لوله api چیست؟

لوله‌ها از محصولات پرکاربردی هستند که در انواع سایزها و ابعاد مختلف با جنس‌های متفاوت ساخته می‌شوند. هر نوع لوله‌ای بسته به نوع آلیاژ سازنده و ابعادش دارای کاربرد منحصربه‌فرد و خاصی است. مثلاً از لوله‌های استیل برای ساخت انواع پایه‌های مبل و میز استفاده می‌کنند، اما از لوله‌های پی‌وی‌سی بیشتر برای انتقال سیالات مایع مانند آب استفاده می‌شود. یکی از انواع بسیار پرکاربرد لوله‌ها نیز لوله api است که بیشتر برای انتقال سیالات نفت و گاز مورد استفاده قرار می‌گیرد. در ادامه بیشتر با نحوه ساخت لوله api و عملکرد آن آشنا خواهید شد. همچنین اگر قصد خرید لوله را دارید یتوانید به صفحه قیمت لوله مراجعه کنید.

لوله api چیست؟

به‌طورکلی هرچه لوله قطورتر بوده و میزان تحملش در برابر فشارهای زیاد بیشتر باشد برای انتقال سیالاتی مانند نفت و گاز مناسب‌تر هستند. زیرا مهم‌ترین مسئله‌ای که در صنعت خطوط انتقال نفت و گاز وجود دارد این است که بتوان حجم بیشتری را در زمان کمتری انتقال داد و این شرایط میسر نمی‌شود، مگر اینکه از لوله‌های با قطرهای زیاد استفاده شود. مسلم است که وقتی قطر لوله زیاد شود و سیال زیادی از آن عبور کند میزان فشار وارد شده بر دیواره‌های لوله نیز به‌شدت افزایش پیدا خواهد کرد. بنابراین جنس بدنه لوله‌های انتقال گاز و نفت باید طوری باشد که این فشار را تحمل کرده و در طول کار ازهم‌پاشیده نشود. در غیر این صورت می‌تواند حوادث خطرناکی ایجاد کند که ضرر مالی زیادی نیز خواهد داشت. دو ویژگی مهم بدنه لوله‌های انتقال نفت و گاز استحکام و تافنس (انعطاف‌پذیری) بالای آن است. در حال حاضر لوله‌های api پرکاربردترین لوله‌ها برای انتقال نفت و گاز هستند. Api مخففAmerican Petrolum Institution به معنای انجمن نفت آمریکاست و چون این مدل لوله طبق استانداردهای نوشته‌شده توسط این انجمن تولید می‌شوند، به آن‌ها لوله‌های Api می‌گویند. استانداردهایی که باید برای ساخت این نوع لوله‌ها مدنظر قرار داده شود، سخت‌گیرانه‌تر از استانداردهای ساخت لوله astm بوده و به‌طورکلی این لوله‌ها در دو نوع لوله گازی Api و لوله api 5I گرید b تولید می‌گردند. خود لوله‌های Api معمولی نیز در دو گرید لوله api (psI1) و api(psI2) تولید می‌شوند که استانداردها، خواص مکانیکی و تست‌های کنترل کیفی که برای نوع psI2 در نظر گرفته می‌شود، به‌مراتب سخت‌گیرانه‌تر از نوع api (psI1) هستند. خوبی این لوله‌ها برای انتقال سیالات نفت و گاز این است که می‌توان این سیالات را تحت‌فشار زیاد و در دماهای متوسط تا بالا نیز انتقال داد.

فولادهای api چیست؟

جنس لوله Api از فولاد است. همان‌طورکه می‌دانید آلیاژهای استفاده شده در ساخت فولادها برحسب نیاز و نوع کاربردشان متفاوت می‌باشد. برای ساخت لوله‌های Api از آلیاژهای کربن و منگنز استفاده می‌شود. البته مقداری عناصر میکرو آلیاژی نیز به آن اضافه خواهد شد تا میزان استحکام لوله‌ها افزایش پیدا کنند. از این نوع فولاد علاوه بر ساخت لوله‌ Api برای انتقال نفت و گاز در صنعت کشتی‌سازی نیز استفاده می‌شود که مشخصات آن توسط انجمن نفت آمریکا استانداردسازی می‌گردند.

