لوله مانیسمان (بدون درز) چیست؟ انواع، کاربرد و ویژگی‌های آن کدام است؟

لوله‌ها به طور کلی به دو دسته درزدار (Welded Pipe) و بدون درز (Seamless Pipe) تقسیم می‌شوند. هرچقدر هم که کیفیت جوش لوله‌های درزدار بالا باشد، درز جوش همیشه یک نقطه ضعف ایجاد می‌کند و می‌تواند محل شروع آسیب و ترک باشد. به همین دلیل، حتی مستحکم‌ترین لوله‌های درزدار نیز به پای لوله‌های بدون درز نمی‌رسند. لوله بدون درز یا همان لوله مانیسمان به دلیل استحکام بالا و دوام بیشتر، کاربرد گسترده‌ای در صنایع مختلف دارد.

لوله مانیسمان چیست؟

لوله مانیسمان (به انگلیسی Seamless Pipe)، یکی از پرکاربردترین انواع لوله‌های صنعتی است که بدون درز جوش تولید می‌شود. این لوله‌ها مستقیماً از شمش فولادی ساخته شده و طی فرآیند شکل‌دهی، یک لوله یکپارچه ایجاد می‌شود. نام این لوله از برادران مانیسمان گرفته شده است، که روش تولید این لوله بدون درز را اختراع کردند. عدم وجود درز جوش در لوله سیملس، که معمولاً محل ایجاد عیوب، نشت و ترک است، باعث می‌شود این لوله‌ها:

• مقاومت و استحکام بسیار بالایی در برابر فشار و دماهای بالا داشته باشند
• سازگاری بیشتری با تغییرات دما و شرایط آب و هوایی نشان دهند
• طول عمر و ایمنی بالاتری نسبت به لوله‌های درزدار داشته باشند

به طور کلی، همین ویژگی‌ها باعث شده است که لوله مانیسمان گزینه‌ای ایده‌آل برای صنایع حساس و پروژه‌های فشارقوی باشد. قیمت لوله مانیسمان نسبت به سایر لوله‌ها بالاتر است، اما به دلیل کیفیت و دوام بالا، گزینه‌ای ایده‌آل برای صنایع حساس و پروژه‌های فشارقوی محسوب می‌شود.

انواع لوله مانیسمان

یکی از روش‌های مهم برای طبقه‌بندی لوله مانیسمان، دسته‌بندی بر اساس جنس لوله است. جنس لوله نقش مهمی در تعیین مقاومت، کاربرد و شرایط کاری آن دارد. در ادامه انواع لوله مانیسمان از نظر جنس را بررسی می‌کنیم:

• لوله فولادی مانیسمان: از فولاد کربنی تولید می‌شود و به دلیل ساختار یکپارچه و بدون درز، دارای استحکام بالا، مقاومت مکانیکی فوق‌العاده و تحمل فشارهای سنگین است. این نوع لوله به‌خاطر جنس فولادی خود، برای دمای بالا و شرایط کاری سخت گزینه‌ای بسیار مناسب محسوب می‌شود. به دلیل قیمت مناسب‌تر نسبت به لوله‌های استیل و مقاومت بالا، لوله فولادی مانیسمان در انواع صنایع نفت، گاز، پتروشیمی کاربرد گسترده‌ای دارد.
• لوله کربن استیل مانیسمان: این لوله ها در واقع همان لوله‌های فولادی هستند که درصد کربن بالاتری دارند. افزایش میزان کربن باعث می‌شود این لوله‌ها مستحکم‌تر، سخت‌تر و مقاوم‌تر از لوله‌های فولادی معمولی باشند؛ به همین دلیل برای شرایط کاری سنگین و خاص گزینه‌ای ایده‌آل محسوب می‌شوند. این نوع لوله در خطوط انتقال طولانی، سیستم‌های فشارقوی، محیط‌های با دمای بالا و بخش‌هایی که در معرض ضربه یا شوک مکانیکی هستند عملکرد بسیار خوبی از خود نشان می‌دهد. این لوله ها ترکیبی از دوام بالا، مقاومت حرارتی و تحمل فشار سنگین می‌باشد.
• لوله مانیسمان استیل: این لوله‌ها از فولاد ضدزنگ تولید می‌شوند و در برابر خوردگی، رطوبت و دماهای بالا مقاومت بسیار بالایی دارند. به دلیل عدم واکنش‌پذیری و رعایت استانداردهای بهداشتی، در صنایع غذایی و داروسازی کاربرد بیشتری دارند.
• لوله مانیسمان گالوانیزه: این لوله با پوشش روی (Zn) گالوانیزه می‌شود تا در برابر خوردگی و زنگ‌زدگی مقاوم باشد. به دلیل دوام بالا، برای محیط‌های باز بسیار مناسب است. گالوانیزه کردن باعث افزایش طول عمر و جلوگیری از پوسیدگی می‌شود. از این لوله‌ها در آبرسانی شهری، خطوط فاضلاب و لوله‌کشی روکار استفاده می‌شود.
• لوله مانیسمان آلیاژی: این لوله از ترکیب عناصر آلیاژی مانند نیکل، کروم، مس، آلومینیوم، کربن و… تولید می‌شود تا در برابر فشار، دما و خوردگی مقاومت بالایی داشته باشد. این ویژگی‌ها آن را برای صنایع سنگین و سیستم‌های فشار و دمای بالا مناسب می‌کند.

کاربرد لوله بدون درز

لوله‌های مانیسمان به دلیل استحکام بالا و تحمل فشار و دمای زیاد، در صنایع مختلف کاربردهای گسترده‌ای دارند. مهم‌ترین موارد استفاده آن‌ها عبارتند از:

• صنایع نفت، گاز: مناسب برای انتقال نفت و گاز در شرایط سخت و فواصل طولانی، به دلیل مقاومت بالا در برابر فشارهای زیاد و عدم ترک‌خوردگی.
• پالایشگاه و پتروشیمی: استفاده در خطوط انتقال گاز و سیالات پرفشار، خطوط فرآیندی، مبدل‌های حرارتی و سیستم‌های بخار که نیازمند لوله‌هایی مقاوم در برابر دما و فشار بالا هستند.
• مبدل‌های حرارتی و تجهیزات فشارقوی: کاربرد در بویلرها، مخازن تحت فشار، کمپرسورها و انواع مبدل‌ها به دلیل مقاومت مکانیکی بالا و تحمل دما.
• آبرسانی صنعتی و کشاورزی: مناسب برای انتقال آب در شبکه‌های آبرسانی بزرگ به دلیل دوام و طول عمر بالا.
• نیروگاه‌ها: مناسب برای لوله‌کشی بخار، گردش آب داغ، توربین‌ها و بخش‌هایی که نیاز به تحمل فشار و دمای بالا دارند.
• حفاظت مکانیکی کابل‌های فشارقوی: استفاده به‌عنوان محافظ فیزیکی برای عبور و ایمن‌سازی کابل‌ها در مسیرهای صنعتی
• خطوط هیدرولیک و پنوماتیک: مقاومت عالی در برابر فشارهای بالا و شوک‌های ناگهانی.
• صنایع غذایی و دارویی: مناسب برای انتقال بهداشتی مواد خوراکی و سیالات حساس بدون ایجاد واکنش.
• صنایع شیمیایی: استفاده برای انتقال مواد خورنده، اسیدها و گازهای صنعتی با دما و فشار متغیر به دلیل عدم واکنش‌پذیری.
• ساخت قطعات صنعتی: کاربرد در ساخت قطعات ماشین‌آلات، تجهیزات صنعتی و سازه‌های مقاوم که نیازمند دوام و استحکام بالا هستند.
• لوله‌کشی صنعتی و ساختمانی: مناسب برای انتقال آب، سیستم‌های گرمایشی و لوله‌کشی روکار و توکار.

