لوله آلیاژی با افزودن عناصر آلیاژی تولید می شود و دارای خواص فیزیکی و مکانیکی بهتری نسبت به لوله های فولاد کربنی معمولی است. لوله آلیاژی در شرایطی که محدودیت در استفاده از لوله فولاد کربنی وجود دارد، به کار می رود. استفاده از لوله آلیاژی در دمای بسیار بالا، دمای پایین، شرایط تحت فشار و بسیاری شرایط دیگر به لوله فولاد کربنی ترجیح داده می شود.

لوله آلیاژی چیست؟

لوله آلیاژی یکی از انواع لوله است که از فولاد آلیاژی تولید می شود. فولادهای آلیاژی دارای درصد کمی از عناصر معمولا فلزی مانند: کروم ، نیکل ، منیزیم ، منگنز ، مولیبدن، تیتانیوم و وانادیوم هستند. حضور این عناصر موجب تقویت خواص کلی فولاد می شود.

دلیل استفاده از لوله آلیاژی

از لوله های آلیاژی اغلب در دماهای بالاتر از 425 درجه سانتیگراد (800 درجه فارنهایت) استفاده می شود.

هنگامی که فولاد کربنی در این بازه دمایی قرار می گیرد، تغییرات نامطلوبی در آن رخ می دهد. فولاد کربنی در دمای بالاتر از 540 درجه سانتی گراد، دچار خزش می شود. خزش فولاد در درجه حرارت بالا موجب کاهش استحکام در طول زمان می شود. بنابراین در این دما از فولاد آلیاژ یبه جای فولاد کربنی استفاده می شود.

همچنین در دماهای پایین تر از 20- درجه سانتیگراد فولاد کربنی ترد شده و در اثر ضربه ناگهانی می شکند. بنابراین برای جلوگیری از این اتفاق از فولاد آلیاژی به جای فولاد کربنی معمولی استفاده می شود. همچنین مقاومت در برابر خوردگی فولاد آلیاژی در دماهای پایین و بالا افزایش می یابد.

دسته بندی لوله های آلیاژی

هنگامی که عناصر مختلف فلزی و غیر فلزی را به مقدار خاصی به فولاد کربن اضافه می کنند، خواص فولاد تغییر می کند. تولید کنندگان فولاد، درصد عناصر آلیاژی را تغییر می دهند تا به خواص مورد نیاز خود برسند.

فولاد آلیاژی می تواند به صورت زیر طبقه بندی کرد:

فولادهای کم آلیاژ: که در آن مجموع عناصر آلیاژی کمتر از 5 ٪ است.
فولادهای آلیاژ بالا: که در آن عناصر آلیاژی بیشتر از 5 ٪ است.

تاثیر و عملکرد عناصر آلیاژی

همانگونه که گفتیم عناصر آلیاژ بر روی خواص فولاد تأثیر می گذارد. رایج ترین عناصر آلیاژی در فوادها و تاثیرشان بر خواص فولاد در ادامه آمده است:

نام عنصر	تاثیر آن در فولاد آلیاژی
کروم (Cr)	مقاومت در برابر خوردگی و اکسیداسیون را افزایش می دهد. سختی پذیری و مقاومت در برابر سایش را افزایش می دهد. استحکام در درجه حرارت بالا را افزایش می دهد.
نیکل (Ni)	قابلیت سختی پذیری را افزایش می دهد. چقرمگی را بهبود می بخشد. استحکام ضربه را در دماهای پایین افزایش می دهد.
مولیبدن (Mo)	باعث افزایش سختی پذیری، سختی در درجه حرارت بالا و مقاومت در برابر سایش می شود. اثرات سایر عناصر آلیاژی را تقویت می کند. تردی ناشی از تمپر در فولادها را از بین می برد. استحکام در درجه حرارت بالا را افزایش می دهد.
منگنز (Mn)	باعث افزایش سختی پذیری می شود. برای کاهش عوارض جانبی آن با گوگرد ترکیب می شود.
وانادیوم (V)	باعث افزایش سختی پذیری می شود. سختی درجه حرارت بالا و مقاومت در برابر سایش را افزایش می دهد. مقاومت در برابر خستگی را بهبود می بخشد.
تیتانیوم (Ti)	قوی ترین تشکیل دهنده کاربید در فولاد است. برای جلوگیری از رسوب کاربید کروم به فولاد زنگ نزن اضافه می شود.
سیلیکون (Si)	اکسیژن را در فرایند فولاد سازی از بین می برد. چقرمگی را بهبود می بخشد. سختی پذیری را افزایش می دهد
بور (B)	سختی پذیری را افزایش می دهد. ساختار را دانه ریز می کند.
آلومینیوم نیترید (Al2N3)	در فولادهای نیتریدی، تشکیل نیترید می دهد. ساختار دانه ریز در ریخته گری تولید می کند. اکسیژن را در فرایند ذوب فولاد از بین می برد.
کبالت (Co)	باعث افزایش مقاومت در برابر گرما و سایش می شود.
تنگستن (W)	سختی در دمای بالا را افزایش می دهد. اندازه دانه را اصلاح می کند.

نقش عناصر در لوله آلیاژی

بسته به مقادیر عناصر آلیاژی، لوله آلیاژی دارای خواص گوناگونی می شود، مانند:

مقاومت در برابر خوردگی
سخت پذیری
قابلیت ماشین کاری
پایداری در درجه حرارت بالا یا پایین
انعطاف پذیری
چقرمگی
بهبود مقاومت سایشی
بهبود قابلیت جوشکاری

کاربرد لوله های آلیاژی

از لوله آلیاژی می توان در فرآیندهایی که در آن فولاد کربن محدودیت هایی دارد استفاده کرد، مانند:

سرویس دهی در درجه حرارت بالا مانند تیوب های هیتر
سرویس دهی با دمای پایین مانند کاربردهای برودتی
سرویس دهی در شرایط تحت فشار بسیار بالا مانند هدر بخار

مهمترین کاربرد فولادهای آلیاژی در سیستم های لوله کشی صنعتی در موارد زیر دیده می شود.

لوله های آلیاژی: ASTM A335 GR P1 ، P5 ، P11 ، P9
اتصالات فورج شده و ریختگی آلیاژی: ASTM A182 F5 ، F9 ، F11 و ASTM A234 GR.WP5 ، WP9 ، WP11 و غیره

P5 ، WP5 و F5 آنالیز شیمیایی مشابهی دارند، بنابراین می توانند بهم جوش داده شوند.

استانداردهای بین المللی لوله آلیاژی

پیش از مشاهده جدول میتوانید مقاله استاندارد API انجمن نفت آمریکا در صنعت نفت، گاز و پتروشیمی را مطالعه کنید.

استاندارد بین المللی	کد استاندارد	گرید فولاد	ابعاد رایج (mm)	توضیحات
API	API 5CT	J55, K55, N80, L80, P110,H40	114-219 x 5.2-22.2 48.3-114.3 x 3.2-16	تیوب و لوله آلیاژی برای صنایع نفت و گاز و پتروشیمی
API	API 5L	A, B, X42, X46, X52, PSL1 / PSL2	10.3-1200 x1.0-120	تیوب و لوله آلیاژی برای صنایع نفت و گاز و پتروشیمی
ASTM / ASME	ASTM A53	GR.A, GR.B, GR.C	0.3-1200 x 1.0-150	لوله بدون درز
	ASTM A106	GR.B, GR.C	10.3-1200 x 1.0-150	لوله فولاد کربنی بدون درز برای سرویس در دمای بالا
	ASTM A179	Low Carbon Steel	10.3-426 x 1.0-36	لوله فولاد کم کربن بدون درز برای تبادل کنندگان حرارتی و تیوب های کندانسر
	ASTM A192	Low Carbon Steel	10.3-426 x 1.0-36	تیوب های بویلری برای دمای و فشار بالا
	ASTM A199	T5, T22	10.3-426 x 1.0-36	لوله فولاد کم کربن بدون درز برای تبادل کنندگان حرارتی و تیوب های کندانسر
	ASTM A210	A1, C	10.3-426 x 1.0-36	تیوب بدون درز برای بویلر ها و سوپرهیترها
	ASTM A213	T5, T9, T11, T12, T22, T91	10.3-426 x 1.0-36	تیوب بدون درز فریتی – آستنیتی برای بویلر ها و سوپرهیترها و تبادل کنندگان حرارتی
	ASTM A333	Gr1, Gr3, Gr6	1/4″-42″ x SCH20-XXS	تیوب فولاد کربنی و فولاد آلیاژی
	ASTM 335/335M	P5, P9,P11, P91, P22, P92	1/4″-42″ x SCH20-XXS	لوله آلیاژی فریتی بدون درز برای سرویس دهی در دمای بالا
	ASTM A556	A2, B2	10.3-426 x 1.0-36	تیوب بدون درز برای هیترها
DIN / EN	DIN 17175	St35.8,St45.8, 10CrMo910, 15Mo3, 13CrMo44, STPL340, STB410, STB510, WB36	10-762 x 1.0-120	تیوب فولادی بدون درز برای سرویس دهی دردمای بالا
	DIN 1629	St37.0, St44.0, St52.0	13.5-762 x 1.8-120	مورد استفاده در خطوط لوله
	EN 10216	P235GH TC1, P235GH TC2, 16Mo3	4.0-60.0 x 0.5-8 5-7 m manufacturing length	تیوب فولادی بدون درز برای سرویس دهی فشار بالا
	EN 10305-1	St33.2	13.5-165.1 x 1.8-4.85	تیوب فولادی بدون درز دقیق
	DIN 2391	St35, St45, St52	4.0-60.0 x 0.5-8	تیوب فولادی بدون درز دقیق
	DIN 2440	St33.2	13.5-165.1 x 1.8-4.85	تیوب فولادی بدون درز
JIS	JIS G3454/5/6	JIS G3454(STPG370, STPG410), JIS G3455(STS370, STS410, STS480), JIS G3456(STPT370, STPT410, STPT480)	19.05-114.3 x 2.0-14	سرویس دهی در دما و فشار بالا
	JIS G3445	STKM11A, STKM12(A,B,C), STKM13(A,B,C), STKM14(A,B,C).	19.05-114.3 x 2.0-14	تیوب های مورد استفاده در ماشین آلات، خودروها، دوچرخه ها، مبلمان، وسایل خانگی و دیگر قطعات مورد استفاده در لوازم روزمره
	JIS G3461,2	G3461(STB340, STB410, STB510) G3462(STBA22, STBA23)	19.05-114.3 x 2.0-14	تیوب استیل مورد استفاده در بویلر و تبادل کنندگان حرارتی
	JIS G3429	STH11, STH12, STH21, STH22	19.05-114.3 x 2.0-14 Length: max 16000mm	تیوب استیل بدون درز مورد استفاده در سیلندرهای گازی فشار بالا
GB	GB 3087	10#, 20#	19.05-114.3 x 2.0-14	لوله بدون درز بویلری برای فشار کم تا متوسط
	GB/T18984	06Ni3MoDG, 09DG, 09Mn2VDG, 10MnDG, 16MnDG	19.05-351 x 2.0-14	تیوب و لوله بدون درز مورد استفاده در دمای پایین برای تبادل کنندگان حرارتی
	GB5310	20G, 20MnG, 25MnG, 15MoG, 20MoG, 12CrMoG, 15CrMoG(T12/P12), 12CrMoG, 12Cr2MoWVTiB.	19.05-114.3 x 2.0-14	تیوب بویلر برای سیستم های بخار با فشار بالا

منبع :ویکی پدیا