لوله آتشخوار چیست؟ بهتر است برای پاسخ به این سوال به کاربرد لوله آتشخوار اشاره کنیم.
در برخی صنایع نیاز به انتقال سیالات داغ وجود دارد و این انتقال طبیعتا به وسیله لوله ها و اتصالات انجام می شود. اما همه لوله ها قادر به تحمل حرارت بالا نیستند و اگر در حین انتقال آسیب ببینند خسارات جانی و مالی فراوانی به دنبال خواهند داشت.
یکی از دغدغه های تولسد کننده اتصالات فولادی این مشئله بود که پس از انجام آزمایشات گوناگون به نوعی لوله دست یافتند که قابلیت تحمل حرارت و فشار بالا را دارد و آن را لوله آتشخوار نام نهادند.
لوله آتشخوار به خاطر جنس خاص آلیاژی که دارد، می تواند عبور سیالاتی با فشار و حرارت بالا را تحمل کند. این آلیاژ برای بالا بردن مقاومت لوله در برابر فشارهای بالا، مقداری کربن دارد که مقدار آن بین ۱۷/۰ الی ۲۰/۰ است. در واقع آلیاژ لوله های آتشخوار ترکیبی از درصد کمی کربن با آهن است که سبب ایجاد استحکام، جوش پذیری و شکل پذیری آنها می شود.
همچنین برای افزایش تحمل این لوله ها در برابر حرارت، آلیاژشان شامل مقداری منگنز نیز می شود. وجود این دو عنصر باعث شده تا اکثر لوله های آتشخوار توانایی تحمل عبور سیالاتی با حداقل دمای ۴۵۰ درجه سانتی گراد را داشته باشند و فشار داخل آنها به ۸۰ اتمسفر نیز برسد. لازم به ذکر است که اگر یک لوله آتشخوار نیاز به جوشکاری داشته باشد، باید ۱۵ دقیقه در دمای ۵۲۰ الی ۶۰۰ درجه روی آن عملیات جوشکاری انجام شود تا احتمال وجود هر گونه درز یا نشتی از بین برود.
استاندارد لوله های آتشخوار
لوله آتشخوار دامنه کاربری خیلی بالایی دارد و به همین جهت با استانداردهای مختلفی که هر کدام نیز ویژگی خاصی دارد تولید می شود. انواع استاندارد لوله آتشخوار به شرح زیر است :
لوله آتشخوار St35.8
لوله آتشخوار St35.8 تحت استاندارد دین آلمان که شماره استاندارد آن DIN17175 می باشد تولید می گردد. شماره آنالیز این استاندارد نیز ۱.۰۳۰۵ محاسبه میشود. لوله های آتشخوار با این استاندارد دارای ترکیبی از عناصر کربن با ۱۷ تا ۱۹ صدم درصد و منگنز با ۵۵/۰ تا ۷/۰ درصد است. فشار اتمسفری که توان تحمل آن را دارند حدود ۲۵ بار و تحمل حرارت تا ۵۸۵ محاسبه شده که البته این حرارت باید به صورت غیر مستقیم باشد. این لوله ها در ساخت دیگ های روغن داغ و دیگ های بخار مورد استفاده قرار می گیرند. این نکته را باید متذکر شد که این لوله ها بهدلیل داشتن میزان پایین کربن به راحتی شکل می پذیرند و قابلیت انعطاف و خم کردن تا ۹۰ درجه را دارند.
لوله آتشخوار St45.8
لوله آتشخوار St45.8 که تحت استانداردهای DIN2448 و DIN17175 تولید شده و دارای شماره آنالیز ۱.۰۴۰۵ است. این لوله های آتشخوار در آلیاژ خود حدود ۲/۰ تا ۲۲/۰ درصد کربن و در حدود ۵۵ تا ۶۵ صدم درصد منگنز دارند که فشار اتمسفری معادل ۳۰ بار و حرارت غیر مستقیم تا ۵۳۵ درجه سانتیگراد را برای لوله آتشخوار به وجود می آورند.
لوله های آتشخوار ASME SA192
لوله های آتشخوار ASME SA192 با استاندارد دین آلمان و با شماره استاندارد DIN17175 و شماره آنالیز ۱.۰۳۰۵ دارای ویژگی های دیگری است. محتوای کربن در آلیاژ این لوله حدود ۱۸/۰ تا ۲/۰ درصد و محتوای منگنز در آن حدود ۴۵/۰ تا ۷/۰ محاسبه می شود. لوله آتشخوار که با این استاندارد تولید شده می تواند تا ۵۵۰ درجه سانتیگراد حرارت غیر مستقیم و ۲۷ بار فشار اتمسفری را تحمل کند.