ویژگی‌ها و مزایای لوله سیملس

لوله‌های مانیسمان از پرکاربردترین لوله‌های صنعتی هستند و به دلیل ویژگی‌ها و مزایای خاص، در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرند. لوله‌های بدون درز مقاوم، بادوام و ایمن هستند و برخی از مهم‌ترین ویژگی‌ها و مزایای آن‌ها عبارتند از:

• مقاومت در برابر خوردگی
• استحکام و مقاومت مکانیکی بالا
• ایمنی بسیار بالا
• دوام طولانی و کیفیت پایدار
• عدم ترک‌خوردگی و نشت سیال
• قابلیت استفاده در صنایع حساس و مهم
• عملکرد مناسب در دما و فشارهای متغیر
• سطح صاف و صیقلی بدون درز
• دقت بالای ابعادی و کیفیت ساخت عالی
• سازگاری با محیط‌های خورنده و شرایط آب و هوایی سخت
• انعطاف‌پذیری در طراحی و نصب

رده لوله مانیسمان

رده لوله مانیسمان (یا SCH) در واقع عددی است که برای نشان‌دادن ضخامت دیواره لوله بدون درز استفاده می‌شود. از آن‌جایی که لوله مانیسمان برای انتقال سیالات تحت فشار به کار می‌رود، انتخاب رده مناسب اهمیت بسیار زیادی دارد؛ زیرا ضخامت لوله تعیین‌کننده تحمل فشار و دمای آن است. هرچه رده لوله بیشتر باشد، ضخامت دیواره بیشتر است. اما نکته مهم این است که افزایش ضخامت باعث کاهش قطر داخلی لوله می‌شود؛ بنابراین رده و قطر داخلی رابطه‌ای عکس دارند.

رده‌های رایج لوله مانیسمان شامل ۱۰، ۲۰، ۳۰، ۴۰، ۶۰، ۸۰، ۱۰۰، ۱۲۰ و ۱۶۰ هستند. لازم به ذکر است که رده تنها بیان‌کننده ضخامت است و به این معنا نیست که لوله‌ای با رده ۲۰ در سایز ۱ اینچ با لوله رده ۲۰ در سایز ۲ اینچ، ضخامت یکسانی داشته باشد؛ زیرا ضخامت هر رده در سایزهای مختلف متفاوت است. در میان همه رده‌ها، رده ۲۰، ۴۰ و ۸۰ پرکاربردترین و محبوب‌ترین رده‌های لوله مانیسمان هستند که در ادامه بررسی می‌شوند:

لوله مانیسمان رده ۲۰ (SCH 20)

یکی از سبک‌ترین انواع لوله بدون درز است و برای پروژه‌های فشارهای پایین ولوله کشی ساختمان های تا ۵ طبقه کاربرد دارد. وزن کم، قیمت مناسب و قابلیت نصب آسان از مهم‌ترین مزایای آن است. با توجه به سایز لوله، ضخامت لوله مانیسمان رده ۲۰ می‌تواند از حدود ۲ میلی‌متر تا ۶.۵ میلی‌متر متغیر باشد.

لوله مانیسمان رده ۴۰ (SCH 40)

لوله بدون درز لوله رده ۴۰ محبوب‌ترین و پرمصرف‌ترین نوع لوله بدون درز است. این رده نسبت به رده ۲۰ ضخامت بیشتری دارد و برای شرایط متوسط تا نیمه‌سنگین و فشارهای بالاتر همچنین برای برج ها و تجهیزات اتش نشانی  به‌کار می‌رود. ضخامت لوله‌های SCH40 معمولاً بین ۲ تا ۸ میلی‌متر است. اگر دو لوله با قطر خارجی یکسان از رده ۲۰ و ۴۰ را مقایسه کنیم، رده ۴۰ قطر داخلی کمتر و ضخامت بیشتری دارد؛ به همین دلیل در پروژه‌های حساس‌تر و پر فشار استفاده می‌شود.

لوله مانیسمان رده ۸۰ (SCH 80)

لوله مانیسمان رده ۸۰ در دسته لوله‌های ضخیم و فشارقوی قرار می‌گیرد و برای استفاده در شرایط سخت طراحی شده است. این لوله‌ها مقاومت بسیار بالایی در برابر خوردگی، سایش، دما و فشارهای شدید دارند و به همین دلیل در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، نیروگاه‌ها، مبدل‌های حرارتی و خطوط فشارقوی استفاده گسترده‌ای دارند. ضخامت لوله رده ۸۰ بسته به سایز می‌تواند بین ۳ تا ۱۰ میلی‌متر متغیر باشد.

