لوله کربن استیل، نوعی لوله فولادی است که از ترکیب آهن و کربن ساخته می‌شود. میزان کربن موجود در این لوله‌ها متغیر است و همین عامل باعث تفاوت در خواص مکانیکی و کاربردهای آن‌ها می‌شود. این لوله‌ها، که با نام «لوله فولاد کربنی» نیز شناخته می‌شوند، به دو صورت درزدار و بدون درز تولید می‌شوند و به دلیل دوام، استحکام بالا و قیمت مناسب، در صنایع مختلف از ساخت‌وساز گرفته تا انتقال آب، نفت و گاز، کاربرد گسترده‌ای دارند. از رایج‌ترین انواع لوله‌های کربن استیل می‌توان به A106، A53 و API 5L اشاره کرد که بر اساس استانداردهای معتبر بین‌المللی مانند ASTM، ASME و API تولید شده و دارای مشخصات ابعادی و ویژگی‌های فنی خاصی هستند.
لوله کربن استیل چیست؟
لوله کربن استیل، نوعی لوله فولادی بادوام است که از فولاد کربنی (Carbon steel)، آلیاژی متشکل از آهن، کربن و مقادیر کمی از عناصر دیگر مانند سیلیسیم و منگنز تولید می‌شود. این لوله‌ها با استفاده از روش‌های مختلف و به دو صورت درزدار و بدون‌درز تولید می‌شوند.
لوله های کربن استیل به دلیل استحکام و مقاومت بالا در صنایع حساس و مهم مانند زیرساخت، کشتی‌سازی، تقطیر و تجهیزات کود شیمیایی کاربرد دارند.
توجه: می توانید با دیگر انواع لوله‌های فولادی در مقاله زیر آشنا شوید.
# حتما بخوانید
ترکیب شیمیایی لوله کربن استیل
عناصر اصلی در لوله های کربن استیل، آهن و کربن است. مقدار کربن موجود در لوله کربن استیل می‌تواند تا ۲.۱ درصد وزن کل آلیاژهای لوله باشد. هرچه درصد کربن بیشتر باشد، سختی و مقاومت کششی لوله افزایش می‌یابد، در این حالت، لوله خاصیت شکل‌پذیری کمتری خواهد داشت.
به عنوان نمونه در جدول زیر، ترکیب شیمیایی فولاد کربنی را می‌بینید که برای ساخت لوله های بدون درز کربن استیل برای شرایط کاری فشار بالا استفاده می‌شوند.
| عنصر | کربن (max) | منگنز (max) | فسفر (max) | گوگرد (max) | سیلیسیم (max) |
| درصد وزنی | ۰.۰۶ – ۰.۱۸ | ۰.۲۷ – ۰.۶۳ | ۰.۰۳۵ | ۰.۰۳۵ | ۰.۰۳۵ |
انواع لوله کربن استیل از نظر روش تولید
انواع لوله کربن استیل با توجه به روش ساخت آن‌ها به این صورت است:
۱- لوله کربن استیل بدون درز: آهن و کربن بیشتری در ترکیب خود دارد. با توجه به گرید لوله، مقادیر کمی سیلیسم، منگنز و مس نیز در آن‌ها استفاده می‌شود. در نتیجه، لوله بدون درز کربن استیل که به آن لوله مانیسمان کربن استیل نیز می‌گویند، مقاومت بالاتری داشته و در برابر تنش استحکام بیشتری دارد.
۲- لوله کربن استیل درزدار (درز جوش): این لوله های کربن استیل معمولا با دو روش زیر تولید می‌شوند:
لوله کربن استیل ERW (جوشکاری مقاومت الکتریکی): ویژگی‌های مختلفی مانند وزن سبک، مقاومت در برابر خوردگی، ساختار مناسب، مهندسی دقیق، قیمت مناسب و .. دارند. لوله های کربن استیل ERW در کشتی‌سازی، خودرو، بویلر و مخازن تحت فشار، راه‌آهن، صنایع نفت و پتروشیمی، زغال سنگ و معدن، برج‌های انتقال و مهندسی عمومی و سنگین استفاده می‌شوند.
لوله کربن استیل LSAW (جوشکاری زیرپودری): ویژگی‌های مانند نصب راحت، پرداخت آسان، ضد زنگ و غیره دارند. از آنجایی که این لوله‌های کربن استیل گران هستند، بیشتر در خطوط لوله نفت و گاز کاربرد دارند و برای کاربردهای که مربوط به انرژی و صنعت نیستند (مانند خطوط لوله آب) کمتر استفاده می‌شوند.
