شیار نورد لوله فولادی

شیار رول، همچنین به عنوان شیار پرس یا شیار غلتکی شناخته می شود، یک روش پردازش سرد شکل است:

با استفاده از دستگاه شیار زنی رول اختصاصی (دستگاه شیار زنی پرس)، قسمت پایینی چرخ بادامک را برای چرخاندن لوله فولادی به حرکت در می آورد، در حالی که چرخ فشار محدب بالایی تحت تأثیر سیلندر هیدرولیک به آرامی بر روی دیواره بیرونی لوله فولادی فشار داده می شود و باعث می شود فلز در انتهای لوله دچار تغییر شکل پلاستیک و اکسترود سرد شود. (شیار). هیچ برش یا حذف مواد انجام نمی شود.

تمایز کلیدی:

رول شیار= تشکیل اکستروژن سرد، بدون حذف مواد.

در مقابل،برش شیار= استفاده از روش تراش برای بریدن برخی از مواد برای ایجاد شیار.

رول شیار در حال حاضر رایج ترین روش در مهندسی است.

تنها هدف شیار نورد، ماشینکاری شیارها در هر دو انتهای لوله فولادی است تا امکان استفاده از نوع اتصال شیار- (اتصال گیره / کوپلینگ شیاردار) برای اتصال لوله ها وجود داشته باشد:

1. حلقه مهر و موم لاستیکی را نصب کنید.
2. این سیستم اتصال به طور گسترده در: سیستم های آب آتش نشانی، HVAC، آبرسانی و زهکشی، پتروشیمی، خطوط لوله معدن و غیره استفاده می شود.

راه های مختلفی برای اتصال لوله های فولادی وجود دارد. چرا به سادگی از فلنج جوش یا استفاده نمی شود؟ اهمیت اتصال شیار نورد در موارد زیر است:

به زبان ساده: اهمیت فناوری شیاربندی=اتصال خطوط لوله را از "عصر جوشکاری" به "عصر مونتاژ مکانیکی سریع" - ایمن (بدون استفاده از آتش)، کارآمد، انعطاف پذیر و نگهداری آسان ارتقا داده است.

با توجه به "کد فنی برای خطوط لوله اتصال شیاردار" T/CECS 151 و رویه های عملیاتی مربوطه، فرآیند به شرح زیر است:

▎مرحله 1 · آماده سازی لوله

• برای برش لوله فولادی به طول دلخواه از دستگاه برش لوله یا اره بدون دندان استفاده کنید.
• برش باید صاف باشد و سطح انتهایی باید عمود بر محور لوله باشد (چولگی: برای DN100 تا 150، کمتر یا مساوی 1.0 میلی متر، برای DN بزرگتر یا مساوی 200، کمتر یا مساوی 1.4 میلی متر)
• از یک چرخ یا سوهان سنگ زنی استفاده کنید تا هرگونه سوراخ، زنگ زدگی و پوسته های اکسید را از داخل و خارج انتهای لوله کاملاً پاک کنید.

▎مرحله 2 · تعیین موقعیت و تراز کردن دستگاه

• دستگاه شکاف را روی یک سطح محکم و صاف قرار دهید و از یک سطح سنج برای کالیبره کردن بدنه دستگاه استفاده کنید.
• قالب های چرخ پرس بالا و پایین مربوطه را با توجه به قطر لوله با اندازه مناسب انتخاب کنید (⚠️ قالب های با مشخصات مختلف را مخلوط نکنید)

▎مرحله 3 · نصب لوله های فولادی

• یک سر لوله فولادی بر روی چرخ محرک ماشین اسلات نورد قرار می گیرد، در حالی که انتهای دیگر روی تکیه گاه لوله قرار می گیرد (تکیهگاه تقریباً در موقعیت 2/3 طول کل از انتهای لوله قرار دارد).
• ارتفاع تکیه گاه را طوری تنظیم کنید که لوله فولادی افقی شود (انتهای تکیه گاه می تواند کمی 1 تا 2 درجه پایین تر باشد تا از "انحراف لوله" جلوگیری شود)
• سطح مقطع انتهای لوله با سطح توقف موقعیت دستگاه شیار نورد کاملاً تراز است و محور لوله عمود بر سطح توقف است.

▎مرحله 4 · عمق شیار را تنظیم کرده و رول کنید

1. شیر کاهش فشار پمپ روغن را ببندید ← دستگیره را بچرخانید تا چرخ پرس بالایی فقط دیواره بیرونی لوله فولادی را لمس کند.
2. مهره حد را بچرخانید تا عمق شیار هدف را تنظیم کنید (دستگاه محدود اجباری است! از دستگاه موقعیت نامحدود استفاده نکنید).
3. موتور را راه اندازی کنید ← چرخ را برای چرخاندن لوله فولادی به حرکت در آورید ← برای هر چرخش، فشار را تقریباً 0.25 میلی متر به سمت پایین پیش ببرید، به تدریج عمیق تر شوید، هرگز یکباره تا انتها فشار نیاورید!                                                                                                                                                                                                                                                  به عنوان مثال: یک نمونه نرخ تغذیه معمولی (DN200): تقریباً 10 تا 11 چرخش مورد نیاز است که منجر به فرورفتگی کلی در حدود 2.5 میلی متر می شود. خوراک برای هر چرخش یکنواخت است.
4. هنگامی که مهره توقف کاملاً سفت شد و به عمق تنظیم شده رسید، لوله فولادی را 1 تا 2 دور دیگر بچرخانید تا فرآیند شکل دهی و پرداخت انجام شود → دستگاه را متوقف کنید.

▎مرحله 5 · بازرسی و حذف
• شیر فشار را آزاد کنید ← لوله فولادی را بردارید← برای اندازه گیری اینکه آیا عمق و عرض شکاف در محدوده تحمل استاندارد است از یک گیج شکاف/کالیپر ورنیه استفاده کنید.→ فقط پس از واجد شرایط بودن می توان آن را مورد استفاده قرار داد

این یک مسئله بسیار حیاتی است. فرآیند شیار نورد اساساً یک عملیات تغییر شکل پلاستیک سرد است که وضعیت محلی انتهای لوله را تغییر می‌دهد:

پدیده‌های فیزیکی که حتماً رخ می‌دهند

⚠️ آسیب واقعی ناشی از عملکرد نامناسب:

✅ نتیجه قطعی غلتاندن صحیح شیار

تا زمانی که عملیات مطابق با مشخصات (با تعداد بیت محدود، تغذیه گام به گام و عمق کنترل شده) انجام شود، تأثیر شیارها بر استحکام بدنه لوله فولادی در حد تحمل طراحی است. ابعاد شیار مشخص شده در استانداردهای ملی بر اساس اطمینان از ضخامت کافی دیواره باقی مانده طراحی شده است (به عنوان مثال، برای لوله فولادی DN200، حداقل ضخامت دیواره مورد نیاز 5.0 میلی متر و عمق شیار تنها حدود 2.5 میلی متر است).

طبق استانداردهای فنی مانند CJJ/T 154-2020 / T/CECS 151-2019 / CJ/T 156، یک سنگر واجد شرایط باید شرایط زیر را برآورده کند:

الزامات ابعاد هندسی

کیفیت سطح مورد نیازاستفاده از

• سطح از انتهای لوله تا قسمت شیار صاف و بدون هیچ گونه ضربه یا خراش یا علامت واضح است.
• لایه گالوانیزه و پوشش/لاینر دیوار داخلی باید دست نخورده باقی بمانند - اجازه جدا شدن یا آسیب دیدن مناطق بزرگ در اثر فرآیند نورد داده نمی شود.
• در شیارها نباید هیچ ترک یا پوسته پوسته شدن وجود داشته باشد.

