بهای تمام شده تولید لوله های فولادی به روش جوشکاری

بدون شك بیشترین حجم جوشكاری در جهان در كارخانه‌های ساخت لوله‌های قطور و به روش جوش، بویژه روش جوش زیر پودری صورت می‌گیرد، هرگونه تغییر در تكنولوژی ساخت لوله‌های قطور بخصوص بحث جوش، منجر به بهبود كیفیت محصول، كاهش هزینه‌های ساخت و دوباره‌كاری خواهد شد و تولید لوله‌های قطور با شكل‌دهی و جوشكاری لبه‌های آن صورت می‌گیرد.

بسته به روش شكل‌دهی ورق، روش‌های تولید لوله‌های قطور به دو گروه درز مستقیم یا حلزونی (spiral) انجام می‌شود، اما برای اتصال لبه‌ها از جوش زیرپودری ( saw ) و یا جوش با گاز محافظ gmaw به همراه جوش زیرپودری استفاده می‌شود، یكی از بهینه‌سازی‌های انجام یافته، تغییر جوش زیرپودری (saw ) از حالت یك مرحله‌ای به حالت دو مرحله‌ای است. در فرآیند جوش زیرپودری دو مرحله‌ای عموما جوش ریشه با گاز محافظ gmaw صورت گرفته و سپس جوش زیرپودری صورت می‌گیرد. ​

فرآیندهای ساخت لوله

روش‌های ساخت وتولید لوله به دو دسته كلی تقسیم می‌شوند: روش‌های بدون درز و روش‌های تولید لوله با جوشكاری. در روش‌های تولید لوله درزدار از ورق كار گرم شده، استفاده می‌شود. ورق باید به شكل لوله درآمده و درز آن جوشكاری شود. فرآیندهای شكل‌دهی ورق مورد استفاده در ساخت لوله عبارتند از:

ـ شكل‌دهی سه غلتكی

ـ شكل‌دهی ورق به شكل u & o

ـ شكل‌دهی اسپیرال

ـ شكل‌دهی ورق به شكل j c o

روش‌های جوشكاری لوله به دو دسته با استفاده از فلز پركننده و بدون استفاده از فلز پركننده تقسیم‌بندی می‌شوند. روش‌های جوشكاری با فلز پركننده عبارتند از:

جوشكاری پیوسته:

قدیمی‌ترین روش برای بستن درز لوله، فرآیند جوشكاری فرجی با سرعت زیاد است كه جوشكاری پیوسته نامیده می‌شود.

جوشكاری مقاومتی:

با استفاده از انرژی الكتریكی یك جوش مقاومتی در راستای درز طولی ایجاد می‌كنند. از این نوع فرآیند جوشكاری می‌توان به روش‌های زیر اشاره كرد:

ـ جوش لب به لب لوله‌ها

ـ روش مقاومتی را فركانس بالا

ـ فرآیند فركانس بالای القایی

جوشكاری زیرپودری:

جوشكاری زیرپودری برای لوله‌ها با جداره ضخیم استفاده می‌شود و قابلیت جوشكاری لوله‌های حاصل از هر نوع شكل‌دهی و كاربرد وسیعی در تولید لوله‌هایی كه به روش اسپیرال شكل‌دهی شده‌اند را دارد.


جوشكاری قوسی با الكترود تنگستن و گاز محافظ (gtaw)

این روش اغلب برای تولید لوله‌های زنگ نزن درزدار به‌كار برده می‌شود.

جوشكاری لیزر كه استفاده از آن كمتر رایج است كاربرد آن در مواردی است كه فرآیند تولید دقیقی مورد نیاز است.

جوشكاری پرتو الكترونی كه همانند جوشكاری لیزر كاربرد آن كم است. یكی از بهینه سازی‌های انجام یافته، تعییر جوش زیرپودری از یك مرحله بحالت دو مرحله است. در فرآیند جوشكاری زیرپودری دو مرحله عموما جوش ریشه با فرآیند gmaw و سپس جوش زیرپودری انجام می‌شود.


فرآیند‌های مورد استفاده در جوشكاری درز لوله‌های درزدار

یكی از روش‌های قدیمی تولید لوله، روش u&o است. در این روش، بوسیله قالب‌هایی ابتدا ورق را به شكل u و سپس o در می‌آورند. شكل‌دهی ورق در حالت سرد انجام می‌شود. قبل از شكل‌دهی، لبه‌های ورق یخ‌زده می‌شوند و بعد از شكل‌دهی، بصورت درز مستقیم جوشكاری می‌شود، لبه‌های درز لوله به هم فشرده شده و در ایستگاه پاس ریشه با روش gmaw به هم جوش می‌شوند.

سرعت جوشكاری در مرحله بسته به ضخامت ورق، بین 5 تا 12 متر بر دقیقه است، بعد از ایستگاه gmaw لوله به ایستگاه جوش زیرپودری منتقل می‌شود. در ایستگاه جوش زیرپودری ابتدا پاس داخل و سپس پاس خارج اعمال می‌شود. در پاس داخلی و خارجی لوله متحرك بوده و دستگاه جوش ثابت، در پاس داخلی دستگاه جوش توسط بازوهای متحركی به داخل لوله رفته و جوشكاری را انجام می‌دهد. كاملا واضح است كه پاس خارجی بعد از سرد شدن كامل پاس داخلی اعمال می‌شود.


