لوله آتشخوار چیست و انواع آن

در بسیاری از صنایع، انتقال سیالات و گازها در شرایط دمای بالا و فشار زیاد به لوله‌هایی نیاز دارد که علاوه‌بر استحکام، مقاومت حرارتی قابل‌اعتمادی هم داشته باشند. لوله آتشخوار دقیقاً برای همین موقعیت‌ها طراحی شده و به‌دلیل تحمل حرارت و فشار، در تجهیزاتی مثل بویلرها، دیگ‌های بخار، کوره‌ها و مبدل‌های حرارتی نقش کلیدی دارد. در میان گزینه‌های رایج، لوله مانیسمان آتشخوار به‌خاطر ساختار بدون درز و تحمل بالاتر در شرایط کاری سخت، یکی از انتخاب‌های پرطرفدار در پروژه‌های صنعتی محسوب می‌شود. در این مقاله بررسی می‌کنیم لوله آتشخوار چیست، چه ویژگی‌هایی دارد، انواع آن کدام‌اند و هنگام انتخاب و خرید باید به چه نکاتی توجه کرد تا بتوان بهترین گزینه را متناسب با کاربرد و شرایط پروژه انتخاب نمود.

انواع لوله‌های فلزی کدامند؟

خوب است که در ابتدا با انواع لوله‌ها آشنا شده تا بهتر بتوانید لوله آتشخوار را بشناسید. همانطور که در مقدمه بیان کردیم تنوع لوله‌های موجود در بازار، بسیار زیاد است و لوله‌های فلزی از جمله پرطرفدارترین لوله‌ها هستند. دلیل محبوبیت این لوله‌ها، استحکام و مقاومت بالای آن‌ها در برابر افزایش دما است .لوله‌های فلزی خود به سه دسته کلی تقسیم بندی می‌شوند که عبارتند از:

• لوله‌های چدنی

لوله‌های چدنی از قدیمی‌ترین لوله‌های موجود در بازار هستند. جنس این لوله‌ها همان‌طور که  از نام‌شان پیداست چدن ریخته‌گری است. لوله‌های چدنی در سیستم‌های لوله کشی فاضلاب، کاربرد دارند.
از جمله ویژگی‌های این لوله‌ها، می‌توان به مقاومت و استحکام بالا در برابر فشار وارده به جداره‌های خارجی، طول عمر نسبتا بالا، رفع آسان گرفتگی‌های این لوله‌ها و  قیمت مناسب آن‌ها اشاره کرد. این لوله‌ها معایبی نیز دارند که شامل سرعت پایین نصب، وزن زیاد و زنگ زدگی است که پس از مدتی استفاده از آن‌ها بوجود می‌آِید.

• لوله‌های آهنی

لوله‌های آهنی به دلیل برخورداری از یک سری قابلیت‌ها، طرفداران زیادی در صنایع مختلف دارند. از جمله این قابلیت‌ها می‌توان به مقاومت بالای آن‌ها در برابر خوردگی، پوسیدگی و ضربات خارجی اشاره کرد. 

• لوله‌های فولادی

لوله‌های فولادی نیز از جمله کاربردی‌ترین لوله‌های فلزی هستند که از فولاد کربن، ساخته می‌شوند.

انواع لوله فولادی از نظر نوع ساخت کدامند؟

از آنجایی که لوله آتشخوار یک نوع لوله فولادی به حساب می‌آید، خوب است بیشتر درباره این لوله‌ها بدانید. لوله‌های فولادی از نظر نوع ساخت به دو دسته مختلف، تقسیم بندی می‌شوند که عبارتند از:

• لوله‌های بدون درز  (Seamless)  

لوله های بدون درز با نام لوله‌های مانیسمان و یا سیم لس نیز شناخته می‌شوند. فرآیند تولید این لوله‌ها، فاقد مرحله جوشکاری است؛ به علت اینکه این لوله‌ها فاقد درز جوش هستند موجب شده تا از استحکام بالایی برخوردار باشند. لوله‌های بدون درز معمولا در قطرهای پایین، تولید و وارد بازار می‌شوند. انواع لوله‌های بدون درز به طور گسترده در صنعت، مورد استفاده قرار می‌گیرند. قیمت لوله مانیسمان یا بدون درز را می‌توانید در سایت مشاهده کنید.

• لوله‌های درزدار  (Welded)  

لوله‌های درزدار که به لوله‌های درز جوش هم معروفند به دو روش عمده زیر تولید می‌شوند:
• لوله‌های درز جوش مستقیم
• لوله‌های درز جوش اسپیرال

لوله آتشخوار چیست؟

پس از آسنایی با انواع مختلف لوله‌های فلزی، نوبت به لوله‌های آتشخوار می‌رسد. لوله آتشخوار یک نوع لوله فولادی است و از نظر نوع ساخت در دسته لوله‌های بدون درز قرار می‌گیرد. ویژگی قابل توجه این لوله‌ها مقاومت بالای آن‌ها در برابر فشار و حرارت است، همین امر سبب شده تا در صنایع مختلف که نیاز به استفاده از دما و فشار بالا است، کاربرد مفیدی داشته باشند. حداکثر میزان دمایی که لوله‌های آتشخوار می‌توانند تحمل کنند به 600 درجه سانتی‌گراد می‌رسد و حداکثر فشار قابل تحمل برای این لوله‌های 80 اتمسفر است.

ویژگی های لوله آتشخوار

لوله آتشخوار به‌دلیل کارکرد در شرایط دما و فشار بالا باید از نظر کیفیت ساخت، ترکیب آلیاژی و دوام، استانداردهای سخت‌گیرانه‌ای را پاس کند. این نوع لوله‌ها معمولاً در تجهیزاتی مثل دیگ بخار، بویلر، کوره و سیستم‌های حرارتی به‌کار می‌روند؛ بنابراین شناخت دقیق ویژگی‌ها به انتخاب درست و عملکرد ایمن‌تر کمک می‌کند.

• بدون درز بودن (مانیسمان): مهم‌ترین ویژگی لوله آتشخوار، ساختار بدون درز آن است که باعث می‌شود نقطه‌ضعف‌های رایج در محل اتصال و جوش وجود نداشته باشد و مقاومت کلی لوله بالاتر برود.
• مقاومت بالا در برابر حرارت و فشار: این لوله‌ها برای تحمل شرایط کاری سخت طراحی شده‌اند و در محیط‌هایی که دما و فشار بالاست، عملکرد قابل‌اعتمادی دارند.
• ترکیب آلیاژی استاندارد (کربن و منگنز): استفاده از عناصر اصلی مثل کربن و منگنز با درصدهای کنترل‌شده، استحکام و پایداری لوله را افزایش می‌دهد و احتمال ترک‌خوردگی و شکست را کاهش می‌کند.
• مقاومت در برابر خوردگی و زنگ‌زدگی: لوله آتشخوار باکیفیت معمولاً با پوشش‌ها یا فرآیندهای محافظتی تولید می‌شود تا در برابر رطوبت و شرایط خورنده، دوام بیشتری داشته باشد.
• انعطاف‌پذیری و تحمل انبساط و انقباض حرارتی: در دماهای بالا، لوله ممکن است دچار انبساط یا انقباض شود؛ انعطاف‌پذیری مناسب کمک می‌کند تنش‌های حرارتی بهتر کنترل شوند و ریسک ترک یا پارگی کاهش یابد.
• قابلیت شکل‌دهی و نصب در کاربردهای متنوع: در بسیاری از پروژه‌ها نیاز به خم‌کاری یا اجرای مسیرهای خاص وجود دارد؛ لوله آتشخوار استاندارد، با حفظ استحکام، امکان اجرای دقیق‌تر را فراهم می‌کند.

انواع لوله آتشخوار

لوله‌های آتشخوار خود بسته به نوع آلیاژ به کار رفته برای ساخت آن‌ها به  چندین نوع مختلف تقسیم می‌شوند. که عبارتند از:

لوله آتشخوار با استاندارد  ST35.8 DIN 17175 

یکی از انواع لوله آتشخوار که با استاندارد ST35.8 DIN 17175 شناخته می‌شوند دارای 0.17 تا 0.19 درصد کربن و 0.55 تا 0.80 درصد آلیاژ منگنز است. همچنین، این نوع لوله تا حداکثر دمای 580 درجه سانتی گراد و فشار 25 بار را می‌تواند تحمل کند.

لوله با استاندارد  ST45.8 DIN 17175 & DIN 2448

آلیاژ این نوع لوله‌ها حاوی 0.20 تا 0.22 درصد کربن و 0.55 تا 0.65 منگنز است. این نوع لوله آتشخوار قادر است به صورت غیر مستقیم حداکثر دمای 535 درجه سانتی گراد و  فشار تا 30 بار را تحمل کند.

لوله با استاندارد  ASME SA 192 DIN 17175

نوع دیگری از لوله‌های آتشخوار وجود دارد که در آلیاژ آن‌ها بین 0.18 تا 0.20 درصد کربن و 0.45 تا 0.70 درصد منگنز یافت می‌شود.
از جمله قابلیت‌های این لوله‌ها می‌توان به تبادل حرارت بالایی که دارند، اشاره کرد.لوله‌های آتش‌خوار با استاندارد ASME SA 192 DIN 17175  این قابلیت را دارند که به صورت غیر مستقیم تا دمای 550 درجه سانتی گرادی،  فشار تا 27 بار را تحمل کرده و هیچ گونه تغییری در ساختار آن به وجود نیاید. این لوله‌ها را به راحتی می‌توان در ابعاد مختلف، برش داد که  از جمله مزایای آن‌ها به شمار می‌رود.

لوله با استاندارد  ASTM A179 Bloller Tube

میزان کربن موجود در آلیاژ این نوع از لوله‌ها چیزی بین 0.16 تا .018 درصد و میزان منگنز موجود در آن‌ها بین 0.50 تا 0.70 درصد است. حداکثر دمایی که این لوله‌ها می‌توانند تحمل کنند، 530 درجه سانتی گراد و حداکثر فشار 15 بار است.
سایر قابلیت‌های این لوله‌ها عبارت است از:
• قابلیت خمکاری لوله فولادی تا 180 درجه
• باز کردن دهانه تا 10 میلی متر
• انعطاف پذیری بالا در برابر برش

نحوه تولید لوله آتشخوار

درباره چگونگی تولید لوله‌های آتشخوار  یا به طور کلی لوله‌های بدون درز، باید بگوییم که این لوله‌ها به صورت مستقیم از میله‌هایی که به شکل استوانه هستند، ساخته می‌شوند. این میله‌ها ابتدا با یک آنالیز در دماهای بسیار بالا، گرم می‌شوند؛ این امر سبب می‌شود تا بتوان آن‌ها را به اشکال مختلف درآورد.پس از آن با استفاده از وسیله ای مخصوص، سوراخی در وسط این میله‌ها ایجاد می‌شود.در همین مرحله قطر بیرونی و ضخامت لوله‌ها نیز با استفاده از غلطک‌های گردان، تنظیم می‌شوند. جالب است بدانید که به منظور جلوگیری از تغییر شکل لوله‌ها یک ماندرل درون آن‌ها در تمامی مراحل ساخت، قرار داده می‌شود.

از آنجایی که مدل‌های مختلف لوله آتشخوار در دما و فشار بالا کاربرد دارند، باید برای ساخت آن‌ها از آلیاژهایی استفاده کرد که بتوانند در محیط‌هایی با چنین شرایطی نیز خواص خود را به خوبی حفظ کنند. از جمله فولادهای مناسب برای تولید این لوله‌ها می‌توان به فولاد ST35.8 و ST45.8 اشاره کرد. هر یک از این فولادها قادرند حداکثر فشار 30 بار را تحمل کنند. همچنین فولاد  ST35.8 قادر است حداکثر دمای 600 درجه سانتی گراد را تحمل کند، اما فولاد ST45.8 در دماهای پایین‌تر مورد استفاده قرار می‌گیرد. خوب است بدانید که مقاومت لوله‌های آتشخوار در برابر فشار به ضخامت همچنین قطر آن‌ها بستگی دارد؛ به این معنا که هر چه لوله آتشخوار، قطر کمتر و ضخامت بیشتری داشته باشد، مقاومت آن نیز در برابر فشارهای بالا، افزایش پیدا می‌کند.

کاربرد لوله آتشخوار

همان‌طور که در ابتدا بیان کردیم لوله‌های آتشخوار به دلیل مقاومت بالایی که در برابر دما و فشار دارند در صنایع مختلف، مورد استفاده قرار می‌گیرند. امروزه با استفاده از این لوله‌ها، مایعات و همچنین گازهای با دما و فشار بالا را به سیال منتقل می‌کنند.این لوله‌ها همچنین در بویلر و مبدل‌های حرارتی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند. نکته قابل توجه در این خصوص، نوع بویلر و طراحی این لوله‌هاست که در مکان جریان آب در لوله‌ها تفاوت ایجاد می‌کند؛ به این معنا که در برخی از انواع این لوله‌ها، آب در داخل لوله، در برخی دیگر آب در خارج از لوله و در نوعی دیگر روغن حرارتی در داخل آن‌ها جریان دارد. بنابراین می‌توان لوله‌های آتشخوار را بر این اساس نیز به سه دسته مختلف تقسیم بندی کرد که شامل موارد زیر است:

1. واتر تیوب

لوله‌های آتش خواری که آب در داخل آن‌ها جریان می‌یابد.

2. فایر تیوب

آب در خارج این نوع لوله آتشخوار، جریان می‌یابد.

3. دیگ روغن داغ

داخل این نوع از لوله‌ها، روغن حرارتی در جریان است.

به طور کلی این لوله‌ها در صنایع زیر کاربردهای بسیار زیادی دارند:

• صنایع تولید محصولات شیمیایی
• صنعت نفت و گاز
• صنایع کشتی سازی

• صنایع تولید و مونتاژ سیستم‌ها و مبدل‌های حرارتی
• صنایع تولید فولاد

• صنعت ساخت و تولید موتورهای دیزلی
• صنایع ساختمان سازی
• صنعت فرآوری لبنیات

نکته جالب توجه در خصوص لوله‌های آتشخوار، غیر قابل جایگزینی آن هاست.

کاربرد لوله آتشخوار در دیگ‌های بخار

یکی از کاربردهای برخی مدل‌های لوله آتشخوار در دستگاه‌های بخارشویی صنعتی، بویلر صنعتی  یا دیگ بخار است که به منظور انتقال حرارت برای تولید بخار مورد استفاده قرار می‌گیرند.حرارت داخل لوله‌های آتش خوار به 800 درجه سانتی گراد می‌رسد و بیرون از آن‌ها نیز آب جریان دارد، همین امر سبب تبدیل آب به بخار در اثر حرارت بالا می‌شود. این لوله‌ها اگر کیفیت بالایی داشته باشند قابلیت تحمل این مقدار حرارت در کنار دمای آب را خواهند داشت.

نحوه تولید بخار در دستگاه ‌های دیگ بخار

با روشن شدن مشعل، حرارت از طریق تونل به انتهای دیگ بخار، انتقال یافته و از لوله‌ها بر می‌گردد، این فرآیند که پاس نام دارد سه مرتبه تکرار می‌شود. تکرار 3 مرتبه ای این فرایند موجب انتقال حرارت مشعل به آب با مصرف کمترین انرژی می‌شود و در نتیجه بخار تولید می‌شود.
نکته قابل توجه در خصوص این فرایند تعداد لوله‌های آتشخوار داخل دستگاه‌های دیگ بخار است؛ اگر تعداد این لوله‌ها از حد استاندارد آن کمتر باشد، موجب کاهش تعداد پاس‌ها می‌شود، کاهش تعداد پاس‌ها، موجب افزایش مدت زمان تولید بخار داخل این دیگ‌ها می‌شود. در نتیجه، انرژی زیادی هدر خواهد رفت. بنابراین، برای جلوگیری از اتلاف انرژی حتما دقت داشته باشید که تعداد لوله‌ها داخل دستگاه‌های دیگ بخار به حد استاندارد رسیده باشد.

کاربرد لوله ‌های آتشخوار در دیگ بخار واتر تیوب

لوله‌های آتش خوار مورد استفاده در دیگ بخار واتر تیوب با نوع لوله‌های آتش خواری که در دیگ‌های بخار فایر تیوب استفاده می‌شود تفاوت دارد. یکی از اصلی‌ترین آن‌ها، تفاوت در میزان فشاری است که هر یک باید تحمل کنند. لوله‌های مورد استفاده در دیگ‌های دستگاه دیگ بخار واتر تیوب باید بتوانند فشار بیشتری را متحمل شوند. 

نحوه اتصال لوله های آتشخوار به هم به چه صورت است؟

هر زمان که نیاز پیدا کردید چندین لوله آتشخوار را به هم متصل کنید، مانند اتصال هر دو نوع لوله دیگری نیاز است که آن‌ها را به هم جوش دهید. پس از جوش دادن تعداد مورد نیاز از لوله‌ها به هم، نوبت به حرارت دادن به آن‌ها می‌رسد؛ شرایط حرارت دادن لوله‌ها پس از جوش دادن آن‌ها به یکدیگر به شرح زیر است:
درجه حرارت مورد نیاز بین 5220 تا 600 درجه سانتی گراد و حداقل زمان مورد نیاز برای حرارت دادن نیز 15 دقیقه است.

کشورهای تولید کننده لوله‌های آتشخوار باکیفیت

برای تولید لوله‌های آتشخوار نیاز به یک سری شرایط خاص است تا با ظرافت هر چه تمام‌تر انجام گیرد. به عبارتی تولید این لوله‌ها فرایندی بسیار حساس است و در صورت رخداد حتی کوچک‌ترین اشتباه در هر یک از مراحل تولید این لوله‌ها، زیان جانی و مالی زیادی، گریبان‌گیر افراد خواهد شد.
هم اکنون کشورهای مختلفی در حال تولید لوله‌های آتشخوار هستند و آمریکا، آلمان، روسیه و چین در صدر تولید کننده‌های این لوله‌ها قرار دارند، زیرا تمامی لوله‌های تولیدی این کشورها در مرحله نهایی تولید، در دو مرحله مختلف، تست شده و پس از اینکه ایمنی آن‌ها توسط متخصصان، تائید شد، به مرحله فروش راه پیدا می‌کنند، بنابراین کیفیت ساخت آن‌ها بسیار بالاست. به طور کلی کشورهای سازنده این لوله‌ها مطابق استانداردهای موجود در دنیای آهن، فرآیند تولید را اجرا کرده و پس از تست و آزمایش‌های موردنیاز لوله‌های تولید شده، آن‌ها را به بازار آهن در سراسر جهان، عرضه می‌کنند. از جمله آزمایشاتی که قبل از مرحله فروش و به منظور تست و بررسی این لوله‌ها صورت می‌گیرد می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• بررسی میزان کشش، ضربه و خمش
• انجام آزمایش به منظور بررسی دوام و عملیات حرارتی
• تست فشار خارجی
• تست نشتی
• بررسی قدرت آن‌ها در برابر فشار و دما
• آزمایشات غیر مخرب
• آزمایشات هیدرواستاتیک
• تست‌های آندوسکوپی
• بررسی ضخامت لوله‌های تولید شده

فاکتورهای تاثیرگذار بر قیمت لوله ‌های آتشخوار

فاکتورهای مختلف بر قیمت این نوع لوله‌ها تاثیرگذار هستند که از جمله آن‌ها می‌توان به سایز لوله، میزان درزها و شکاف‌های داخل لوله و میزان کربن و منگنز موجود در آلیاژ آن‌ها اشاره کرد.

• سایز لوله

بدیهی است که هر چه لوله بزرگ‌تر باشد، قیمت آن نیز افزایش پیدا می‌کند. لوله‌های آتشخوار در ابعاد گوناگونی در بازار موجود هستند و کاربرد هر یک از آن‌ها با دیگری متفاوت است. پرکاربردترین آن‌ها، لوله‌هایی با قطر 25.4، 31.8، 38، 44.5، 50.8، 57، 60.3، 63.5 و 76 است.

• میزان درز و شکاف موجود در لوله ‌ها

یکی دیگر از تاثیرگذارترین فاکتورها بر روی قیمت لوله‌های آتشخوار، میزان درز و شکاف این لوله هاست.هر چه میزان درز و شکاف موجود در این لوله‌ها کمتر باشد، قیمت آن‌ها در نهایت افزایش می‌یابد، زیرا هر چه تعداد این درز و شکاف‌ها کمتر باشد، احتمال بروز خطر نیز تا حد زیادی کاهش پیدا می‌کند.

• میزان کربن و منگنز موجود در لوله

میزان کربن و منگنز موجود در این لوله‌ها، تعیین کننده کاربری این لوله‌ها بوده و به همین دلیل در تعیین قیمت نهایی آن‌ها نیز تاثیرگذار است. 

راهنمای خرید لوله آتشخوار

خرید لوله‌های آتشخوار به دلیل کارایی مهمی که دارند، باید با دقت کافی انجام گیرد تا افراد را دچار ضرر و زیان‌های مالی و یا جانی نکند.
یکی از نکات مهم برای خرید این لوله‌ها، توجه به وزن هر متر و هر شاخه لوله است. این امر باعث می‌شود تا بتوان لوله‌های با کیفیت و مرغوب را از لوله‌های بی کیفیت موجود در بازار، تشخیص داد. در نتیجه با خرید و استفاده از لوله‌های مرغوب آتشخوار از ترکیدگی در اثر قرارگیری در معرض فشار و حرارت بالا، ممانعت کرد. 

معیارهای مهم برای انتخاب انواع لوله آتشخوار

لوله مانیسمان آتشخوار یکی از گزینه‌های تخصصی در صنعت است که وقتی پای دما و فشار بالا وسط باشد، انتخاب آن می‌تواند روی ایمنی، دوام تجهیزات و حتی هزینه‌های نگهداری اثر مستقیم بگذارد. همان‌طور که دیدیم، انواع لوله آتشخوار با توجه به استاندارد ساخت، جنس آلیاژ و شرایط کاری، کاربردهای متفاوتی دارند و نمی‌شود یک مدل را برای همه پروژه‌ها بهترین دانست.

نکته مهم این است که قبل از خرید، شرایط بهره‌برداری مثل بازه دمایی، فشار کاری، نوع سیال و محل نصب دقیق بررسی شود تا از بین انواع لوله، گزینه‌ای انتخاب شود که هم از نظر فنی پاسخ‌گو باشد و هم از نظر اقتصادی به‌صرفه‌تر تمام شود. همچنین در پروژه‌های حساس، توجه به گواهی‌ها، استانداردها و اصالت کالا می‌تواند از ریسک‌های جدی در آینده جلوگیری کند.