کاربرد انواع لوله های آلیاژی

 

 

لوله آلیاژی یکی از انواع لوله های فولادی بوده که از عناصر مختلف درون فولاد لوله استفاده شده است. لوله های آلیاژی دارای مقدار کمی از موادی همچون کروم، نیکل، منیزیم، منگنز، مولیبدن، تیتانیوم، و وانادیوم هستند. وجود این عناصر در ترکیب شیمیایی فولاد باعث بهبود خواص مکانیکی و شیمیایی فولاد می شود.

لوله آلیاژی چیست؟

بهترین جواب برای اینکه لوله آلیاژی چیست، این است که لوله هایی هستند که از آلیاژهای فولاد ساخته می شوند. آلیاژها موادی هستند که از ترکیب دو یا چند عنصر یا فلز مختلف تشکیل شده اند. با ترکیب عناصر مختلف در فولاد، خواص مکانیکی، مقاومت در برابر خوردگی، دمای ذوب و دیگر ویژگی ها بهبود یافته و می توانند برای استفاده در شرایط خاص استفاده شوند.

لوله های آلیاژی نسبت به لوله های فولادی کربنی خواص بهتری داشته که از جمله آن ها می توان به مقاومت بالاتر در برابر خوردگی، استحکام بیشتر، تحمل دمای بالا، و نسبت استحکام به وزن بالاتر اشاره کرد. این لوله ها معمولاً در بخش هایی از صنایع نفت و گاز، پتروشیمی، خودروسازی و هوافضا که نیاز به خواص و ویژگی های خاص دارند، استفاده می شوند.

برخی از عناصر رایج استفاده شده در لوله ای آلیاژی عبارت است از: کروم، نیکل، منیزیم، منگنز، مولیبدن، تیتانیوم، مس، و وانادیوم. هر عنصر بر اساس نیاز و شرایط کارکرد خاصی به فولاد اضافه می شود.

مشخصات و ویژگی های لوله آلیاژی

لوله های آلیاژی نسبت به لوله های معمولی ویژگی های مکانیکی و شیمیایی متفاوتی دارند. از جمله تفاوت های مهم آن ها می توان به مقاومت مکانیکی بالاتر اشاره کرد. لوله های آلیاژی دارای مقاومت کششی و استحکام تسلیم بیشتری نسبت به لوله های معمولی دارند. همچنین، فولادهای آلیاژی دارای مقاومت بالا در برابر خوردگی داشته، که آن ها را برای محیط هایی که با رطوبت، اسیدها، بازها یا شرایط خورنده دیگر همراه هستند، مناسب می کند.

همچنین، لوله های آلیاژی دارای مقاومت بالا در برابر دماهای بالا بوده و در مواقعی که لوله در معرض دمای بالا قرار می گیرد، مناسب خواهد بود. از طرفی، لوله های آلیاژی به دلیل ترکیبات مختلف خود، خواص شیمیایی متنوعی نیز ارائه می دهند. به طور کلی، لوله های آلیاژی از خواص برتری نسبت به لوله های معمولی برخوردارند و در کاربردهایی که نیاز به خواص خاص دارند، استفاده می شوند.

بنابراین، لوله های آلیاژی نسبت به لوله های معمولی (غیر آلیاژی) از نظر مکانیکی و شیمیایی دارای تفاوت های زیر هستند:

• مقاومت مکانیکی بالا: لوله های آلیاژی معمولاً دارای مقاومت کششی و استحکام تسلیم بالاتری نسبت به لوله های معمولی دارند. به عبارت دیگر، این لوله ها در مقابل فشار، ضربه و تنش های مکانیکی مقاومت بیشتری نشان می دهند.
• مقاومت در برابر خوردگی: بسیاری از لوله های آلیاژی دارای خاصیت ضد خوردگی هستند. این ویژگی آن ها را برای استفاده در شرایطی که با رطوبت، اسیدها، و مواد خورنده در تماس هستند، مناسب می کند.
• مقاومت در برابر حرارت: لوله های آلیاژی معمولاً دارای مقاومت بالایی در برابر دماهای بالا هستند. این ویژگی باعث می شود تا آن ها را برای استفاده در صنایعی مانند نفت و گاز، پتروشیمی و هوافضا که در شرایط دمایی متفاوتی کار می کنند، مناسب کند.
• نسبت استحکام به وزن بالاتر: با توجه به استحکام بالاتر لوله های آلیاژی معمولاً نسبت استحکام به وزن این لوله ها بالاتر بوده و در مواقعی که نیاز به مقاومت بالا بوده و از طرفی وزن لوله نیز امر مهمی تلقی می شود، مناسب خواهند بود.
• خواص شیمیایی و ترکیبات متنوع: فولادهای آلیاژی به دلیل ترکیبات مختلف خود، خواص شیمیایی متنوعی از جمله مقاومت در برابر اکسیداسیون، مغناطیسی بودن یا نبودن، و غیره را ارائه می دهند. این ویژگی آن ها باعث می شود تا برای کاربردهای خاص مناسب باشند.

انواع لوله آلیاژی

با توجه به درصد آلیاژ موجود در فولادهای آلیاژی، می توان آن ها را به دو دسته پرآلیاژ و کم آلیاژ تقسیم بندی کرد. در ادامه به توضیح این لوله ها پرداخته شده است:

فولادهای پرآلیاژ (High-Alloy Steel): مجموع عناصر این فولادها بیشتر از درصد ۵ درصد بوده و اغلب شامل موارد زیر می شوند:

• فولادهای فولاد ضد زنگ (Stainless Steel): استفاده از کروم و نیکل به عنوان عناصر آلیاژی در این فولادها باعث افزایش مقاومت در برابر خوردگی و زنگ زدگی آن خواهد شد.
• فولادهای آلیاژی حرارتی (Heat-Resistant Alloy Steel): این فولادها شامل افزودنی هایی مانند کروم، نیکل، مولیبدن، و تنگستن هستند تا در برابر حرارت بالا و تنش های حرارتی مقاوم باشند.
• فولادهای آلیاژی ضد سایش (Corrosion-Resistant Alloy Steel): این نوع فولادها از عناصری همچون نیکل، مولیبدن، کروم و مس برای مقاومت در برابر خوردگی و فرسایش، و زنگ زدگی استفاده می کنند.

فولادهای کم آلیاژ (Low-Alloy Steel): مجموع عناصر این فولادها کمتر از درصد ۵ درصد بوده و معمولا شامل موارد زیر هستند:

• فولادهای سازه ای (Structural Steel): فولاد های سازه ای از عناصری مانند منگنز، فسفر، سیلیکون و مولیبدن برای بهبود خواص مکانیکی و مقاومت در برابر خستگی استفاده می شود.
• فولادهای آلیاژی برای کاربردهای خاص (Special-Purpose Alloy Steel): از برخی فولادهای کم آلیاژ برای کاربردهای خاص مانند صنایع هوافضا، خودروسازی، ابزارسازی و صنایع نیروگاهی استفاده می شود. این فولادها دارای عناصری مانند نیکل، مولیبدن، وانادیوم و تیتانیوم هستند.

در هر کدام از این موارد، درصد آلیاژ موجود در فولاد متفاوت بوده و با توجه به نیاز مورد نظر، از ترکیبات مختلفی استفاده می شود. عناصر موجود در فولادهای آلیاژی نقش مهمی در تعیین خواص و کاربردهای آن ها دارند. تاثیر هر کدام از این عناصر به شرح زیر است:

• کروم: افزودن کروم به فولاد خواصی از جمله مقاومت در برابر خوردگی و زنگ زدگی را به آن اضافه می کند. فولادهای استنلس استیل (ضد زنگ) از افزودن کروم به فولادهای آلیاژی تشکیل می شوند.
• نیکل: افزودن نیکل به فولاد نیز به مقاومت در برابر خوردگی و زنگ زدگی فولادهای آلیاژی کمک می کند. فولادهای نیکل – کروم (فولادهای استنلس استیل) و فولادهای نیکل – مولیبدن از نمونه های شناخته شده هستند.
• مولیبدن: افزودن عنصر مولیبدن به فولادهای آلیاژی، استحکام و مقاومت در برابر خستگی آن ها را بیشتری می کند. از این نوع فولاد در مواقعی که نیاز به مقاومت در برابر حرارت و خستگی است، استفاده می شود.
• وانادیوم: اضافه کردن عنصر وانادیوم به فولاد منجر به افزایش استحکام و سختی فولاد آلیاژی می شود. فولادهای وانادیوم با استفاده از این عنصر در کاربردهایی که نیاز به استحکام و مقاومت به خستگی بالا دارند، مورد استفاده قرار می گیرند.
• تنگستن: اضافه کردن عنصر تنگستن به فولاد باعث افزایش استحکام و مقاومت در برابر حرارت فولاد آلیاژی می شود. از این رو، از این نوع آلیاژ در مواقعی که لوله مورد نظر در معرض حرارت بالا قرار دارد استفاده می شود.
• مس: افزودن مس به فولاد آلیاژی، خواص از جمله مقاومت در برابر خوردگی را به فولاد اضافه می کند. از این آلیاژ در برخی از کاربردهای خاص مانند صنایع هوانوردی، صنایع دریایی و… استفاده می شود.

مهم ترین نقش عناصر موجود در فولاد آلیاژی، بهبود خواص مکانیکی مانند استحکام، سختی، مقاومت در برابر حرارت و خستگی، افزایش مقاومت در برابر خوردگی و زنگ زدگی، بهبود قابلیت فرآیند پذیری و قابلیت جوشکاری، کاهش ترک ها و تغییر شکل ناشی از حرارت است. همچنین، عناصر آلیاژی می توانند بر تشکیل فازها و ساختار میکروسکوپی فولاد نیز تأثیر بگذارند. لازم به ذکر است که ترکیب و میزان استفاده از هر عنصر آلیاژی در فولاد، با توجه به نوع فولاد و نیاز مورد نظر متفاوت خواهد بود.

استانداردهای لوله های آلیاژی

ترکیب هر عنصر آلیاژی با پایه فولاد منجر به ایجاد فولاد آلیاژی خواهد شد. اما برای استاندارد سازی لوله های الیاژی ترکیبات خاص و با مقدار مشخصی به فولاد اضافه می گردد. به عنوان مثال، استاندارد لوله ASTM A335 به لوله های کم آلیاژ فولادی اشاره دارد؛ به این معنی که درصد کل عناصر آلیاژی در آن کمتر از ۵ درصد است.

لوله های آلیاژی با استفاده از استانداردهای ASTM A335 – ASME SA335 و با پیشوند P از P1 تا P92 طراحی شده اند. گریدهای P11 و P22 و P91 و P92 معمولاً در نیروگاه ها استفاده می شوند، این در حالی است که گریدهای P5 و P9 برای صنعت پتروشیمی رایج تر هستند. همچنین، استانداردهای لوله های فولاد آلیاژی نوع ساختار و اتصال لوله را نیز مشخص می کنند.

با استفاده از جدول استانداردهای مورد نظر می توان لوله آلیاژی مورد نظر را با توجه به کاربری خود انتخاب کنید. برای این منظور نیز می توانید به وب سایت مجموعه پردیس فولاد مراجعه کرده و یا با کارشناسان این مجموعه تماس حاصل فرمایید.

کاربرد لوله آلیاژی

لوله های آلیاژی دارای کاربرد فراوانی هستند؛ برای مثال از لوله های ASTM A53 در کاربردهای مکانیکی و تحت فشار، و همچنین برای کاربردهای معمولی در خطوط بخار، آب، گاز و هوا استفاده می شود. این لوله ها از نظر جوشکاری و عملیات شکل دهی، خم کاری و پیچش مناسب هستند.

لوله های بدون درز ST35.8 نیز یکی از انواع لوله های فولاد آلیاژی بوده که برای کاربردهای دما بالا و تحت فشار مناسب هستند. این لوله معمولاً در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی و تولید بخار استفاده می شود.

همچنین، لوله های فولادی آلیاژی مختلف دیگری نیز وجود دارند که برای کاربردهای خاص مناسب هستند. به عنوان مثال:

• لوله آلیاژی ASTM A519: این لوله برای کاربردهای مکانیکی و صنعتی مناسب می باشد. این لوله ها معمولاً برای ساخت قطعات ماشین آلات، ابزارهای برش، شفت ها و قطعات پیچیده دیگر استفاده می شوند.
• لوله آلیاژی ASTM A213: این لوله برای کاربردهای دما متوسط و بالا مناسب است. این لوله ها معمولاً در صنایع نیروگاهی، حرارتی، پتروشیمی و پالایشگاهی استفاده می شوند.
• لوله آلیاژی ASTM A312: این لوله برای کاربردهای صنعتی و شیمیایی مناسب است. این لوله ها عموماً در خطوط انتقال مواد شیمیایی و فرآوری صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند.

لوله های آلیاژی به دلیل خواص مکانیکی و شیمیایی برتری که به واسطه آلیاژها در آنها ایجاد می شود، در بسیاری از صنایع و کاربردها مورد استفاده قرار می گیرند. برخی از سایر کاربردهای رایج لوله های آلیاژی عبارت است از:

• صنایع نفت و گاز: لوله های آلیاژی در صنایع نفت و گاز برای انتقال و توزیع هیدروکربن ها، گازهای طبیعی، نفت خام و محصولات نفتی مورد استفاده قرار می گیرند. لوله های مورد استفاده در این صنایع باید مقاومت بالایی در برابر فشار، حرارت و خوردگی داشته باشند.
• صنایع شیمیایی: لوله های آلیاژی در صنایع شیمیایی برای انتقال مواد شیمیایی، حلال ها، اسیدها، و مواد خوراکی استفاده می شوند. این لوله ها باید مقاومت شیمیایی بالا و همچنین مقاومت در برابر خوردگی و زنگ زدگی داشته باشند.
• صنعت خودروسازی: لوله های آلیاژی در صنعت خودروسازی نیز برای سیستم های انتقال سوخت، سیستم های خنک کننده و سیستم های هیدرولیک و ترمز استفاده می شوند. این لوله ها باید مقاومت خوبی در برابر فشار و خوردگی داشته باشند.
• صنعت هوافضا: لوله های آلیاژی در صنعت هوافضا برای سیستم های انتقال سوخت، سیستم های خنک کننده، سیستم های فشار بالا و سیستم های هیدرولیکی استفاده می شوند. لازم است تا این لوله ها مقاومت خوبی در برابر شرایط سخت مختلف، از جمله دماهای متفاوت و پدیده خستگی داشته باشند.
• صنعت نیروگاهی: لوله های آلیاژی در صنعت نیروگاهی جهت انتقال بخار، آب خنک کننده، گازهای خروجی و سیستم های فشار بالا استفاده می شوند. این لوله ها باید مقاومت در برابر فشار و حرارت بالا و همچنین خوردگی داشته باشند.

جمع بندی

لوله های آلیاژی از فولادهای آلیاژی ساخته می شوند. این گونه فولادها از افزودن عناصری همچون کروم، نیکل، مولیبدن، تنگستن، و غیره به فولاد ساخته می شوند. لوله ای آلیازی دارای خواص مکانیکی و شیمیایی برتری نسبت به لوله های کربنی هستند. از جمله این موارد می توان به استحکام بیشتر، مقاومت به خوردگی بهتر، و تحمل دماهای بالا اشاره کرد. از جمله کاربردهای لوله های آلیاژی می توان به صنایه نفت و گازف پتروشیمی، صنایع نیروگاهی، هوافضا، ماشین سازی و ابزارسازی اشاره کرد.