 400 (لوله های فولادی ضد زنگ در گریدهای 304، 316، 321، 347)

·        ASTM A790/A928 (لوله های دوبلکس و فوق دوبلکس با ساختار فریتی و آستنیتی دوبل)

·        مشخصات مواد آلیاژهای مختلف نیکل (Inconel، Hastelloy، Cupronickel، Monel، Nickel 200)

مشخصات لوله های غیر آهنی (آلومینیوم، مس، برنج، مس نیکل)

برخی از مشخصات فقط لوله های بدون درز را پوشش می دهند (مثال ASTM A106)، برخی دیگر هم برای لوله های بدون درز و هم برای لوله های جوشی اعمال می شوند (مثال ASTM A53).

لوله‌های کربن فولادی (A53، A333، A106 و API 5L) بیشترین سهم بازار را دارند، زیرا می‌توانند برای اکثر برنامه‌های کاربردی در دمای بالا و پایین استفاده شوند. کاربرد اصلی لوله های فولادی ضد زنگ برای خدمات خورنده است (و با افزایش دما و فشار و یا زمانی که سیال منتقل شده تهاجمی تر و تهاجمی تر است از درجه های بالاتر استفاده می شود).

در صنعت نفت و گاز بالادست، API 5CT مشخصات کلیدی پوشش لوله های OCTG (کالاهای لوله ای کشور نفت) است.

لوله های فولادی مانیسمان نباید با لوله های بدون درز اشتباه گرفته شوند. در واقع، چند تفاوت مهم بین لوله ها و لوله ها وجود دارد که فقط معنایی نیستند. به طور کلی، کلمه "لوله" به هر لوله ای که برای انتقال سیالات استفاده می شود اطلاق می شود، در حالی که کلمه "لوله" به بخش های لوله ای (با اشکال مختلف، گرد، بیضی، مربع) که برای کاربردهای ساختاری/مکانیکی، سیستم های ابزار دقیق و ساخت تجهیزات تحت فشار مانند بویلر، مبدل حرارتی و سوپرهیتر.

قیمت لوله بدون درز چقدره؟

لوله‌های بدون درز به دلیل فرآیند تولید نسبتاً پیچیده‌تر (بیشتر از فرآیند تولید لوله‌های ERW و LSAW) و به دلیل تعداد لوله‌های بدون درز، قیمت لوله مانیسمان هر تن بالاتری نسبت به لوله‌های ERW دارند، معمولاً 20 تا 30 درصد بالاتر. تولیدکنندگان لوله نسبتاً محدود است (بازار ماهیت انحصاری دارد).

برای اندازه ها و مشخصات خاص (به عنوان مثال یک لوله 20 اینچی یا یک لوله با ضخامت دیواره بالا در مواد خاص یا عجیب و غریب، به عنوان مثال، لوله های ASTM A335 P91)، تعداد کمی از تامین کنندگان لوله جهانی وجود دارد و قیمت هر تن (یا هر متر) ، در نتیجه، تحت تاثیر قرار گرفت.

با توجه به این واقعیت، تخمین قیمت لوله با استفاده از قیمت استاندارد به ازای هر تن برای تمام لوله‌های «فولاد کربنی» یا «فولاد ضد زنگ»، بدون در نظر گرفتن قطر واقعی، ضخامت دیواره و درجه خاص، عملی اشتباه است: همه این عوامل باید در نظر گرفته شود تا در مراحل بعدی از افزایش هزینه ها در حین اجرای پروژه جلوگیری شود. علاوه بر این، قیمت ها روزانه در نوسان هستند (به ویژه برای لوله های آلیاژی که حاوی عناصر شیمیایی مانند مولیبدن، نیکل، مس، کروم هستند که روزانه در بورس فلزات لندن یا بازارهای فروآلیاژ معامله می شوند).

اندازه لوله های بدون درز

مشخصات ASME B36.10 و B36.19 ابعاد و وزن لوله های بدون درز برای صنعت پتروشیمی را پوشش می دهد (مشخصات برای لوله های جوش داده شده نیز اعمال می شود):

·        مشخصات ASME B36.10 اندازه لوله های بدون درز کربن و کم آلیاژ (ابعاد و وزن) بین 1/8 تا 24 اینچ را پوشش می دهد.