تولید لوله اسپیرال

تولید لوله به روش اسپیرال یكی دیگر از روش‌های استاندار تولید لوله در جهان است. در این روش، ورق با گذشتن از یك سری غلتك‌ها با درزی حلزونی (اسپیرال) به شكل لوله در خواهد آمد. برخلاف لوله درز مستقیم كه قطر لوله بستگی به پهنای ورق داشت، در این روش قطر لوله با تغییر زاویه تغذیه اولیه ورق تغییر خواهد كرد.

با تغییر زاویه تغذیه، لوله با قطرهای مختلف می‌توان تولید كرد، در حالی‌كه در روش درز مستقیم باید كل قالب‌های خط تولید باید تعویض شوند. از این رو در روش اسپیرال، لوله با قطرهای مختلف را می‌توان با هزینه كمتری نسبت به درز مستقیم تولید كرد. لوله‌های اسپیرال به دو روش یك مرحله‌ای و دومرحله‌ای تولید می‌شوند.


مدل قیمت‌گذاری تولید لوله

در جدول زیر مدل هزینه یك كارخانه تولید لوله را مشاهده می‌‌كنید. در این مدل مواد اولیه شامل كلاف نورد گرم، الكتریسیته و همچنین مواد مورد نیاز برای فرآیند جوشكاری مورد نظر گنجانده شده و هزینه‌های دیگر نیز از قبیل حمل و نقل، نیروی انسانی، قراضه آهن و دیگر هزینه‌های جاری در نظر گرفته شده‌اند.

كلاف نورد گرم پرهزینه ترین ماده اولیه برای تولید لوله‌های فولادی است. روش تولید این محصول به‌طور معمول بدین صورت است كه فولاد حاصله توسط ماشین‌های ریخته‌گری مداوم بصورت تختال در می‌آید، این تختال‌ها به واحد نورد گرم انتقال داده می‌شوند. در این واحد تختال‌ها در كوره‌های پیش‌گرم‌كن تا دمای 1280 درجه سانتیگراد گرم می‌شوند و بعد از عملیات پوسته‌زدایی وارد نورد‌های اولیه و میانی و نهایی می‌‌شوند و بصورت كلاف كه ضخامت آن به 2/1 تا 16 میلیمتر می‌رسد به بازار عرضه می‌‌شود.

52 درصد از كلاف‌ها به واحد تكمیل نورد گرم و اسیدشویی انتقال می‌یابد. در این واحد اعمالی از قبیل كم كردن وزن كلاف، بهبود خواص مكانیكی، تسطیح ورق، برش سبك و سنگین ورق در طول‌های یك الی 12 متر صورت می‌گیرد.

قابل ذكر است كه قیمت‌های مواد اولیه اصلی مانند كلاف نورد گرم براساس قیمت‌های میانگین ماه ژانویه 2011 است كه بر این اساس قراضه آهن به ازای قیمت 350 دلار در هر تن و كلاف نورد شده، بالغ بر 600 دلار در هر تن در نظر گرفته شده‌اند. دیگر هزینه‌های موجود بعنوان مثال برق مصرفی نیز از آمارهای موجود ارایه و استخراج شده‌اند. فاكتور مصرف (مصرف انرژی و اتلاف انرژی) نیز توسط كارشناسان فنی و اقتصادی تعیین شده‌اند.

گزینه sg&a نیز كه در جدول ذكر شده، عبارت از هزینه‌های فروش و هزینه‌های كلی و كلان است. واژه mhpt نیز عبارت است از ساعات كاری به ازای هر تن محصول تولیدی (یك مقیاس برای تعیین كارآیی نیروی انسانی) است.

محصول فولادی كه مدل قیمت‌گذاری آن را در جدول ملاحظه می‌كنید، براساس یك تن لوله فولادی 50 در 50 مترمربع و دهانه 5/2 مترمربع تولید شده از یك فولاد با كیفیت تجاری بعنوان مثال از جنس فولاد s235 است، توسط یك كارگاه لوله‌سازی متوسط تولید شده كه تسمه نورد گرم مورد نیاز را از بازار آزاد خریداری كرده است. میزان بهره‌وری كاری میانگین نیز بر اساس منطقه اروپای‌غربی تعیین شده و هزینه‌های اضافی (قیمت‌های مازاد) برای عملیات‌های رنگ‌كاری داخلی یا خارجی، گالوانیزه كردن، آنیلینگ، تست‌های غیرمخرب یا دیگر آزمایش‌ها، سخت‌كاری لوله و غیره نیز در نظر گرفته شده‌اند. قابل ذكر است كه هرچند هزینه حمل یك تن كلاف نورد گرم حدود 5 دلار در نظر گرفته شده، این میزان با توجه به محل كارخانه می‌تواند متغیر باشد، همچنین هزینه بسته‌بندی محصول نیز با توجه به مكان مشتری و نیازهای آن می‌تواند بالاتر از رقم نشان داده شده در جدول باشد.