لوله آتشخوار با استاندارد ASTM boiler tube A179
لوله آتشخوار با استاندارد ASTM boiler tube A179 که شماره آنالیز آن نیز ۱.۰۳۰۵ است. این لوله های بویلر کمترین میزان کربن یعنی ۱۶ تا ۱۸ صدم درصد را در آلیاژ خود دارند. ضمن اینکه میزان منگنز آنها نیز ۵ تا ۷ دهم درصد است که فشار اتمسفری تا ۱۵ بار و حرارت غیر مستقیم تا ۵۳۰ درجه سانتیگراد را باعث می شود. این لوله ها پرکاربردترین نوع لوله در ساخت انواع مبدل های حرارتی هستند و به دلیل میزان خیلی کم کربن بیشترین حالت انعطاف پذیری یعنی تا ۱۸۰ درجه خم شدن را دارند
ویژگی های لوله آتشخوار
- تطابق ضخامت لوله با میزان تحمل حرارت و فشار: از آن جایی که لوله های آتشخوار در ضخامت های گوناگونی تولید می شوند، باید ضخامت لوله با میزان حرارت و فشار قابل تحمل آن، مطابقت داشته باشد. به طور مثال توصیه می شود برای حرارت های بالا از لوله هایی که ضخامت کمی دارند، استفاده نشود.
- نداشتن درز: در حالت کلی، لوله های بدون درز، به دلیل نداشتن درزجوش دارای استحکام بالایی هستند و میزان نشتی را به حداقل مقدار ممکن می رسانند. بنابراین اگر می خواهید یک سیستم لوله کشی بی نقص داشته باشید بهتر است که لوله مورد نظرتان را از نوع بدون درز انتخاب کنید.
- کیفیت مناسب: بدیهی است که داشتن کیفیت مناسب و استاندارد یکی از اصلی ترین ویژگی هایی است که یک لوله را بر دیگری برتری می بخشد که این کیفیت از روش تولید، نحوه جوشکاری، تست های کنترل کیفیت و … سرچشمه می گیرد
- ضد زنگ بودن: ضد زنگ بودن یکی از مهم ترین نکاتی است که هنگام انتخاب لوله آتشخوار باید به آن توجه کرد زیرا در طولانی مدت، عبور سیالاتی با حرارت بالا، می تواند موجب زنگ زدگی لوله شود. محل اتصال لوله با بخش های دیگر سیستم، بیشترین خطر زنگ زدگی را دارند پس بهتر است که با آبکاری و پوشش های چندگانه، به آن خاصیت ضد زنگ دهیم.
- مقدار منگنز و کربن: همان طور که در ابتدای مقاله گفتیم، کربن و منگنز، دو عنصر اصلی برای تولید لوله آتشخوار به حساب می آیند که با دقت بالایی با آهن ترکیب می شوند زیرا اگر این ترکیب به شکل ناصحیحی انجام پذیرد، شاهد لوله های بی کیفیتی خواهیم بود.
- شکل پذیری: به خاطر جریان سیالات داغ در لوله ها باید توانایی انقباض و انبساط را داشته باشند تا مانع ترکیدن آنها بشود. در بعضی مواقع هم لازم است که این لوله ها با زوایای مختلفی خمکاری شوند که اگر لوله انعطاف پذیر نباشد، به پروژه خسارت وارد می شود.
مطالب مرتبط: بازرگانی جهان فولاد
کاربردهای لوله آتشخوار
در ابتدا گفتیم در مواردی که قابلیت تحمل حرارت و فشار بالا نیاز باشند، از لوله های آتشخوار استفاده می شود. صنایع مختلفی که نیاز به لوله آتشخوار دارند به شرح زیر هستند:
- استفاده از لوله آتشخوار در صنایع شیمیایی
- از لوله آتشخوار بدون درز در نیروگاه های هسته ای
- در صنایع نفت و گاز
- از لوله آتشخوار سرد کشیده شده و با مقاومت بالا برای تحقیقات دانشگاهی
- از لوله آتشخوار پرکربن و با سختی بالا در صنعت دفاع و توسعه برای تولید انواع اسلحه
- در صنایع کاغذ سازی
- از لوله آتشخوار با فشار خیلی بالا در صنایع پتروشیمی، کشتی سازی و نفت و گاز
- در انواع مبدل های حرارتی
- در دیگ های بخار با فشار کم و متوسط
- در موتورهای دیزل و صنایع ساختمانی
در خط لوله حمل و نقل مایعات و گازهای با فشار و حرارت بالا
در فرآیندهای لوله کشی پردازشی و ایستگاه های فشرده سازی
در واقع در این صنایع از لوله آتشخوار برای ساخت موارد زیر استفاده می شود :
ساخت دیگ های بخار
- کشتی سازی
- ساخت نیروگاه های هسته ای
- ساخت موتورهای دیزل
- ساخت انواع مبدل های حرارتی
- تولید انواع اسلحه
- استفاده در ایستگاه های فشرده سازی
- و…
سایزهای مختلف لوله آتشخوار
لوله های آتشخوار با قطرهای مختلفی تولید می شوند و هر کدام برای کاربرد خاصی مورد استفاده قرار می گیرد. انواع سایزهای لوله آتشخوار به قرار زیر است: لوله های آتشخوار از سایز ۲۵ تا ۷۶ اینچ تولید می شوند و متداول ترین سایزهای آنها که در صنایع مختلف استفاده می شود عبارتند از: ۲۵.۴، ۳۱.۸، ۳۸، ۴۴.۵، ۵۰.۸، ۵۷، ۶۰.۳، ۶۳.۵، ۷۶.۱ اینچ است
مطالب مرتبط: جهان فولاد