ویژگی‌های لوله Api چیست؟

یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های لوله‌های Api امکان انتقال حجم زیادی از سیالات در زمان محدود است که به‌خصوص برای انتقال گاز نقشی حیاتی دارد. از دیگر ویژگی‌های این لوله‌ها می‌توان به قدرت و استحکام بالای آن‌ها برای انتقال نفت و گاز اشاره کرد. سایر ویژگی‌های مهم لوله‌های Api عبارت‌اند از:

• مقاومت تسلیم بالا
• ازدیاد طول نسبی بالا (انعطاف‌پذیری بالا)
• چقرمگی بالا
• دمای انتقال شکست نرم به شکست ترد پایین

انواع لوله api

همانطورکه در بخش‌های قبل به آن اشاره کردیم خود لوله‌های Api دارای انواع متنوعی هستند که هرکدام کاربردهای خاصی دارند. به‌طورکلی این لوله‌ها در بازار در دو نوع درزدار (لوله‌های توکار) و بدون درز تولید و عرضه می‌شوند. اما همه انواع لوله‌های Api باید قبل از استفاده توسط کارخانه‌های تولیدکننده از نظر میزان تحمل فشار، مقاومت شیمیایی و … مورد آزمایش قرار بگیرند. اگر بخواهیم انواع این لوله‌ها را به‌صورت دقیق‌تر بررسی کنیم، به شکل زیر می‌باشند:

لوله Api درزدار

از این لوله‌ها عموماً برای انتقال سیالات نفت و گاز در مسیرهای طولانی خطوط انتقال استفاده می‌شود. به همین دلیل در هنگام کنترل کیفیت آن‌ها، باید میزان توانایی انتقال نفت و گاز توسط این لوله‌ها در یک مدت‌زمان مشخص و حد نهایی استحکام آن‌ها موردبررسی و آزمایش قرار بگیرد. دو ویژگی مهم دیگر در مورد این لوله‌ها علاوه بر حجم قابل‌انتقال و استحکام‌شان، قابلیت جوشکاری و جوش‌پذیری آن‌هاست. نحوه جوشکاری لوله‌های درزدار به این صورت است که ابتدا ورق مورد نیاز برای ساخت لوله را به شکل استوانه حالت می‌دهند و سپس درز طولی آن را با جوشکاری به هم متصل می‌کنند. انواع جوشکاری‌های مورداستفاده برای این کار شامل جوشکاری پیوسته، جوشکاری مقاومت الکتریکی، جوشکاری قوسی زیر پودری و جوشکاری ذوبی می‌باشند.

لوله Api بدون درز

این لوله‌ها به‌صورت کاملاً یکپارچه و بدون درز ساخته می‌شوند و هیچ درز جوش‌خورده‌ای در آن‌ها وجود ندارد. به همین دلیل مقاومت بالاتری نسبت به لوله Api درزدار خواهند داشت. حتی مواد اولیه مورداستفاده برای ساخت لوله Api بدون درز با مواد اولیه ساخت لوله Api درزدار متفاوت است و همین امر نیز به افزایش کیفیت و مقاومت این لوله‌ها کمک می‌کند. روی این لوله‌ها نمی‌توان هیچ نوع جوشکاری انجام داد و در برابر فشارهای زیاد آسیب نخواهند دید. لوله‌های بدون درز معمولاً قطر کمتری دارند. بااین‌حال قیمت لوله‌های بدون درز از لوله‌های درزدار بیشتر می‌باشد. با توجه به اینکه قیمت آهن و فولاد در جهان دائماً در نوسان است، نمی‌توان قیمت واحدی برای آن‌ها اعلام کرد.

مزایای استفاده از لوله Api

با توجه به اینکه این لوله‌ها از فولادهای خاصی تولید می‌شوند، استحکام بالایی داشته و برای انتقال سیالات با حجم زیاد در زمان کم بسیار مناسب و ایمن هستند. اندازه قطر این لوله‌ها معمولاً از 3 میلی‌متر تا 142 متر متفاوت است. همانطورکه مشخص است امکان ایجاد قطرهای لوله با این تنوع بالا باعث می‌شود هر میزان سیالی که می‌خواهیم را بتوانیم با خیال راحت حتی در مسیرهای طولانی انتقال دهیم.

از دیگر مزایای این لوله‌ها می‌توان به مقرون‌به‌صرفه‌تر بودن آن‌ها نسبت به سایر انواع لوله‌ها برای انتقال سیالات اشاره کرد. به‌علاوه انواع لوله Api مقاومت بالاتری در برابر پیشرفت ترک در خط لوله دارند که از عیوب احتمالی خطوط لوله سیالات نفت و گاز می‌باشند. بنابراین هرچه مقاومت لوله در برابر گسترش ترک بیشتر باشد، برای انتقال این سیالات بهتر است.