انواع گرید لوله های کربن استیل
رایج‌ترین گریدهای لوله کربن استیل که کاربرد بیشتری دارند، شامل موارد زیر می‌شود:
لوله کربن استیل ASTM A53: شامل لوله های کربن استیل در دو نوع جوش داده شده و بدون‌درز است که معمولا از مواد کربن سیاه و گاهی گالوانیزه گرم (روکش گالوانیزه) تولید می‌شوند. عناصر به کار رفته در آن شامل کربن، منگنز، فسفر، گوگرد، مس، نیکل، کروم، مولیبدن و وانادیوم است. این نوع لوله کربن استیل از نظر عملکرد و قیمت، مشابه لوله A106 عمل می‌کند.
لوله کربن استیل ASTM A106: یک نوع لوله کربن استیل بدون درز برای استفاده در دمای بالا است. این لوله‌ها برای جوشکاری، خمش، فلنجینگ و عملیات شکل‌دهی مناسب هستند. در نتیجه می‌توان از لوله کربن استیل a106 برای حمل سیالات (آب، نفت و گاز، دوغاب) استفاده کرد که باعث می‌شود این لوله برای صنایع معدنی، حیاتی شود.
# حتما بخوانید
لوله کربن استیل ASTM A333: این نوع لوله کربن استیل در دو نوع بدون‌درز و درز جوش‌دار تولید شده و برای استفاده در دماهای پایین مناسب است.
لوله کربن استیل ASTM A335: یک نوع لوله بدون درز فولادی فریتی است که مقاومت بالایی در برابر سایش، پارگی و دما دارد و به عنوان لوله کربن استیل آتشخوار نیز کاربرد دارد. عناصر تشکیل دهنده آن نیز بیشتر کربن، منگنز، فسفر، گوگرد، سیلیسسوم، کروم و مولیبدن است. این نوع لوله برای خمش و جوشکاری ذوبی مناسب است و انتخاب آن به شرایط صنعت، خواص مکانیکی و ویژگی‌های دمای بالا بستگی دارد.
لوله کربن استیل API 5L: از جمله لوله‌های استیل بدون درز و درز جوش دار است که برای استفاده در سیستم‌های حمل و نقل و خط لوله در صنایع نفت و گاز طبیعی کاربرد دارد.
# حتما بخوانید
مشخصات و ابعاد لوله‌های کربن استیل
طبق استانداردهای بین‌المللی، لوله های کربن استیل معمولا در رده (اسکجول)، قطر، ضخامت و طول زیر قابل تولید هستند:
جدول اسکجول لوله های کربن استیل
| قطر بیرونی لوله کربن استیل | ۱.۸ (یک و هشت) اینچ تا ۶۰ اینچ (۱۰.۳ میلی‌متر تا ۱۵۰۰ میلی‌متر) |
| رده (اسکجول) لوله کربن استیل | SCH10 تا SCH160 |
| ضخامت لوله کربن استیل | ۲.۱۱ میلی‌متر تا ۵۰.۰۱ میلی‌متر ( ۰.۰۸۳ اینچ تا ۲ اینچ) |
| طول لوله کربن استیل | از ۵ متر تا ۱۸ متر، یا طول سفارشی |
در استاندارد ملی ایران نیز ابعاد و وزن لوله کربن استیل بدون درز و درزدار در شماره ۴۲۳ بیان شده است. این استاندارد مخصوص لوله های کربن استیل پیچ شده و سرپیچ دار در ۴ سری به صورت زیر است:
جدول استاندارد لوله های کربن استیل
استاندارد لوله کربن استیل شامل گریدها و مشخصات قابل تولید (بدون درز و درزدار) است که در دو جدول مجزا برای استانداردهای بین‌المللی و استانداردهای ملی ایران ارائه شده است.
استانداردهای بین‌المللی تولید لوله کربن استیل بدون درز و درزدار:
| شماره استاندارد | موضوع استاندارد |
| ASTM A106 گرید B | لوله کربن استیل بدون درز |
| ASTM A53 گرید A و B | لوله کربن استیل انواع بدون درز، درزدار ERW و لوله گالوانیزه کربن استیل (رویاندود شده با گالوانیزه گرم) |
| ASTM A179 گرید C | لوله کربن استیل بدون درز برای مبدل حرارتی و کندانسور |
| ASTM A192 | لوله کربن استیل بدون درز برای دیگ بخار و خدمات فشار بالا |
| ASTM A252 | لوله فولادی کربن استیل درزدار و بدون درز |
| ASTM A333 گرید. ۱, ۲, ۳, ۴, ۵, ۶ | لوله فولادی کربن استیل درزدار و بدون درز برای دمای پایین و سایر کاربردها با چقرمگی مورد نیاز |
| ASTM A134 و ASTM A135 | لوله فولاد کربنی درزدار با جوشکاری ERW |
استانداردهای ملی ایران برای لوله کربن استیل بدون درز و درزدار:
| شماره استاندارد | استاندارد معادل | موضوع استاندارد | قطر خارجی لوله (mm) |
| ISIRI 423 | ** | لوله‌های کربنی بدون درز و جوشکاری شده در سری‌های سنگین، متوسط و سبک | ۱۰.۲ تا ۱۶۵.۱ |
| INSO 18876 | معادل استاندارد ASTM A192 | لوله های فولاد کربنی بدون درز بویلر برای کاربرد در شرایط کاری فشار بالا | ۱۲.۷ تا ۱۷۷.۸ |
| INSO 18878 | معادل استاندارد ASTM A179 | لوله‌های فولادی کم کربن بدون درز کشش سرد شده برای استفاده در مبدل حرارتی و کندانسور | ۳.۲ تا ۷۶.۲ |
کاربرد لوله کربن استیل
لوله کربن استیل یا لوله‌های ساخته شده از فولاد کربن به دلیل دوام بالا، مقاومت در برابر خوردگی و استحکام کششی مناسب، کاربرد فراوانی دارند. از این لوله در صنایع مختلفی مانند صنعت نفت و گاز، صنایع شیمیایی، صنعت متالورژی، صنعت انرژی، صنعت کشتی، تجهیزات بویلر، صنایع غذایی و صنعت خمیر و کاغذ، مخازن تحت فشار و مقاصد مهندسی عمومی استفاده می‌شود. برخی از رایج‌ترین کاربردها را در ادامه مشاهده می‌کنید:
- پی ساختمان
- انتقال گازهای طبیعی یا نفت
- لوله‌های بویلر و کندانسور
- انتقال فاضلاب
- پردازش شیمیایی
- کاربردهای فشار بالا
- ساخت و ساز بولارد
- کشتی‌سازی
- ماشین‌آلات نمک‌زدایی
- محفظه‌های زباله
- دستگاه‌های تقطیر
- برنامه‌های OEM
روش‌های جوشکاری لوله کربن استیل
جوشکاری قوسی الکترود پوشش‌دار، جوشکاری TIG (جوشکاری تنگستن گاز خنثی) و جوشکاری MIG (جوشکاری با گاز بی‌اثر فلز) همگی برای جوشکاری فولاد کربنی استفاده می‌شوند. در این بین، جوشکاری MIG بهترین روش برای انجام جوشکاری بدون عیب و نقص لوله کربن استیل است.
MIG (جوشکاری با گاز بی‌اثر فلز): هنگام جوشکاری MIG فولادهای پُرکربن، از حرارت پایین و الکترود با قطر کم استفاده کنید. آمپر بالا در این روش جوشکاری می‌تواند باعث ایجاد ترک در نقاط اتصال شود؛ بنا بر این از گرمای بیش از حد خودداری کنید.
جوشکاری قوسی الکترود پوشش‌دار: معمولاً از این روش برای جوشکاریِ قطعات ضخیم‌تر استفاده می‌شود. هنگام استفاده از جوشکاری قوسی، الکترودهای کم هیدروژن را انتخاب کنید. هیدروژن باعث ترک خوردگی می‌شود.
جوشکاری TIG (جوشکاری تنگستن گاز خنثی): این روش اغلب برای قطعات نازک‌تر ترجیح داده می‌شود. هنگامی که می‌خواهید از گرمای زیاد اجتناب کنید که می‌تواند باعث شکنندگی و ترک‌خوردگی لوله شود، از این روش استفاده کنید. نکته مهم در این روش، استفاده از الکترودهایی است که باید یک یا دو درجه پایین‌تر از فلز پایه باشند.
تولید کننده لوله کربن استیل در ایران
تولیدکنندگان لوله های کربن استیل که در ادامه مشاهده می‌کنید، به تولید انواع لوله های فولاد کربنی با مقاومت بالا و کاربرد گسترده در صنایع مختلف از پروژه‌های ساختمانی تا صنایع نفت، گاز و پتروشمی می‌پردازند:
- شرکت گروه صنعتی سپاهان
- کارخانجات نورد و پروفیل ساوه
- گروه تولیدی صنعتی کچو
- شرکت کارخانجات نورد لوله یاران
- گروه صنعتی ایران اسپیرال
- کارخانه لوله سازی کالوپ
- گروه تولیدی صنعتی فولاد گستر حداد
- شرکت لوله و نورد اهواز
- شرکت گروه ملی ایران
سخن آخر
لوله‌های کربن استیل درزدار (با درز جوش (LSAW, SSAW, ERW و بدون درز (API L5، A106 و …) لوله‌های فولادی مقاوم و مستحکمی هستند که در صنایع نفت و گاز طبیعی، سیستم‌های حمل و نقل، خطوط لوله و به طور کل در صنایع حساس بیشترین کاربرد را دارند.
