لوله اسپیرال چیست؛ انواع و کاربرد آن

انتقال حجم بالای سیالات، به ویژه در پروژه‌های آبرسانی و صنایع نفت و گاز مستلزم استفاده از لوله‌هایی با قطر بزرگ و استحکام بالا در برابر فشار است. لوله‌ اسپیرال به دلیل روش خاص تولید که امکان ساخت آن در ابعاد بزرگ را ایجاد می‌کند، مناسب‌ترین گزینه برای چنین کاربردهایی محسوب می‌شود. هر چند کمتر کسی است که نداند لوله چیست، اما انتخاب نوع مناسب آن، به ویژه در شرایطی که حجم و فشار بالا مطرح است، نیازمند دانش فنی و بررسی دقیق ویژگی‌های مکانیکی و عملکردی لوله‌ است. در این مقاله، به معرفی لوله‌ های اسپیرال، انواع، ویژگی‌ها و کاربردهای آنها خواهیم پرداخت تا بتوانید با شناخت بهتر، انتخابی متناسب با نیاز پروژه خود داشته باشید.

لوله اسپیرال چیست؟

لوله‌ اسپیرال از جمله پرکاربردترین انواع لوله‌ درزدار است که مانند انواع درز مستقیم آن از خم کردن ورق فولادی و جوش دادن لبه‌های آن تولید می‌شوند. اما تفاوت اصلی آنها در نحوه خم کردن ورق و اجرای جوشکاری است. در این روش، ورق با زاویه مشخصی خم می‌شود که باعث ایجاد درز جوش مارپیچی، به جای مستقیم، در سطح خارجی لوله می‌شود. این نوع جوشکاری نه تنها استحکام درز را افزایش می‌دهد، بلکه امکان ساخت مقاطع با قطر بزرگ را بدون نیاز به افزایش ضخامت ورق فراهم می‌کند. جوش مارپیچی در مقایسه با جوش مستقیم مزایای قابل توجهی دارد که باعث می‌شود لوله‌ های اسپیرال در کاربردهای زیر نسبت به انواع درز مستقیم عملکرد بهتری داشته باشند:

• استحکام بالا
  درز جوش مارپیچی تنش‌های وارد شده را به طور یکنواخت در سراسر طول لوله توزیع کرده و از تشکیل نقاط تمرکز تنش در طول آن جلوگیری می‌کند. در نتیجه این نوع مقاطع استحکام مکانیکی بالاتری دارند و می‌توانند فشارهای داخلی و خارجی بزرگ‌تری را تحمل کنند. علاوه بر این، این نوع جوشکاری استحکام پیچشی لوله‌ اسپیرال را که برای کاربردهایی مانند انتقال نفت و گاز حیاتی است، بهبود می‌دهد.
• افزایش مقاومت در برابر ترک خوردگی
  در لوله‌های درز مستقیم، تنش‌های متمرکز در امتداد خط جوش می‌تواند موجب ایجاد ترک در صورت اعمال فشار زیاد شود. در مقابل، جوش مارپیچی با توزیع نیرو در مسیر طولانی‌تر، احتمال بروز شکست ناگهانی را کاهش می‌دهد و پایداری بیشتری را در برابر تنش‌های مکانیکی فراهم می‌کند.
• مقرون به صرفه بودن تولید
  برای ساخت لوله‌ اسپیرال می‌توان از ورق‌هایی با ضخامت کمتر که به راحتی در دسترس بوده و هزینه کمتری دارند، استفاده کرد. همچنین، فرایند جوشکاری پیوسته، ضمن افزایش سرعت تولید، میزان هدررفت مواد را کاهش داده و هزینه‌های تولید را بهینه می‌کند. لوله‌های درزدار اسپیرال در مقایسه با لوله‌ های بدون درز از جمله گوشتدار، فرایند تولید ساده‌تر و کم‌ هزینه‌تری دارند و به همین دلیل برای پروژه‌هایی که نیاز به مقاطع مستحکم دارند، انتخاب اقتصادی‌تری محسوب می‌شوند. اگر مایل به کسب اطلاعات بیشتر درباره لوله‌ گوشت‌دار هستید، می‌توانید به مقاله “لوله گوشتدار چیست” مراجعه کنید.
• تنوع قطر و ضخامت
  انعطاف‌پذیری در تولید لوله‌هایی با قطرها و ضخامت‌های مختلف باعث شده است که این نوع مقاطع برای پروژه‌هایی که نیاز به لوله‌های با قطر بزرگ دارند، مانند خطوط انتقال آب و سازه‌های عمرانی گزینه ایده‌آلی باشد.
• عملکرد بهتر در محیط‌های سخت
  جوش مارپیچی مقاومت لوله را در برابر عوامل محیطی مانند خوردگی و تنش‌های مکانیکی بهبود می‌دهد. به همین دلیل، این نوع مقاطع عملکرد بهتری برای استفاده در محیط‌های خورنده، به ویژه برای کاربردهای زیرزمینی و زیر آبی که نیازمند پایداری و دوام بالا هستند، دارند.