این فرآیند به شدت الزام می کند

• دستگاه اسلات باید یک دستگاه محدود داشته باشد و نمی تواند از یک دستگاه خانگی غیرقابل تنظیم استفاده کند.
• انواع مختلف DN باید با قالب های مربوطه استفاده شود. استفاده از آنها به صورت متناوب به شدت ممنوع است.
• در طول فرآیند نورد، لوله فولادی نباید هیچ گونه جابجایی طولی یا زاویه ای داشته باشد.
• زمان پردازش باید در محدوده های مشخص شده توسط رویه ها باشد (برای جلوگیری از عجله در روند خیلی سریع)

1. استاندارد ملی:

• GB/T 3091-2015 "لوله های فولادی جوش داده شده برای انتقال سیالات کم فشار": تصریح می کند که برای لوله های فولادی با ضخامت دیواره بزرگتر یا مساوی 2.5 میلی متر، عمق شیار نباید از 15 درصد ضخامت دیوار تجاوز کند (مثلاً وقتی ضخامت دیواره 3 میلی متر باشد، ضخامت آن باید 3 میلی متر باشد. کمتر یا مساوی 0.45 میلی متر).
• GB/T 5135.11-2006 "سیستم های آبپاش خودکار - قسمت 11": این امر مستلزم آن است که ناحیه شیار اتصالات لوله اتصال نوع سوکت دارای ترک یا تغییر شکل نباشد.

2. استانداردهای بین المللی:

• ASTM A53 (استاندارد آمریکایی): مشخص شده است که پس از ماشینکاری شیارها، مقاومت فشاری لوله فولادی باید بیش از 90 درصد مقدار اولیه خود را حفظ کند.
• ISO 4144 (استاندارد اروپایی): این ماده تصریح می‌کند که لبه‌های شیارها باید صاف و بدون فرز باشند و زبری Ra باید کمتر یا برابر با 12.5 میکرومتر باشد.

شیارهای نورد و شیارهای برش هر دو فرآیندی برای شکاف لوله هستند.

فرآیند شیار برش به طور فیزیکی مواد لوله را از قطر بیرونی لوله جدا می کند و در نتیجه یک شیار در لوله بریده می شود.

نورد و برش بر روی لوله آسان تر است و آسیب کمتری ایجاد می کند. شکل‌دهی سرد نورد امکان تشکیل شیارها را بدون برداشتن مواد لوله می‌دهد و نیاز به پاک‌سازی زباله را از بین می‌برد و راندمان بالایی را ارائه می‌دهد.

لوله ها را می توان با شیار در عرض 30 تا 40 ثانیه در هر اینچ مربع رول کرد، در حالی که استفاده از فرآیند شیار برش 1 دقیقه در هر اینچ طول می کشد. فرآیند شیار نورد نیز نیاز به برش روغن و دردسر تمیز کردن زباله های فلزی لوله را از بین می برد.

اکثر محصولات موجود در بازار از فرآیند شیار نورد استفاده می کنند. آیا فرآیند شیار برش جایگزین نمی شود؟

در برخی موارد، فرآیند برش شیار ممکن است مفیدتر باشد. به عنوان مثال، اگر دیواره لوله بسیار ضخیم باشد، فرآیند شیار برش موثرتر خواهد بود. به عنوان مثال، اگر لوله برای حمل مواد جامد مانند شن و ماسه استفاده می شود و نیازی به وجود برآمدگی در داخل لوله برای جلوگیری از انسداد جریان ماسه نباشد، شیار برش می تواند به طور موثری یکپارچگی دیواره داخلی لوله را حفظ کند. بنابراین، فرآیند شکاف مناسب باید با توجه به سناریوی استفاده خاص انتخاب شود.

فرآیند رول شیار یک تکنیک اکستروژن سرد است که برای "قالب کردن" یک شیار استاندارد در انتهای لوله فولادی استفاده می شود. هدف این است که بتوان لوله‌ها را با استفاده از گیره‌ها به‌سرعت، مطمئن و قابل جداسازی متصل کرد - جایگزین خطرات آتش‌سوزی جوش‌کاری سنتی و حجیم بودن فلنج‌ها می‌شود. هسته عملیات شامل موقعیت یابی + فشار آهسته مرحله ای + بازرسی اندازه است. عمیق شدن فشار استحکام را تضعیف می کند، کم عمق بودن نشت را کاهش می دهد و خروج از مرکز مانع از نصب می شود. بنابراین، هر مرحله به شدت توسط یک استاندارد کنترل می شود.