تستها و کنترل کیفیت لوله های بدون درز قبل از فروش
لوله های بدون درز به دلیل تحمل فشار و دمای بالا در خطوط انتقال نفت، گاز و بخار، مبدلهای حرارتی و سازههای فشار بالا اهمیت زیادی دارند. هرگونه ترک یا نقص در لوله های بدون درز میتواند باعث انفجار، نشت مواد خطرناک و خسارتهای مالی یا جانی شود. بنابراین تولیدکنندگان و خریداران در مرحلهی پیش از فروش، مجموعهای از تستها و کنترلهای کیفیت را برای اطمینان از سلامت ساختار و مطابقت با استانداردهای بینالمللی اجرا میکنند. این مقاله به بررسی مهمترین روشهای کنترل کیفیت و تستهایی میپردازد که بر اساس منابع خارجی برای لوله های بدون درز توصیه شدهاند.
کنترل مواد اولیه و نظارت فرآیند
کنترل کیفیت از انتخاب مواد اولیه آغاز میشود. طبق راهنمای «ایسترن استیل» مواد اولیه برای تولید لوله های بدون درز باید از شمشهای فولادی با خلوص بالا انتخاب شوند و سطح آنها فاقد حفره، ترک یا حباب باشد . ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی شمشها باید مطابق استاندارد مورد نظر باشد تا عملکرد و پایداری لوله های بدون درز تضمین شود .
در مرحلهی تولید، پارامترهایی مانند دمای گرمکردن و قطر بیلت کنترل میشوند تا قطر و ضخامت لوله های بدون درز با دقت تولید شود . همچنین در حین نورد و سوراخکاری باید دما و فشار بهطور دقیق کنترل شود تا از ایجاد ترک و اعوجاج جلوگیری شود .
بیشتر بدانید : چرا پروژههای نفت و گاز به سمت خرید و فروش لوله کربن استیل میروند؟
بازرسی بصری و اندازهگیری ابعاد لوله های بدون درز
پس از تولید، نخستین مرحلهی کنترل کیفیت، بازرسی چشمی است. وبسایت «هیدرو گرند استیل» توصیه میکند کل سطح لوله های بدون درز از نظر ترک، فرورفتگی، خراش و یکنواختی رنگ بررسی شود . علاوهبراین، قطر خارجی، قطر داخلی و ضخامت دیواره با کالیبر یا میکرومتر اندازهگیری میشود و باید در محدودهی تلرانس مشخصشده توسط استاندارد باشد . کیفیت سطح نیز باید صاف بوده و عاری از زبری یا نقاط ناهموار باشد .
تحلیل ترکیب شیمیایی و شناسایی مواد
در بسیاری از کاربردها، ترکیب آلیاژی لوله های بدون درز نقش تعیینکنندهای در استحکام، مقاومت به خوردگی و قابلیت جوشکاری دارد. مقالهی «رییانگ پایپلاین» تأکید میکند که تحلیل ترکیب شیمیایی با استفاده از دستگاههای طیفسنجی انتشار نوری (OES) یا فلورسانس اشعهی ایکس (XRF) باید انجام شود . این آزمونها میزان عناصر آلیاژی مانند منگنز، سیلیسیم، کروم، نیکل و مولیبدن را تعیین کرده و از وجود عناصر مضر مثل گوگرد و فسفر جلوگیری میکنند . استفاده از آنالایزرهای قابل حمل امکان بررسی سریع ترکیب شیمیایی در محل و بر روی مقادیر زیادی از لولهها را فراهم میکند .
علاوه بر این، تست شناسایی مثبت مواد (PMI) نیز به عنوان یک روش غیرمخرب برای تأیید ترکیب شیمیایی استفاده میشود. وبلاگ «سوپریم پایپ» توضیح میدهد که در آزمون PMI، لولهها داخل دستگاه XRF قرار میگیرند و امضای شیمیایی آنها بدون تخریب نمونه قرائت میشود . این روش به تولیدکنندگان کمک میکند تا اطمینان یابند که آلیاژها بهدرستی انتخاب شده و هیچ ترکیب نادرستی وجود ندارد .
آزمونهای مکانیکی و مخرب لوله های بدون درز
بررسی خواص مکانیکی لوله های بدون درز با استفاده از آزمونهای مخرب بخش مهمی از کنترل کیفیت است. این آزمونها قابلیت تحمل بار، شکلپذیری و مقاومت لوله در شرایط واقعی را نشان میدهند.
آزمون کشش
در آزمون کشش، نمونهای از لوله تا حد شکست کشیده میشود و مقاومت کششی، حد تسلیم و درصد ازدیاد طول اندازهگیری میشود . این آزمون نشان میدهد لوله تحت بارهای کششی چه میزان نیرو را تحمل میکند و میزان شکلپذیری آن چقدر است. نتایج آزمون کشش مبنای طراحی بسیاری از سازهها و تجهیزات تحت فشار است.
آزمون سختی
سختی مقاومت ماده در برابر فرو رفتن یا خمش موضعی را نشان میدهد. مقالهی «پرمننت استیل» سه روش رایج سختیسنجی – برینل، راکول و ویکرز – را معرفی میکند. در آزمون برینل، یک ساچمهی فولادی یا کاربیدی با نیروی مشخص روی سطح نمونه فشرده میشود و قطر اثر اندازهگیری میشود . آزمون راکول عمق فرورفتگی را پس از وارد کردن نیرو اندازه میگیرد و مقیاسهای HRA، HRB و HRC برای فولاد به کار میروند . آزمون ویکرز نیز با فرورفتن یک هرم الماس با زاویهی ۱۳۶ درجه در سطح نمونه و اندازهگیری قطر فرورفتگی انجام میشود . از آنجا که رابطهی تقریبی بین سختی و مقاومت کششی وجود دارد، این آزمونها میتوانند در مواردی جایگزین آزمون کشش شوند .
آزمون ضربه (تافنس)
برای ارزیابی چقرمگی و انرژی جذبشده هنگام شکست، از آزمون ضربه چارپی استفاده میشود. مقالهی «نوکور» روش آزمون را چنین بیان میکند: ابتدا نمونه با شیار V شکل آماده میشود؛ سپس به دمای مورد نظر گرم یا سرد میشود؛ بعد توسط پتک پاندولی در ارتفاع ثابت ضربه میخورد تا در محل شیار بشکند و انرژی جذبشده توسط صفحهی مدرج ثبت میشود . این انرژی معیاری از توانایی لوله برای تحمل ضربه و دمای پایین است.
آزمون خمش
برای سنجش مقاومت خمشی، لوله روی دستگاه خم قرار میگیرد و تا زاویه مشخصی خم میشود. وبسایت «انرژی استیل» توضیح میدهد که این آزمون مقاومت لوله را در برابر بارهای خمشی میسنجد و نمونه نباید ترک بخورد .
آزمون خستگی
در آزمون خستگی، لوله تحت بارهای تناوبی قرار میگیرد تا تعداد سیکلهایی که قبل از شکست تحمل میکند تعیین شود. این آزمون برای کاربردهایی که لوله در معرض ارتعاش یا سیکلهای فشار است، اهمیت دارد .
آزمون پهنشدن (Flaring) و صافشدن (Flattening) لوله های بدون درز
تستهای پهنشدن و صافشدن رفتار لوله در حین تغییر شکل پلاستیک را بررسی میکنند. استاندارد ISO 8492، که توسط «پرمننت استیل» ذکر شده، آزمون صافشدن را برای لولههای دایرهای تعریف کرده است. در این آزمون، انتهای نمونه بین دو صفحهی صاف فشرده میشود و فاصلهی بین صفحات تا حد مشخصی کاهش مییابد؛ وجود ترک یا شکست نشانهی مردود بودن لوله است . سایت «آرورا سرویسز» دو روش صافکردن را تشریح میکند: اگر فشار عمود بر درز وارد شود، قطر خارجی باید به دوسوم مقدار اولیه برسد و اگر فشار موازی درز باشد، قطر باید به یکسوم کاهش یابد؛ در هر دو حالت، عدم وجود ترک نشانهی قبولی است .
در آزمون پهنشدن، مخروطی با زاویه ۶۰ درجه به انتهای لوله وارد میشود و باید قطر خارجی لوله تا ۱۵درصد افزایش یابد بدون اینکه ترک خوردگی مشاهده شود . مقالهی «ایسترن استیل» نیز توضیح میدهد که در آزمایش پهنشدن، نمونه با دهانه رو به بالا در روی میز قرار گرفته و مرکز جک با مخروط استاندارد داخل لوله رانده میشود تا نسبت انبساط فراتر از حد مشخص شود و سطح نمونه بدون ترک باقی بماند .
آزمون برگشت خم و برگشت صاف (Reverse bend/flattening) لوله های بدون درز
در آزمونهای برگشتخم و برگشتصاف، نمونه چندین بار در جهت مخالف خم یا صاف میشود تا مقاومت به خستگی و شکلپذیری آن سنجیده شود. چکلیست کیفیت «Pro QC» این آزمونها را بهعنوان بخشی از تستهای مکانیکی الزامی برای لولهها ذکر میکند .
آنالیز اندازهی دانه و ریزساختار
ریزساختار فولاد بر خواص مکانیکی تأثیرگذار است. در کنترل کیفیت، نمونههایی از لوله زیر میکروسکوپ قرار میگیرند تا اندازه و توزیع دانهها بررسی شود؛ اندازهی دانههای ریز معمولاً استحکام و چقرمگی بهتر را نشان میدهد .
آزمونهای غیرمخرب (NDT)
هدف از آزمونهای غیرمخرب، شناسایی عیوب داخلی یا سطحی بدون ایجاد آسیب دائمی است. بازرسیهای NDT معمولاً روی تمام یا بخش زیادی از لولهها اعمال میشود و در کنار آزمونهای مخرب، تصویر کاملی از کیفیت محصول ارائه میدهد.
آزمون التراسونیک (UT)
التراسونیک رایجترین روش برای تشخیص عیوب داخلی لوله است. وبسایت «رییانگ پایپلاین» توضیح میدهد که آزمون التراسونیک با امواج مستقیم، زاویهای یا غوطهوری انجام میشود؛ امواج صوتی وارد لوله شده و بازتاب ناشی از حفرات، درزها یا تغییرات ضخامت توسط حسگر دریافت میشود . سیستمهای دیجیتال با اسکن خودکار، پوشش کامل و نمایش گرافیکی محل عیب را ارائه میدهند . همچنین فناوری آرایه فازی امکان اندازهگیری دقیق اندازه و جهت عیب را فراهم میکند .
آزمون نشت شار مغناطیسی (MFL)
در این روش لوله ابتدا مغناطیسی میشود؛ اگر ترک یا حفره وجود داشته باشد، خطوط میدان مغناطیسی از سطح خارج میشوند. سنسورها میدان نشتی را اندازهگیری کرده و عیب را آشکار میکنند. «یونین استیل» مزیت این روش را سرعت بالا و مناسب بودن برای کنترل خودکار مقادیر زیادی لوله میداند .
آزمون جریان گردابی (Eddy Current)
روش جریان گردابی بر اساس القای الکترومغناطیسی است. یک کویل محرک جریان گردابهای در ماده ایجاد میکند و کویل دریافتکننده تغییرات میدان را اندازه میگیرد؛ این تغییرات نشاندهندهی عیب است . مزیت این روش، سرعت بالا و امکان خروجی سیگنال الکتریکی برای کنترل خودکار است، اما عیوب عمیق را نمیتواند تشخیص دهد و ممکن است سیگنالهای نویزی ایجاد شود . انواع کویل شامل نوع عبوری برای لولهها، نوع پروبی برای نقاط موضعی و نوع داخلگذاری برای حفرههای داخلی است . «یونین استیل» نیز اشاره میکند که روش جریان گردابی دارای منطقهی کور در انتهای لوله است و از پروبهای نقطهای یا عبوری استفاده میشود که نوع عبوری سرعت و حساسیت بالاتری دارد .
آزمون ذرات مغناطیسی و مایع نافذ
تست ذرات مغناطیسی جهت کشف عیوب سطحی و نیمهسطحی در مواد فرومغناطیس به کار میرود. «رییانگ پایپلاین» بیان میکند که در این روش، لوله مغناطیس میشود و ذرات آهنی بر سطح پاشیده میشوند؛ تجمع ذرات بر روی ترکها باعث دیدهشدن عیب میشود . این تست میتواند با پودر خشک یا مرطوب و با استفاده از نور ماوراء بنفش برای حساسیت بیشتر انجام شود . آزمون مایع نافذ (Dye Penetrant Test) برای مواد مغناطیسی و غیرمغناطیسی کاربرد دارد؛ مایع نافذ به ترکها نفوذ کرده و پس از پاکسازی، با ظهورکننده آشکار میشود .
آزمون رادیوگرافی (اشعه X)
در آزمون رادیوگرافی، اشعهی ایکس از لوله های بدون درز عبور میکند و روی فیلم یا حسگر دیجیتال تصویری از ساختار داخلی را ایجاد میکند. مقالهی «ناناستیل» بیان میکند که چون مواد مختلف اشعه را به درجات متفاوت جذب میکنند، وجود حفرهها یا ترکهای داخلی باعث تفاوت تیرگی تصویر میشود . این روش نتایج بصری و قابل ذخیرهسازی ارائه میدهد، اما هزینهی بالایی دارد و برای ترکهای خیلی ریز محدودیت دارد و رعایت نکات ایمنی در برابر اشعه ضروری است .
دیگر روشهای NDT
علاوه بر روشهای فوق، تست مایع نافذ، آزمون Acoustic Emission، تصویربرداری حرارتی و آزمون نشتی (Leak Test) برای شناسایی عیوب خاص استفاده میشوند . انتخاب روش به نوع ماده، اندازه عیب و شرایط کار بستگی دارد.
آزمون فشار آب (هیدرواستاتیک)
پس از ارزیابیهای مکانیکی و NDT، توان تحمل فشار لوله های بدون درز باید بررسی شود. مقالهی «هیدرو گرند استیل» مراحل آزمون هیدرواستاتیک را شرح میدهد: ابتدا لوله تمیز و عاری از آلودگی میشود؛ سپس با استفاده از اتصالات رزوهای یا فلنجی به دستگاه تست فشار متصل میشود و با آب تمیز پر میشود .
فشار بهطور تدریجی افزایش مییابد تا به میزان تعیینشده برسد و سپس سیستم برای مدتی در همان فشار نگه داشته میشود تا نشتی احتمالی مشاهده شود . پس از پایدارسازی، طول لوله از نظر نشتی در کل طول بررسی میشود و در نهایت فشار بهآرامی تخلیه میشود و نتایج، شامل فشار اعمالشده، مدت زمان و وجود نشتی در گزارش ثبت میگردد . این تست اطمینان میدهد که لوله در شرایط عملیاتی دچار شکست یا نشت نخواهد شد.
صدور گواهینامه و الزامات استاندارد لوله های بدون درز
برای عرضهی لوله های بدون درز در بازار بینالمللی، صرف انجام تستها کافی نیست؛ مدارک و گواهینامهها باید مطابق استانداردها باشد. چکلیست «Pro QC» تاکید میکند که گواهی مواد باید شامل ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی و نتایج اندازهگیری باشد و این اطلاعات با مشخصات سفارش همخوانی داشته باشد . همچنین بررسی بصری محصول، بستهبندی، برچسبزنی و شمارهگذاری برای اطمینان از قابلیت رهگیری و مطابقت با سفارش انجام میشود .
وبسایت «رییانگ پایپلاین» اضافه میکند که برای بازار اروپا، رعایت دستورالعمل تجهیزات تحت فشار و درج نشان CE ضروری است . علاوه بر این، گواهی سیستم مدیریت کیفیت مانند ISO 9001 یا API Q1 و بازرسی طرف ثالث توسط موسساتی مانند Lloyd’s Register یا Bureau Veritas برای تأیید مطابقت با استانداردهای ASTM، API، ASME یا EN مورد استفاده قرار میگیرد . تمام این مدارک باید همراه با لوله های بدون درز ارائه شود تا مشتریان بتوانند تاریخچهی ماده و فرآیند تولید را ردیابی کنند .
جمعبندی
کیفیت لوله های بدون درز نتیجهی ترکیب صحیح مواد اولیه، کنترل دقیق فرآیند تولید و اجرای مجموعهای از آزمونهای مخرب و غیرمخرب است. بازرسی چشمی و اندازهگیری ابعاد، تحلیل ترکیب شیمیایی، آزمونهای مکانیکی مانند کشش، سختی، خمش، ضربه، پهنشدن و صافشدن و در نهایت آزمون فشار آب، اطلاعات کاملی دربارهی توانایی لوله های بدون درز ارائه میدهد. در کنار این روشها، آزمایشهای غیرمخرب مانند التراسونیک، جریان گردابی، نشت شار مغناطیسی، ذرات مغناطیسی، مایع نافذ و رادیوگرافی امکان شناسایی عیوب بدون تخریب نمونه را فراهم میکنند. نتیجهی تمام این اقدامات در قالب گواهیها و گزارشهای استاندارد به مشتری ارائه میشود تا اطمینان حاصل شود که لوله های بدون درز عرضهشده ایمن، قابل اعتماد و سازگار با استانداردهای جهانی هستند.
سوالات متداول
1. چه تستهایی قبل از فروش لولههای بدون درز انجام میشود؟
قبل از فروش، لولههای بدون درز تحت مجموعهای از تستهای کنترل کیفیت قرار میگیرند که شامل تست ابعادی، تست ترکیب شیمیایی، تست خواص مکانیکی (کشش و سختی)، تست هیدرواستاتیک و تستهای غیرمخرب مانند اولتراسونیک یا Eddy Current است.
2. تست هیدرواستاتیک لوله بدون درز چیست و چه اهمیتی دارد؟
در این تست، لوله با فشار مشخصی از آب پر میشود تا از مقاومت آن در برابر فشار داخلی و عدم نشتی اطمینان حاصل گردد. این آزمایش برای کاربردهای فشار بالا مانند صنایع نفت و گاز بسیار حیاتی است.
3. آیا تمام لولههای بدون درز باید تست غیرمخرب (NDT) شوند؟
در کاربردهای صنعتی حساس، بله. تستهای غیرمخرب مثل UT یا ET بدون آسیب به لوله، وجود ترکهای داخلی، ناپیوستگیها یا عیوب ساختاری را شناسایی میکنند و تأییدکننده کیفیت نهایی محصول هستند.
4. کنترل کیفیت ابعادی لوله بدون درز چگونه انجام میشود؟
در این مرحله، قطر خارجی، قطر داخلی، ضخامت دیواره، طول و گردی لوله با استاندارد مربوطه (مانند ASTM یا DIN) تطبیق داده میشود تا لوله کاملاً مطابق مشخصات فنی سفارش باشد.