انواع لوله اسپیرال

لوله‌های اسپیرال بسته به نیاز فنی و کاربرد خاص، از ترکیبات مختلف فولادی ساخته می‌شوند. این لوله‌ ها در سایزهای گوناگونی موجود بوده و با قطرها و ضخامت‌های دیواره متنوعی تولید شوند. تفاوت در ابعاد و مواد اولیه به کار رفته در ساخت، تاثیر مستقیمی بر استحکام مکانیکی و قیمت لوله دارد. در ادامه، دسته‌بندی‌های مختلف لوله‌ اسپیرال مورد بررسی قرار گرفته است:

لوله اسپیرال بر اساس قطر

لوله‌های اسپیرال با توجه به فرایند تولید مارپیچی، در مقایسه با سایر انواع لوله‌ های درزدار و بدون درز، امکان ساخت در قطرهای بزرگ‌تری را دارند و می‌توانند تا قطر 2850 میلیمتر (تقریبا 110 اینچ) تولید شوند. با این حال، آنها را می‌توان بر اساس اندازه قطر به دو دسته اصلی تقسیم کرد که هر یک کاربرد خاصی دارند و باید با توجه به نیاز پروژه انتخاب شوند. انواع لوله اسپیرال بر اساس قطر عبارتند از:

1. لوله اسپیرال قطر کوچک
   این نوع معمولا شامل قطرهای 16 و 18 اینچ هستند و عمدتا برای انتقال حجم متوسط سیالات غیر خورنده که نیاز به تحمل فشارهای بالا ندارند، استفاده می‌ شوند. این لوله‌ها با توجه به ابعاد کوچک‌تر نصب آسان و هزینه اجرایی کمتری دارند و از این رو، گزینه‌ای اقتصادی برای پروژه‌های صنعتی و عمرانی با نیازهای فنی کمتر به شمار می‌آیند.
2.  لوله اسپیرال قطر بزرگ
   مقاطع با قطر 20 اینچ به بالا به دلیل قطر بیشتر و ضخامت مناسب، مقاومت بالایی در برابر فشار و شرایط محیطی نامساعد دارند و به‌ طور گسترده در انتقال سیالات تحت فشار، مانند خطوط انتقال آب، نفت و گاز مورد استفاده قرار می‌ گیرند.

انواع لوله اسپیرال بر اساس ضخامت

ضخامت دیواره لوله‌های اسپیرال تاثیر مستقیمی بر استحکام و کارایی آن‌ها دارد. این ضخامت با توجه به نوع کاربرد و میزان فشاری که لوله باید تحمل کند، متغیر است و معمولا در بازه 2.5 تا 10میلی‌متر قرار دارد، اما در موارد خاص می‌توان این مقاطع را با ضخامت تا 25.4 میلی‌متر نیز تولید کرد. در ادامه، انواع لوله‌های اسپیرال بر اساس ضخامت دیواره بررسی شده‌اند:

• لوله نازک
  این مقاطع از ورق‌های فولادی با ضخامت کمتر از 6 میلی‌متر تولید می‌شوند و به دلیل استحکام کمتر و انعطاف‌پذیری بیشتر، برای کاربردهای سبک‌تر از جمله سیستم‌های تهویه، آبیاری، انتقال آب کم‌فشار و ساخت سازه‌های سبک مناسب هستند. وزن کمتر این لوله‌ها حمل‌ونقل و نصب آن‌ها را آسان‌تر کرده و در عین‌ حال گزینه‌ اقتصادی برای پروژه‌هایی با نیاز به مقاطع سبک محسوب می‌شوند.
• لوله درز مارپیچ ضخیم
  این مقاطع معمولا دارای ضخامت بالای ۶ میلی‌متر هستند و به دلیل استحکام بالا، توانایی تحمل فشارهای زیاد و بارهای سنگین را دارند. کاربرد لوله اسپیرال ضخیم شامل انتقال سیالات پرفشار در خطوط آب، نفت و گاز، کاربردهای زیر دریا و همچنین ساخت پل‌ها است. این مقاطع به دلیل وزن بیشتر، برای حمل و نصب نیازمند تجهیزات تخصصی هستند. علاوه بر این، به دلیل استفاده از فولاد بیشتر در فرایند تولید، قیمت تمام‌شده بالاتری نسبت به انواع نازک‌تر دارند.

آشنایی با انواع لوله اسپیرال بر اساس جنس

برای ساخت لوله‌های اسپیرال از آلیاژهای فولادی مختلفی استفاده می‌شود که هر کدام ویژگی‌ها و مزایای خاص خود را دارند. ترکیب سازنده نه تنها بر مشخصات فنی، بلکه بر قیمت لوله اسپیرال نیز تاثیر می‌گذارد. از این رو، انتخاب جنس مناسب به الزامات فنی پروژه و شرایط محیطی بستگی دارد. در ادامه انواع لوله‌های اسپیرال بر حسب جنس بررسی شده است:

1. فولادی: این محصول از ورق‌های فولادی باکیفیت ساخته می‌شود و به دلیل ماهیت فولادی خود، استحکام و مقاومت بالایی در برابر فشار و تنش دارد. به همین دلیل، از آن در خطوط انتقال آب، نفت، گاز و مواد شیمیایی، ساخت پل‌ها و نیز به عنوان لوله غلاف استفاده می‌شود. یک ضعف این محصول نبود پوشش محافظ است که آن را در برابر خوردگی و زنگ‌زدگی آسیب‌پذیر ساخته و کاربرد آن را در محیط‌های مرطوب و خورنده محدود می‌کند.
2. فولاد کربنی: فولاد کربنی نوعی فولاد است که حاوی درصد قابل توجهی کربن (بین %0.05 تا %2) در ترکیب خود است. لوله‌های اسپیرالی که از جنس فولاد کربنی ساخته می‌شوند، استحکام و قابلیت تحمل فشار بالایی دارند که آنها را برای انتقال سیالات تحت فشار مانند آب، نفت و گاز مناسب می‌سازد.
3. گالوانیزه: این مقاطع همان لوله‌های اسپیرال فولادی هستند که طی فرایند گالوانیزاسیون با لایه‌ای از فلز روی (زینک) پوشانده می‌شوند تا مقاومت سطح آن‌ها در برابر خوردگی و زنگ‌زدگی افزایش پیدا کند. به همین دلیل، این نوع لوله گزینه‌ای ایده‌آل برای استفاده در محیط‌های مرطوب و خورنده محسوب می‌شود و کاربرد گسترده‌ای در سیستم‌های تهویه، لوله‌کشی‌های خارجی و تاسیسات صنعتی دارد.
4. فولاد ضد زنگ: این محصول از فولاد ضدزنگ (استنلس استیل) ساخته شده و دارای ترکیبی از کروم، نیکل و مولیبدن است که مقاومت بالایی در برابر خوردگی و رطوبت ایجاد می‌کند. هر چند قیمت این محصول نسبتا بالا است، اما به دلیل دوام طولانی، مقاومت شیمیایی مناسب و نیاز کم به نگهداری، گزینه ایده‌آلی برای صنایع حساس مانند مواد غذایی و دارویی محسوب می‌شود.
5. فولاد آلیاژی: لوله‌ اسپیرال فولاد آلیاژی عمدتا از عناصری مانند مولیبدن، کروم، کبالت و نیکل تشکیل شده‌اند که ضمن افزایش استحکام، مقاومت آنها را در برابر خوردگی افزایش می‌دهد. بااین‌حال، این مقاطع به دلیل فرایند تولید پیچیده‌تر و نیاز به عملیات حرارتی و پرداخت خاص، هزینه تولید بالاتری نسبت به سایر انواع لوله‌ اسپیرال دارند.

در جدول زیر، انواع لوله اسپیرال بر اساس جنس، همراه با ویژگی‌ها و کاربردهای آن‌ها ارائه شده است: