لوله مانیسمان چیست و چگونه ساخته می شود؟

در بازار و صنعت ایران به لوله های فولادی بدون درز (seamless) اصطلاحاً لوله ی مانیسمان می گویند. مانیسمان (Mannesmann) نام یک صنعتگر آلمانی است که توانست در سال های پایانی قرن نوزدهم از روش منحصر به فرد خود برای تولید لوله ی بدون درز رونمایی کند. این روش در کنار چندین روش دیگر از جمله فرایندهای تولید لوله های بدون درز است. علی رغم اینکه همه ی لوله های بدون درز از نوع لوله های مانیسمان نیستند، شبیه اتفاقی که در بین مردم کشورمان برای استفاده از نام های خاص ریکا، تاید و ژیلت برای نام های عام مایع های ظرف شویی، پودرهای لباس شویی و یا تیغ های خودتراش افتاده است، در این مورد نیز اسم خاص مانیسمان به عنوان یک برند و یک روش تولیدی، در بازار و صنعت ایران به عنوان یک اسم عام برای لوله های بدون درز فولادی استفاده می شود.

پیشینه تاریخی تولید لوله فولادی بدون درز با این روش به سال ۱۸۸۰ می رسد. در این سال هنگامی که برادران مانیسمان در کارخانه خانوادگی خود مشغول تولید سوهان از بیلت های استوانه ای بودند، متوجه شدند که اگر غلتک های سوهان کاری نسبت به یکدیگر زاویه بگیرند، هسته بیلت ها سست می شود و در نتیجه می توان مرکز بیلت را به راحتی سوراخ نمود. این دو برادر با الهام از کشف خود و با استفاده از دو غلتک نورد و ماندرل سوراخ کاری، توانستند بیلت های استوانه ای را به پوسته های توخالی استوانه ای تبدیل کنند. در نهایت، در سال ۱۸۹۰ آقای ماکس مانیسمان با تبدیل این پوسته های توخالی به لوله، روش نورد پیلگر (Pilger Mill) را به عنوان یک روش مستقل برای تولید لوله بدون درز معرفی کرد. سوراخ کاری بیلت و تبدیل آن به پوسته توخالی ضخیم در دستگاه پیرسینگ غلتکی (cross roll piercing mill) و تبدیل این پوسته ضخیم به لوله ی نهایی بدون درز در دستگاه نورد پیلگر اساس تولید لوله های بدون درز مانیسمان است. پس در این روش، بیلت استوانه‌ای با فرایند نورد به لوله‌هایی با جدار نازک و اندازه ‌های دلخواه تبدیل می‌شود.

قبل از اینکه توضیح بیشتری در خصوص لوله مانیسمان بدهیم، بهتر است ابتدا به مرور انواع لوله فولادی بر اساس روش ساخت آن ها بپردازیم:

لوله های فولادی یا درزدار هستند یا بدون درزدار. لوله های درزدار از لوله کردن و جوش دادن دو لبه ی ورق فولادی به هم ساخته می شوند. به همین دلیل به لوله های درزدار، لوله های جوشی (welded pipe) می گویند. لوله های جوشی خود به چندین روش بر اساس نوع لوله کردن و نوع جوش تولید می شوند. در مقابل، لوله بدون درز، یک استوانه توخالی یکپارچه و بدون درز است که بدون استفاده از جوشکاری و با خالی کردن مرکز یک بیلت یا شمشال و شکل دهی آن به لوله ساخته می شود. برای تولید لوله های بدون درز فولادی، روش های مختلفی بر اساس فرایندهای اکستروژن، نورد و آهنگری توسعه پیدا کرده و مورد استفاده قرار می گیرد. برخی از این روش ها عبارتند از:

اکستروژن یا روزنرانی لوله

در یک روش مناسب برای اکستروژن لوله، بیلت یا شمشال به وسیله ی ماندرل سوراخ کاری متصل به سنبه ی اکستروژن سوراخ می شود. انتهایی جلویی این ماندرل از مجرای قالب اکستروژن عبور می کند و فضایی بین خود و قالب به وجود می آورد. با حرکت سنبه و فشردن بیلت به قالب، فلز با فشار از مجرای قالب اکستروژن عبور کرده و فاصله ی بین ماندرل و قالب را پر می کند. به این صورت لوله ای با قطر خارجی به اندازه ی قطر مجرای قالب و قطر داخلی به اندازه ی قطر ماندرل تولید می شود.

نورد گرم پیلگر (Hot Pilger Mills) یا فرایند مانیسمان:

ماده اولیه ی لوله های نورد پیلگر، معمولاً شمش و بیلت های گرد با قطر ۳۰۰-۱۰۰ میلی متر است. با این فرایند می توان لوله هایی با قطر ۶۶۰-۶۰ میلی متر، ضخامت ۱۲۵-۳ میلی متر و طول تا ۲۸ متر تولید نمود. فرایند سوراخ کاری غلتکی و نورد پیلگر شامل مراحل اصلی زیر است:

۱- گرم کردن بیلت تا دمای ۱۳۰۰-۱۲۵۰ درجه سانتیگراد

۲- پوسته زدایی از سطح با جت آب پرفشار

۳- تبدیل بیلت به پوسته توخالی ضخیم در دستگاه سوراخ کننده غلتکی طبق شکل زیر:

در این مرحله، قطعه کار بین دو غلتک بشکه مانند متقاطع قرار می گیرد که محور آن ها با یکدیگر زاویه می سازند، به طوری که زاویه انحراف آن ها نسبت به محور قطعه کار معمولاً ۶-۴ درجه است. این غلتک ها در یک جهت و خلاف جهت گردش قطعه کار خلاف می چرخند. به علت انحراف غلتک ها نسبت به بیلت، حرکاتی که به قطعه کار اعمال می شود، حرکات همزمان دورانی و انتقالی در جهت محور پوسته لوله است. تفاوت این نوع نورد متقاطع با نورد طولی در شکل زیر نشان داده شده است.

همزمان یک ماندرل سوراخ کننده از مرکز بیلت باعث توخالی شدن آن می شود. در این مرحله طول قطعه تا حدود ۲ برابر افزایش و سطح مقطع آن ۵۰-۳۳ درصد کاهش می یابد.