مزیت هزینه‌ای لوله‌های جوش‌خورده (ERW) نسبت به لوله‌های بدون درز چیست؟

کارایی تولید: چگونه تولید لوله‌های ERW باعث کاهش هزینه‌های سرمایه‌ای (CAPEX) و عملیاتی (OPEX) می‌شود

جوشکاران برای لوله‌های ERW و جوشکاری با فرکانس بالا از انرژی و نیروی کار کمتری استفاده می‌کنند و ضایعات کمتری تولید می‌کنند.

مزایای مرتبط با هزینه‌ها در تولید لوله از طریق فرآیندهای جوشکاری با جریان متناوب (ERW) ناشی از جوشکاری با فرکانس بالا و روش‌های شکل‌دهی سرد است. حذف فرآیندهای داغ نظیر سوراخ‌کاری با ماندرل و بازگرمایی بلیت، مصرف انرژی را تقریباً ۴۰٪ کاهش می‌دهد. با اتوماسیون، می‌توانیم نیروی کار کارخانه را تا ۶۰٪ کاهش دهیم. همچنین از پیچ‌های فلزی (کویل‌ها) برای کاهش ضایعات به حداقل ۳٪ استفاده می‌شود. در مقابل، تولیدکنندگان لوله بدون درز معمولاً نرخ ضایعاتی بین ۱۲ تا ۱۵ درصد دارند. عدم وجود فرآیندهای دمای بالا منجر به صرفه‌جویی اضافی می‌شود؛ زیرا هزینه‌های گرمایش کمتر، انتشار کمتر، نیاز کمتر به نگهداری حرارتی و هزینه‌های عملیاتی کلی پایین‌تر گرمایش را به دنبال دارد.

تولید لوله‌های بدون درز هزینه‌های عملیاتی و سرمایه‌ای گران‌تری دارد، زیرا فرآیندهای لازم و تجهیزات گران‌قیمتی مانند سوراخ‌کاری چرخشی و غلتک‌زنی با ماندرل، نیازمند بازگرمایی مداوم مواد در دماهای ۱۲۰۰ تا ۱۳۰۰ درجه سانتی‌گراد هستند که این امر هزینه‌های اضافی را به همراه دارد.

مواد مورد استفاده در ساخت لوله‌های بدون درز نیازمند گذراندن چندین چرخهٔ گرم‌کردن و سردکردن هستند. این فرآیند عملیاتی باعث افزایش قابل توجه هزینه‌ها می‌شود، زیرا تجهیزات مورد استفاده در تولید لوله‌های بدون درز دو تا سه برابر گران‌تر از تجهیزات مورد استفاده در تولید لوله‌های جوش‌خورده با مقاومت الکتریکی (ERW) هستند. هزینه‌های اضافی مربوط به تولید لوله‌های بدون درز شامل هزینه‌های نگهداری می‌شوند که به دلیل سایش و فرسودگی سریع تجهیزات و بازسازی مداوم مواد، ۳۵ تا ۵۰ درصد افزایش می‌یابند. در مجموع، هزینه‌های تولید لوله‌های بدون درز به دلیل طولانی‌تر بودن چرخه‌های تولید، نیاز به اپراتورهای ماشین‌آلات بسیار متخصص و قابلیت اطمینان پایین ماشین‌آلات افزایش می‌یابند.

تفاوت سرعت: بیش از ۳۰ متر بر دقیقه برای خطوط جوش‌خورده با مقاومت الکتریکی (ERW) در مقابل کمتر از ۵ متر بر دقیقه برای نوردگاه‌های بدون درز.

کارخانه‌ی مدرن تولید لوله با جوش الکتریکی مقاومتی (ERW) با سرعتی بیش از ۳۰ متر در دقیقه کار می‌کند. این سرعت تقریباً شش برابر سرعت حداکثری کارخانه‌های سنتی تولید لوله بدون درز است که حداکثر سرعت آن‌ها ۵ متر در دقیقه می‌باشد. کارخانه‌های ERW با سرعت بالاتری کار می‌کنند، یعنی فولاد را سریع‌تر تولید می‌کنند و نیاز به حدود ۴۰٪ خط تولید کمتری نسبت به کارخانه‌های بدون درز دارند. علاوه بر این، کارخانه‌های ERW مزیت زمانی بهتری برای تغییر به محصولات مختلف دارند. معمولاً بازآموزی (تغییر ابزار) کارخانه‌های بدون درز کمتر از ۳۰ دقیقه طول می‌کشد، در حالی که بازآموزی یک کارخانه بدون درز ۴ ساعت یا بیشتر زمان می‌برد. این صرفه‌جویی‌های زمانی منجر به افزایش قابل توجه تولید در دوره‌ی زمانی مشخصی می‌شوند. کاهش زمان ایست‌کاری، زمان‌بندی کارخانه‌ها را بهبود می‌بخشد و به تولیدکنندگان امکان می‌دهد تا تولید مورد نیاز خود را برای دستیابی به اهداف تولیدی فراهم کنند.

مقایسه‌ی هزینه‌ی مستقیم: قیمت‌گذاری لوله‌ی ERW در مقابل لوله‌ی بدون درز بر اساس درجه‌ی ماده

لوله‌ی ERW از فولاد کربنی (ASTM A53، Q345) ۲۵ تا ۳۵ درصد ارزان‌تر از معادل‌های بدون درز به ازای هر تن است.

هنگام ارزیابی صرفه‌جویی در هزینه‌ها برای یک پروژه فولاد کربنی، لوله‌های جوش‌خورده با مقاومت الکتریکی (ERW) باید در بالاترین سطح فهرست قرار گیرند. بیشتر لوله‌های ERW با درجه‌های ASTM A53 و Q345 حدود ۲۵ تا ۳۵ درصد به ازای هر تن ارزان‌تر از لوله‌های بدون درز هستند. دلیل این امر چیست؟ عمدتاً به دلیل کارایی فرآیند تولید است. نوارهای فولادی برش داده شده و با روش شکل‌دهی سرد به شکل استوانه‌ای درمی‌آیند. مرحله بعدی، جوشکاری با فرکانس بالا است که تعداد زیادی از مراحل فرآیندی مانند گرم‌کردن، سوراخ‌کردن و اکسترود کردن را که در سایر روش‌ها وجود دارد، حذف می‌کند. برای سازندگانی که بودجه محدودی برای پروژه‌های خود دارند، صرفه‌جویی حاصل از استفاده از لوله‌های ERW قابل توجه است و نتیجه نهایی نیز همچنان قابل اعتماد است. لوله‌های ERW برای سیستم‌های پشتیبانی سازه‌ای و انتقال سیالات با فشار پایین ایده‌آل هستند و برای استفاده تحت استانداردهای ASME B31.4/B31.8 کلاس ۶۰۰ مناسب می‌باشند.

برای کاربردهای فولاد ضدزنگ ۳۱۶L، لوله‌های تولیدشده با روش جوشکاری مقاومتی با فرکانس بالا (ERW) از نظر هزینه بسیار مقرون‌به‌صرفه‌تر از لوله‌های بدون درز هستند (صرفه‌جویی بیش از ۴۲ درصد). این امر ناشی از فرآیند به‌کاررفته در تولید لوله‌هاست. به‌جای استفاده از بلیت‌های جامد در تولید، از نوارهای تخت نوردشده استفاده می‌شود؛ یعنی مقدار کمتری از مواد آلیاژی ارزشمند نیکل و کروم هدر می‌رود. علاوه بر این، جوشکاری مقاومتی با فرکانس بالا مقیاس اکسید سطحی بسیار کمی تولید می‌کند، بنابراین فرآیند اچینگ (فرآیند پیکلینگ) عملاً حذف می‌شود و همراه آن هزینه‌های مرتبط با اسیدهای خطرناک و گران‌قیمت نیز از بین می‌رود. این امر به‌ویژه در صنایع شیمیایی و آب‌شور صدق می‌کند، جایی که لوله‌ها باید از نظر هزینه مقرون‌به‌صرفه باشند، همچنین در کاربردهایی که الزامات عملکردی آن‌ها از نظر مالی بسیار حیاتی است. لوله‌های ERW هم از نظر عملکرد و هم از نظر صرفه‌جویی در هزینه‌ها پاسخگو هستند و به‌همین دلیل گزینه‌ای مورد اعتماد برای مهندسان و مدیران نیروگاه‌ها محسوب می‌شوند.

مزیت هزینه‌ای نوع ماده برای لوله‌های ERW؛ عوامل اصلی افزایش کارایی

فولاد کربنی: کاهش ۲۵ تا ۳۵ درصدی هزینه به ازای هر تن و کاهش ضایعات مواد (۱۲ تا ۱۸ درصد)

فولاد ضدزنگ: جلوگیری از پرداخت حدود ۴۲ درصدی افزونه قیمتی؛ کاهش اتلاف آلیاژ و ساده‌سازی فرآیند شست‌وشوی اسیدی (پیکلینگ)

هزینهٔ کل نصب‌شده: چگونه لوله‌های تولیدشده با روش جوش‌کاری مقاومتی الکتریکی (ERW) هزینه‌های ساخت و نصب در محل را کاهش می‌دهند

کاهش هزینه‌های نیروی کار و اجاره تجهیزات

دیواره‌های یکنواخت و خواص فلزی ثابت لوله‌های ERW، سرعت آماده‌سازی انتهای لوله‌ها برای اتصال را افزایش می‌دهند. انجام شیارزدن (بِوِلینگ)، ایجاد دندانه روی انتهای لوله‌ها و برش شیار (گروو) همه این‌ها نسبت به معادل‌های بدون درز (سیم‌لس) آسان‌تر و سریع‌تر است. وقتی اتصالات به‌طور یکنواخت در هم جفت می‌شوند، نیاز به تنظیمات دستی در حین مونتاژ کاهش می‌یابد. علاوه بر این، تیم‌های نصب زمان کمتری را صرف اجاره تجهیزات جوشکاری، گشتاورسنج‌ها و ابزارهای ترازدهی می‌کنند. در پروژه‌های ساخت بزرگ و چندسایته، تمام این موارد کوچک در مجموع تأثیر قابل‌توجهی در کاهش زمان‌بندی پروژه دارند، در حالی که کیفیت جوشکاری مورد نیاز و انطباق با تمام استانداردها حفظ می‌شود.

دقت ابعادی (توسعه تلرانس‌های ابعادی) باعث حذف شکاف‌ها در مونتاژها و نیاز به بازکاری در سیستم‌های لوله‌کشی و سازه‌ای می‌شود.

لوله‌های امروزی با جوشکاری مقاومتی الکتریکی (ERW) به دلیل فناوری‌های پیشرفته شکل‌دهی غلتکی و کنترل کیفیت در فرآیند جوشکاری با فرکانس بالا (HF)، نمونه‌ای برجسته از دستیابی به کنترل دقیق و یکنواخت ابعادی هستند. سازندگان متوجه شده‌اند که این لوله‌ها به‌طور کامل در کارگاه و در محل اجرا در حین عملیات پیچش (spooling) جا می‌گیرند. این لوله‌ها مشکلات ترازبندی و تنظیمات واشر را به حداقل می‌رسانند و زمان لازم برای اقدامات پس از نصب را کاهش می‌دهند. در کاربردهای سازه‌ای و خطوط لوله، مطالعات نشان می‌دهند که نیاز به انجام مجدد کار (rework) تا ۳۰ درصد نسبت به جایگزین‌های لوله‌های بدون درز کاهش یافته است. اجتناب از انجام مجدد کار منجر به کاهش قابل توجهی در نیروی کار، ضایعات مواد و اتلاف زمان می‌شود و در نتیجه زمان‌بندی پروژه‌ها را بهبود می‌بخشد.

انتخاب استراتژیک: زمانی که لوله‌های ERW بهینه‌ترین مزایای اقتصادی را بدون هیچ نوع کاهشی در عملکرد فراهم می‌کنند

شرایط فشار و خدمات: گواهی‌نامه ASME B31.4/B31.8 کلاس ۶۰۰ برای انتقال هیدروکربن‌های غیربحرانی و زیرساخت‌های مرتبط

لوله‌های تولیدشده با جوشکاری مقاومتی الکتریکی (ERW) مطابق استانداردهای ASME B31.4 و B31.8 برای انتقال هیدروکربن‌ها در فشارهای پایین و متوسط، توزیع آب، ساخت خطوط خدمات عمومی و سازه‌های پشتیبانی سازه‌ای، گواهی‌دهی شده‌اند. این کاربردها معمولاً شامل دماهای کاری زیر ۴۵۰ درجه فارنهایت و فشارهای زیر ۳۰۰ psi می‌شوند. در غیر این صورت، داشتن این گواهی نشان‌دهنده قابلیت اطمینان لوله برای خدمات غیربحرانی است. به‌طور کلی، مهندسان وارداتی لوله‌های ERW را در مقایسه با لوله‌های بدون درز انتخاب می‌کنند؛ زیرا لوله‌های بدون درز ممکن است ۲۵ تا ۴۰ درصد گران‌تر باشند، در حالی که لوله‌های ERW نیز تمام مقررات ایمنی و عملیاتی حاکم را رعایت می‌کنند. البته، در فرآیند تولید، بهره‌وری واقعی نیز افزایش می‌یابد: مقدار کمتری از مواد آلیاژی هدر می‌رود، انرژی‌ای در اثر گرم‌کردن مجدد از دست نمی‌رود و نیاز به تعویض مکرر آجرهای نسوز (Refractories) نیز در مقایسه با سایر روش‌های تولید کمتر است.

تطابق مواد و مشخصات: استانداردهای ASTM A500، A53، A135 و EN 10219، لوله‌های تولیدشده با جوشکاری مقاومتی (ERW) را برای کاربردهای سازه‌ای، خدمات عمومی و فشار پایین تا متوسط ایده‌آل می‌سازد.

ترکیب همه این استانداردها، مانند ASTM A500 که برای لوله‌های ساختاری شکل‌دهی‌شده سرد اعمال می‌شود، استاندارد لوله A53 که برای کاربردهای عمومی طراحی شده است، لوله‌های هادی جوش‌خورده با مقاومت الکتریکی A135 و استاندارد EN 10219 که برای بخش‌های توخالی ساختاری جوش‌خورده شکل‌دهی‌شده سرد تعیین شده است، به‌وضوح نشان می‌دهد که چرا لوله‌های جوش‌خورده با مقاومت الکتریکی (ERW) در کارهای سازه‌ای، پروژه‌های خدمات شهری و لوله‌کشی صنعتی با ریسک پایین کاربرد گسترده‌ای دارند. وقتی سازندگان لوله‌های ERW را با ابعادی ثابت و یکنواخت تولید می‌کنند، این امر واقعاً به کاهش مشکلات انطباق (Fit-up) کمک کرده و کارایی ساخت و تولید را بهبود می‌بخشد؛ که این خود منجر به مونتاژ سریع‌تر و افزایش بازده کلی می‌شود. برای پروژه‌هایی که در محدوده استانداردهای تعیین‌شده و پارامترهای ASME Class 600 باقی می‌مانند، لوله‌های ERW عملکرد مکانیکی مشابه گزینه‌های بدون درز را ارائه می‌دهند، اما با کاهش حدود ۲۵ تا ۳۵ درصدی در هزینه مواد، امکان ایجاد ارزش افزوده قابل‌توجهی برای سیستم نصب‌شده فراهم می‌کند، در حالی که تمامی استانداردهای ایمنی، کیفیت و مقررات نیز به‌طور کامل رعایت می‌شوند.

سوالات متداول

مهم‌ترین مزایای استفاده از لوله‌های ERW به جای لوله‌های بدون درز چیست؟

مزایای لوله‌های ERW این است که خروجی سریع‌تری ارائه می‌دهند، زمان نصب کمتری نیاز دارند و به‌طور قابل‌اطمینانی در سطحی عمل می‌کنند که استانداردهای ایمنی و کیفیت را برآورده می‌سازد. همه این موارد با کاهش هزینه‌ها حاصل می‌شوند و صرفه‌جویی قابل‌توجهی در مواد اولیه فراهم می‌کنند.

چه عواملی منجر به کاهش هزینه‌های تولید لوله‌های ERW می‌شوند؟

در لوله‌های ERW، هزینه‌ها به دلیل روش‌های شکل‌دهی سرد و جوشکاری با فرکانس بالا کاهش می‌یابد که نیازی به بازگرم‌کردن و سوراخ‌کردن ندارند؛ در نتیجه صرفه‌جویی در انرژی و هزینه‌های نیروی کار حاصل می‌شود.

سود اقتصادی لوله‌های ERW فولاد کربنی و فولاد ضدزنگ در مقایسه با لوله‌های بدون درز چقدر است؟

لوله‌های ERW فولاد کربنی معمولاً ۲۵ تا ۳۵ درصد ارزان‌تر از معادل‌های بدون درز (بر حسب تن) هستند و صرفه‌جویی در لوله‌های ERW فولاد ضدزنگ حدود ۴۲ درصد است، زیرا از اتلاف آلیاژ کمتری برخوردار بوده و فرآیند پردازش آن‌ها ساده‌تر است.