ترکیبات ورق api برای تولید لوله Api چیست؟

مهندسین مواد در بخش تحقیقات کارخانه‌های فولاد و آهن دائماً به دنبال ترکیبات جدید از این فلز هستند تا بتوانند هرچه بیشتر آن را بهبود دهند. به همین دلیل مدام با ترکیب عناصر شیمیایی متفاوت سعی می‌کنند به خواص بهتری از فولاد دست یابند. در مورد ترکیبات ورق Api نیز بااینکه مهم‌ترین عناصر سازنده آن کربن و منگنز است، دائماً در مورد عناصر میکرو آلیاژی که به آن اضافه می‌کنند، تحقیقاتی انجام می‌شود تا ببینند با کدام عناصر ویژگی‌های بهتری برای تولید این لوله‌ها به دست خواهند آورد.

کاربرد لوله‌ api در گاز کشی منازل

همان‌طورکه در قسمت‌های قبل نیز به آن اشاره کردیم لوله‌های api در قطرهای متنوعی تولید می‌شوند و همین امر آن‌ها را برای کاربردهای مختلف مناسب می‌کند. در کنار اهمیت این لوله‌ها در انتقال سیالات گاز و نفت، یکی از مهم‌ترین کاربردهای آن‌ها استفاده در گازکشی منازل است. در گازکشی منازل نیز باید از لوله‌هایی استفاده شود که میزان مقاومت آن‌ها بالا بوده و ایمنی بیشتری را برای ساکنان منزل ایجاد ‌کنند. البته از این نوع لوله‌ها علاوه بر گازکشی منازل برای صنایع پتروشیمی، سوله‌های صنعتی و نیروگاه‌ها نیز استفاده می‌شود.

به دلیل اهمیتی که لوله‌کشی گاز در منازل برای گازرسانی شهری وجود دارد، این لوله‌ها باید دقیقاً مطابق استاندارد و بالاترین کیفیت و سطح ایمنی تولید گردند. لوله‌های گاز مورداستفاده در منازل معمولاً قطرهایی بین 1.2 تا 4 اینچ ( 30.5 الی 101.6 میلی‌متر) دارند و طول شاخه‌های مورداستفاده آن 6 متر است.

نحوه تولید لوله‌ api برای انتقال گاز

کارخانه‌های تولیدکننده فولاد ابتدا ورق‌های فولادی را با تکنولوژی‌های نورد گرم و سرد تولید می‌کنند. سپس این ورق‌ها را به شکل رول یا کویل درمی‌آورند تا حمل‌ونقل آن‌ها آسان‌تر شود. کویل‌ها به این شکل هستند که طبق سفارش انجام شده، برش داده شده و به شکل کلاف یا نوار در می‌آیند. سپس کلاف‌ها را به قسمت نورد فرستاده تا در آن‌جا با استفاده از غلتک‌های مخصوص پرداخته شوند و لبه‌های کلاف‌ها به همدیگر نزدیک می‌شوند. در مرحله بعد خط مرزی دو طرف کلاف توسط دستگاه‌های جوشکاری طوری جوش داده می‌شود تا به شکل استوانه دربیایند.

معمولاً از دو روش زیر برای جوش این درز بیشتر استفاده می‌کنند:

جوش مقاومتی

در این نوع جوشکاری با استفاده از یک دستگاه جوش الکتریکی شدت جریان بسیار بالایی ایجاد می‌کنند تا با استفاده از حرارت زیاد لبه‌های کلاف را مقداری ذوب کرده و آن‌ها را به هم بچسباند. به این نوع جوش، جوش لب‌به‌لب نیز گفته می‌شود.

روش نورد

روش نورد روش دیگری برای جوش لوله api است که در آن شدت‌جریانی با فرکانس بالا ایجاد می‌کنند که این شدت‌جریان از لبه‌های درز جوش عبور داده می‌شود و حرارتی ایجاد می‌کند که دوباره لبه‌ها را ذوب کرده و به هم متصل می‌کند. خوبی این روش این است که در آن حرارت جوش به‌خوبی قابل‌کنترل بوده و کیفیت جوش با این روش بسیار بالاتر از روش‌های دیگر خواهد بود.

تفاوت جوش saw و جوش erw در تولید لوله api گازی

همان‌طور که در قسمت قبلی نیز مشخص شد نوع فرایند جوشکاری لوله‌های api متفاوت است. دو نوع دیگر از فرایندهای جوشکاری که برای تولید لوله‌های api استفاده می‌شود، روش saw و erw است که ازنظر فرم جوش و نوع جوش باهم متفاوت هستند. برخی از مهم‌ترین تفاوت‌های این دو نوع جوش عبارت‌اند از:

1. کیفیت جوش ازنظر صاف بودن سطح جوش و پرداخت نهایی در لوله api با فرایند جوشکاری erw بهتر از saw است. اما استقامت جوش در جوشکاری saw بهتر از erw  می‌باشد.
2. عیوب و نواقص لوله‌هایی که با فرایند erw جوشکاری می‌شوند، کمتر از جوشکاری saw  است. درواقع در جوشکاری به روش saw به دلیل ته‌نشین شدن حلال‌ها، احتمال بروز نقص در حجم تولید بالا بیشتر است. اما در فرایند erw نقص‌ها بیشتر مربوط به سیم جوش و خط جوش مستقیم لوله هستند که در همان بازرسی‌های اولیه قابل‌مشاهده و برطرف کردن می‌باشند.
3. تنش‌های پسماند در لوله api به روش erw کمتر از روی saw است. اما در جوشکاری erw احتمال دفرمه و بیضی شدن لوله‌ها وجود دارد.
4. در جوشکاری به روش erw می‌توان نواقص جوشکاری را از بین برد. اما در لوله api جوشکاری شده با روش saw ممکن است نقص به‌وجودآمده باعث ترک یا خوردگی لوله شود. بنابراین فرایند erw بسیار بادوام‌تر از saw است.

در فرایند جوشکاری saw از جوشکاری زیر پودری با فلز پر شونده استفاده می‌کنند و لوله را از داخل و خارج جوش می‌دهند. اما در erw دو عدد الکترود غلتکی شکل برای اعمال فشار و جریان بر لوله جهت جوش مورداستفاده قرار می‌گیرند.

نکات مهم در هنگام خرید لوله‌ Api

بااینکه لوله‌های Api با قطرهای زیاد مصارف شخصی و صنعتی چندانی ندارند و بیشتر در صنعت خطوط انتقال نفت و گاز استفاده می‌شوند، اما در قطرهای کم می‌توانند برای کارخانه‌های صنعتی و مقیاس‌های کوچک نیز استفاده شود. به همین دلیل اگر زمانی به این نوع لوله‌ها نیاز داشتید باید در هنگام خرید به چند نکته توجه کنید. به دلیل شرایط اقتصادی که در حال حاضر در جامعه به وجود آمده است، برخی از تولیدکنندگان سودجو از عناصر آلیاژی کمتری برای ساخت انواع لوله Api استفاده می‌کنند. درنتیجه میزان استحکام و مقاومت آن‌ها کاهش پیدا می‌کند. پس حتماً در هنگام خرید با یک کارشناس خبره مشورت کنید و نسبت به ویژگی‌هایی مانند استحکام نهایی، استحکام تسلیم، استحکام شکست و میزان انعطاف‌پذیری لوله‌ها مطمئن شوید. این نکته را هم بدانید که هرچه درجه فولاد بالاتر باشد میزان استحکام تسلیم، استحکام کششی و سختی فولاد بیشتر شده و ویژگی‌های استحکام شکست و انعطاف‌پذیری آن کاهش پیدا می‌کند.

جمع‌بندی

همان‌طورکه ملاحظه کردید انواع لوله‌های api به دلیل استقامت بالایی که در برابر فشارهای زیاد دارند و امکان انتقال حجم‌های زیاد در زمان کم با آن‌ها وجود دارد، در حال حاضر در صنایع مختلف و به‌خصوص انتقال نفت و گاز بسیار موردتوجه هستند. همچنین به دلیل تنوعی که در فرایندهای تولید و قطرهای قابل‌اجرا برای آن‌ها وجود دارد، می‌توان از آن‌ها در موارد دیگر مانند گازکشی شهری نیز به‌وفور استفاده کرد. این لوله‌ها به خاطر استقامت بالایی که دارند بسیار ایمن هستند و از حوادث ناگوار مانند ترکیدن لوله‌ها هنگام عبور گاز و خسارات جانی و مالی نیز جلوگیری می‌کنند.