مشخصات فنی لوله مانسیمان

مشخصات فنی لوله بدون درز شامل جنس، رده (SCH)، سایز (قطر) و استانداردهای تولید است. این موارد نقش تعیین‌کننده‌ای در عملکرد، مقاومت، طول عمر و کاربرد لوله دارند. جنس لوله‌های مانیسمان مطابق توضیحات فوق، می‌تواند فولادی، کربن استیل، استیل ضدزنگ، گالوانیزه یا آلیاژی باشد. انتخاب جنس لوله به نوع سیال، میزان فشار و دما، شرایط محیطی و کاربرد صنعتی بستگی دارد. هر جنس ویژگی‌های خاص خود را دارد. در ادامه سایر مشخصات فنی را به‌صورت جداگانه بررسی می‌کنیم.

سایز لوله مانیسمان

این پارامتر یکی از مهم‌ترین مشخصات در انتخاب لوله مانیسمان است. سایز لوله در واقع همان قطر اسمی است که تأثیر مستقیم بر ظرفیت انتقال سیال، میزان فشار قابل تحمل و نوع کاربری لوله دارد. لوله‌های مانیسمان در سایزهای متداولی از ½ اینچ تا ۸ اینچ و حتی سایز‌های بالاتر تولید می‌شوند و انتخاب سایز مناسب به نوع پروژه و میزان دبی سیال بستگی دارد. هرچه سایز لوله بزرگ‌تر باشد، حجم انتقال سیال نیز بیشتر خواهد بود.

فشار کاری لوله مانیسمان

فشار کاری به میزان فشاری گفته می‌شود که سیال داخل لوله بر دیواره آن وارد می‌کند. این فشار می‌تواند ناشی از وزن سیال، پمپاژ، سرعت جریان یا تغییرات دمایی باشد. اگر فشار کاری سیستم بیشتر از توان لوله باشد، احتمال ترکیدگی، تغییر شکل یا نشت سیال وجود دارد. به همین دلیل در سیستم‌های فشارقوی باید از لوله‌های رده بالا مانند SCH40، SCH80 و SCH160 استفاده شود تا ایمنی و دوام سیستم تضمین شود.

وزن لوله

وزن لوله مانیسمان یکی از مهم‌ترین مشخصات فنی و عاملی مؤثر در انتخاب و برآورد هزینه‌های پروژه است، زیرا تأثیر مستقیم بر قیمت، حمل‌ونقل و نحوه نصب لوله دارد. وزن لوله بر اساس جنس لوله، سایز و رده (ضخامت) تعیین می‌شود و هرچه رده بالاتر باشد وزن لوله نیز بیشتر خواهد بود. برای محاسبه دقیق و سریع وزن انواع لوله‌های بدون درز می‌توانید از ابزار محاسبه آنلاین وزن لوله مانیسمان استفاده کنید.

استاندارها

لوله‌های مانیسمان مطابق استانداردهای بین‌المللی تولید می‌شوند تا کیفیت، ایمنی و دوام در شرایط فشار و دمای بالا تضمین شود. رعایت این استانداردها اهمیت ویژه‌ای در صنایع حساس مانند نفت، گاز، پتروشیمی و نیروگاه‌ها دارد. متداول‌ترین استانداردهای لوله مانیسمان شامل موارد زیر است:

• ASME: استاندارد ASME، به‌ویژه ASME B36.10، برای تعیین ابعاد و ضخامت لوله‌ها کاربرد دارد و در خطوط فشارقوی صنعتی بسیار استفاده می‌شود.
• ASTM: استانداردهای ASTM مشخصات فنی، ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی لوله‌ها را تعیین می‌کنند. از مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به این موارد اشاره کرد. (ASTM A106  برای لوله‌های فولاد کربنی، ASTM A335 برای لوله‌های فولاد آلیاژی و ASTM A53 و A333)
• API: استانداردهای API مخصوص لوله‌های صنعتی و انتقال نفت و گاز هستند و برای خطوط فشارقوی کاربرد دارند، مانند  API 5L  که مطابق این استاندارد  لوله گازی مانیسمان تولید می‌شود
• DIN و ANSI از سایر استانداردهای لوله مانیسمان هستند.

تفاوت لوله مانیسمان و لوله درز دار

هر دو نوع لوله‌ی درزدار و بدون درز (مانیسمان) در صنایع مختلف کاربرد زیادی دارند، اما تفاوت‌های مهمی میان آن‌ها وجود دارد:

1. روش تولید: لوله مانیسمان از شمش فولادی و با فرایند پرس و شکل‌دهی ساخته می‌شود و هیچ‌گونه درزی ندارد. لوله درزدار از ورق فولادی تولید شده و لبه‌ها با جوشکاری به هم متصل می‌شوند.
2. مقاومت مکانیکی و فشار کاری: به دلیل نبود درز جوش، لوله مانیسمان استحکام و مقاومت فشاری بسیار بالاتری دارد. لوله درزدار در محل جوش نقطه‌ضعف دارد و در فشارهای بالا احتمال ترک، نشت و جداشدگی بیشتر است.
3. کاربردها: لوله مانیسمان به دلیل مقاومت بالا در خطوط فشارقوی، سیالات داغ، صنایع نفت و گاز، پتروشیمی و سیستم‌های هیدرولیک استفاده می‌شود. لوله درزدار بیشتر مناسب لوله‌کشی ساختمان، آب و فاضلاب، خطوط انتقال کم‌فشار و کاربردهای عمومی است.
4. ظاهر: سطح لوله مانیسمان کاملاً یکپارچه و بدون درز است. در لوله درزدار، خط جوش به‌وضوح قابل مشاهده است.
5. قیمت: قیمت لوله‌ به عوامل مختلفی از جمله جنس لوله، سایز، برند سازنده، استاندارد تولید، نوسانات قیمت فولاد همچنین شرایط بازار آهن بستگی دارد. به طور کلی به دلیل فرایند تولید پیچیده‌تر، قیمت لوله مانیسمان بالاتر است. لوله درزدار ارزان‌تر و اقتصادی‌تر محسوب می‌شود.

روش تولید لوله مانیسمان (بدون درز)

لوله مانیسمان یا لوله بدون درز با استفاده از فرآیندهای حرارتی و مکانیکی ویژه‌ای تولید می‌شود که طی آن شمش فولادی بدون استفاده از هیچ‌گونه جوشکاری، تحت عملیات سوراخ‌کاری، کشش و شکل‌دهی به یک لولهٔ یکپارچه و مقاوم تبدیل می‌گردد. مراحل تولید به شرح زیر است:

• آماده‌سازی مواد اولیه: مواد اولیه به‌صورت شمش‌های استوانه‌ای یا مقاطع چهارگوش فولادی در دسترس هستند. برای کاهش هزینه و ساده‌تر شدن تولید، معمولاً از شمش‌های استوانه‌ای استفاده می‌شود.
• برش شمش‌ها: شمش‌ها در طول‌های مشخص و مناسب فرایند تولید بریده می‌شوند.
• حرارت‌دهی: شمش‌های برش‌خورده در کوره‌های قوسی تا دمای گداخت حرارت داده می‌شوند تا نرم شده و قابلیت شکل‌دهی پیدا کنند.
• سوراخکاری اولیه: شمش داغ با استفاده از سنبه یا پرس مخصوص سوراخ می‌شود تا یک استوانه توخالی اولیه ایجاد شود.
• شکل‌دهی و کشش: لوله نیمه‌ساخته از میان غلتک‌های مخصوص عبور داده می‌شود و همچنین تحت کشش قرار می‌گیرد تا به قطر، ضخامت و طول موردنظر برسد. این مرحله باعث یکنواختی سطح و ابعاد لوله می‌شود.
• تاب‌گیری (صاف‌کاری): در صورت وجود تاب‌خوردگی یا عدم یکنواختی، لوله‌ها صاف‌کاری و تاب‌گیری می‌شوند.
• سرد کردن: پس از شکل‌دهی نهایی، لوله‌ها با استفاده از فرایندهای کنترل‌شده و معمولاً با آب سرد می‌شوند.
• آزمایش و کنترل کیفیت: لوله مانیسمان تحت آزمایش‌های مختلفی مانند تست فشار، تست ترک، کنترل ابعادی و بازرسی سطحی قرار می‌گیرد.
• پولیش‌کاری، پرداخت و بسته‌بندی: در مرحله پایانی، لوله‌ها پولیش شده، سطح آن‌ها تمیز می‌شود و سپس برای ارسال، بسته‌بندی می‌شوند.