·        مشخصات ASME B36.19، در عوض، ابعاد و وزن لوله های فولادی ضد زنگ، دوبلکس، آلیاژ نیکل و لوله های بدون درز و جوش داده شده را پوشش می دهد.

·        لوله های بدون درز تجاری با اندازه اسمی لوله (نماینده ظرفیت تقریبی انتقال سیال لوله) و با "برنامه ای" که به ضخامت لوله اشاره دارد (متداول ترین آنها جدول 40 است، تعیین می شود.

·        STD، XS، XXS برای لوله های کربن/آلیاژ، و 10S، 40S و 80S برای لوله های ضد زنگ و آلیاژ نیکل).

·        مشخصات اندازه لوله ASME را می توان به صورت آنلاین از وب سایت ASME یا از فروشگاه اینترنتی IHS خریداری کرد.

فرآیند تولید لوله بدون درز

لوله های بدون درز فولادی ملایم از 1/8 تا 6 اینچ. با اصطلاح "فرایند آسیاب پلاگین" یا "فرایند اکستروژن" (برای قطرهای کوچکتر استفاده می شود)، در حالی که "فرایند آسیاب سنبه ای" برای قطرهای بزرگتر استفاده می شود.

لوله بدون درز  (جوشکاری با مقاومت الکتریکی)

لوله‌های ERW با استفاده از کویل‌های فولادی تولید می‌شوند: سیم‌پیچ ابتدا از سیم‌پیچ باز می‌شود، سپس صاف می‌شود، بریده می‌شود و در نهایت با اتصال الکتریکی دو انتهای آن به شکل لوله در می‌آید.

لوله های ERW در اندازه های بین 1/2 تا 20 اینچ، در فولاد کربن (ASTM A53 رایج ترین مشخصات است) و فولاد ضد زنگ (ASTM A312) در دسترس هستند. از نظر ابعاد، ASME B36.10 و ASME B36.19 مشخصات اصلی مرجع هستند (API 5L برای لوله های خط ERW جوش داده شده).

نمودارهای ابعادی ASME و API ترکیبات معمولی از اندازه اسمی لوله و ضخامت دیواره (تعیین شده به عنوان "برنامه") را نشان می دهد و وزن لوله بدون درز  را بر حسب کیلوگرم (یا پوند) نشان می دهد.

در چند سال اخیر، لوله‌های ERW به یک جایگزین کارآمد برای لوله‌های بدون درز، هم از نظر قیمت و هم از نظر عملکرد، بدلیل فناوری‌های جوشکاری مدرن که توسط تولیدکنندگان لوله بدون درز  اتخاذ شده است (به عنوان مثال HFI و HFW، جوشکاری با فرکانس بالا) تبدیل شده‌اند. این پیشرفت‌ها در فن‌آوری‌های جوشکاری، در طول زمان، برتری فنی لوله‌های بدون درز را نسبت به لوله‌های ERW کاهش داده است، و حداقل در برخی کاربردها (فشار و دمای متوسط/پایین) قابل تعویض هستند. البته لوله های بدون درز همیشه از مقاومت مکانیکی برتر ذاتی بیلت های فولادی در مقابل سیم پیچ ها و صفحات بهره مند خواهند شد.

فرآیند تولید لوله بدون درز

لوله‌های ERW از کویل‌های فولادی تولید می‌شوند که در ابتدا بدون سیم پیچ، برش، پردازش، جوش داده شده و آزمایش می‌شوند که در تصویر زیر نشان داده شده است.

رایج‌ترین روش جوشکاری مورد استفاده برای لوله‌های نفت و گاز، به اصطلاح «فناوری القایی فرکانس بالا» (ERW-HFI) است که شامل اعمال جریان القایی بر روی سطح بیرونی لوله می‌شود که می‌تواند یک درز قوی ایجاد کند. دو طرف کلاف فولادی را جوش داده و خیلی محکم به هم وصل کنید.

لوله LSAW (جوشکاری قوس الکتریکی زیردریایی)

یک لوله LSAW ("جوشکاری قوس زیردریایی") با برش، خمش و جوشکاری صفحات فولادی (فرایند JCOE) تولید می شود.

لوله های LSAW با لوله های بدون درز و ERW در محدوده اندازه بین 16 تا 24 اینچ رقابت می کنند، اما برای خطوط لوله بالاتر از 24 اینچ گزینه "حتمی" هستند (زیرا 24 اینچ حداکثر اندازه برای لوله های بدون درز تجاری است).

دو نوع اصلی لوله های LSAW عبارتند از: لوله های طولی (با جوش درز مستقیم یک یا دوتایی، DSAW) و نوع مارپیچی (به نام لوله HSAW، SSAW یا SAWL). بنابراین، تفاوت بین DSAW و LSAW در این است که لوله های DSAW دارای یک جوش درز در داخل و خارج لوله هستند، در حالی که لوله های LSAW دارای یک جوش تک درز در سطح بیرونی هستند.

تفاوت لوله های LSAW و ERW در این است که لوله های LSAW با استفاده از صفحات فولادی تولید می شوند، لوله های ERW از کویل های فولادی تولید می شوند.

لوله های جوش داده شده LSAW

در صنعت نفت و گاز، لوله های API 5L LSAW با قطر بزرگ برای انتقال موثر هیدروکربن ها در فواصل طولانی استفاده می شود. لوله های جوش مارپیچ HSAW/SSAW برای کاربردهای غیر بحرانی، به عنوان انتقال و توزیع آب (نه برای نفت و گاز) استفاده می شود.

فرآیند تولید لوله LSAW

لوله‌های LSAW با فرآیند JCOE تولید می‌شوند که از صفحات فولادی همانطور که در زیر نشان داده شده است شروع می‌شود.

ERW PIPE VS. بدون درز

سوال "آیا از ERW یا لوله های بدون درز برای پروژه خود استفاده کنم؟" بارها و بارها بالا می آید هر کدام از این دو مزایا و معایب متفاوتی دارند که برای تصمیم گیری مناسب باید در مورد آنها فکر کرد:

مزایا و معایب لوله های بدون درز

·        لوله های مانیسمان از یک بلوک فولادی جامد ساخته می شوند و هیچ درز جوشی ندارند، که ممکن است ناحیه ضعیفی را نشان دهد (در معرض خوردگی، فرسایش و شکست عمومی)

·        لوله های بدون درز در مقایسه با لوله های جوشی از نظر گردی و بیضی شکل قابل پیش بینی و دقیق تری دارند.

·        عیب اصلی لوله های بدون درز این است که هزینه هر تن آنها بیشتر از هزینه لوله های ERW با اندازه و درجه یکسان است (لوله های مانیسمان و ERW در محدوده 2 تا 20 اینچ رقابت می کنند).

·        زمان تحویل ممکن است طولانی‌تر باشد، زیرا تولیدکنندگان لوله‌های مانیسمان کمتر از لوله‌های جوشی هستند (موانع ورودی کمتری برای لوله‌های جوشی در مقایسه با لوله‌های بدون درز وجود دارد)

·        لوله های بدون درز ممکن است دارای ضخامت دیواره ناسازگار در طول خود باشند، در واقع تحمل عمومی 12.5% ​​+/- است.

·        لوله های جوشی ارزان تر از بدون درز (نوع ERW HFI) هستند، زیرا با استفاده از کویل های فولادی به عنوان مواد اولیه در کارخانه های تولیدی کمتر پیچیده تولید می شوند.

·        لوله های جوش داده شده زمان سرب کوتاه تری نسبت به لوله های بدون درز دارند، زیرا پایه تولید بزرگتر است.

·        لوله های جوش داده شده دارای ضخامت دیواره ثابتی هستند، زیرا با استفاده از سیم پیچ (ERW) یا صفحات (LSAW) تولید می شوند که هر دو تحت کنترل تحمل شدید قرار دارند.