فرآیند تولید لولههای فولادی با انتخاب دقیق مواد اولیه آغاز میشود که این امر بهطور بنیادی ویژگیهای مکانیکی محصول نهایی، دقت ابعادی آن و مناسببودن برای کاربردهای خاص را تعیین میکند. در تولید لولههای فولادی جوشدار، ماده اولیه اصلی، پیچفولاد (استیل کوئیل) است — از جمله پیچهای نورد گرم، نورد سرد یا پیچهای شستهشده و روغنسردشده — که ترکیب شیمیایی و ویژگیهای مکانیکی آنها طبق استانداردهایی مانند ASTM A36، API 5L یا EN 10025 مشخص میشوند. ضخامت، عرض و وضعیت لبههای نوار فولادی بهطور مستقیم بر فرآیند شکلدهی و کیفیت جوش تأثیر میگذارند. در تولید لولههای فولادی بدون درز، ماده اولیه یک بلیت گرد جامد است که باید پیش از انجام فرآیندهای سوراخکاری و نورد، تا دمای فورجینگ گرم شود.
فرآیند تولید لولههای فولادی بدون درز، بخشهای توخالی را بدون هیچ درز جوشی تولید میکند و این امر سبب ایجاد ساختاری یکنواخت و مقاومت عالی در برابر فشار میشود. این فرآیند با گرم کردن یک بلیت گرد جامد تا دمای حدود ۱۲۰۰ درجه سانتیگراد در یک کوره چرخان آغاز میشود. سپس بلیت گرمشده به دستگاه نفوذدهنده (پیرسینگ) وارد میشود که در آن یک ماندل نوکتیز از مرکز بلیت عبور کرده و پوستهای توخالی را ایجاد میکند که به آن «بلیت توخالی» گفته میشود. بلیت توخالی سپس از طریق مجموعهای از عملیات نورد کشیده شده و قطر آن کاهش مییابد تا قطر و ضخامت دیواره مطلوب حاصل شود—بهطور خاص با استفاده از نورد ماندل (برای قطرهای کوچکتر) یا نورد پلاگ (برای قطرهای بزرگتر). فرآیندهای بعدی تنظیم ابعاد و صافکردن، دقت ابعادی را تضمین میکنند، در حالی که عملیات حرارتی مانند نرمالیزهکردن یا سردکردن و تمپر کردن ممکن است برای دستیابی به خواص مکانیکی مشخصشده انجام شوند. لولههای بدون درز بهطور خاص برای کاربردهای فشار بالا — از جمله انتقال نفت و گاز، لولههای دیگهای بخار و سیستمهای هیدرولیک — طراحی شدهاند که در آنها یکپارچگی درز جوش اغلب مورد الزامات سختگیرانهای قرار میگیرد.
جوشکاری مقاومتی الکتریکی (ERW) رایجترین روش برای تولید لولههای فولادی جوشخورده است و از کارایی تولیدی بسیار بالا و مقرونبهصرفهبودن آن برای قطرهای ۱/۲ اینچ تا ۲۴ اینچ اطمینان حاصل میشود. این فرآیند با بازپیچیدن و صافکردن پیچهای فولادی آغاز میشود، سپس نوار تخت از طریق مجموعهای از غلتکهای شکلدهنده بهتدریج به یک قطعه اولیه لولهای استوانهای تبدیل میشود. هنگامی که لبههای شکلگرفته به یکدیگر نزدیک میشوند، جریان متناوب با فرکانس بالا از طریق سیمپیچهای القایی یا الکترودهای تماسی به لبهها اعمال میشود تا بدون ذوبشدن کل مقطع، لبهها تا دمای جوشکاری گرم شوند. در ادامه، غلتکهای فشاردهنده لبههای گرمشده را تحت فشار به یکدیگر متصل میکنند و در نتیجه یک جوش حالت جامد بدون نیاز به فلز پرکننده ایجاد میشود. سپس جوش تراشیده میشود (برای حذف برآمدگیهای داخلی و خارجی)، و لوله وارد غلتکهای اندازهگیری میشود تا ابعاد نهایی خود را کسب کند. آزمونهای غیرمخرب در خط تولید (معمولاً با استفاده از روشهای اولتراسونیک یا جریان گردابی) بهصورت مداوم استحکام جوش را در طول تولید بررسی میکنند. لولههای فولادی ERW بهطور گسترده در مهندسی سازه، تأمین آب و کاربردهای انتقال سیالات با فشار متوسط استفاده میشوند.
برای لولههای با قطر بزرگتر از ۲۴ اینچ، روشهای اصلی تولید عبارتند از جوشکاری قوس زیرپودری طولی (LSAW) و جوشکاری قوس زیرپودری مارپیچی (SSAW). لولههای LSAW از صفحات فولادی جداگانه آغاز میشوند که از طریق عملیات خمکردن تحت فشار مانند JCOE (شکل J، شکل C، شکل O و گسترش) یا UOE (شکل U، شکل O و گسترش) به شکل استوانهای درمیآیند. سپس درز طولی با استفاده از جوشکاری قوس زیرپودری (SAW) از هر دو سطح داخلی و خارجی جوش داده میشود و نفوذ کامل در ضخامت دیواره را با جوشهایی با کیفیت بالا و بدون نقص تأمین میکند. این روش لولههایی با پایداری ابعادی عالی، صراحت (مستقیمبودن) و شکلپذیری بالا تولید میکند که برای خطوط انتقال نفت و گاز تحت فشار بالا، سازههای دریایی دور از ساحل و کاربردهای شمعی (پایهگذاری) ایدهآل هستند. لولههای SSAW، از سوی دیگر، با تغذیه پیچه فولادی با زاویهای مشخص به ماشین شکلدهندهای تولید میشوند که نوار را بهصورت مارپیچی به شکل استوانهای میآورد و درز مارپیچی بهصورت پیوسته با روش SAW جوش داده میشود. این فرآیند انعطافپذیری استثنایی در تولید قطرهای مختلف را فراهم میکند و از نظر اقتصادی بسیار مقرونبهصرفه برای انتقال آب، شمعکوبی سازهای و کاربردهای با فشار پایین تا متوسط است.
پس از اتمام فرآیندهای اولیهٔ شکلدهی و جوشکاری، لولههای فولادی تحت مجموعهای از عملیات پایانی قرار میگیرند تا خواص مکانیکی، دقت ابعادی و مقاومت در برابر خوردگی آنها بهبود یابد. عملیات حرارتی معمولاً برای دستیابی به خواص مکانیکی مشخصشده استفاده میشود؛ در عملیات نرمالیزهکردن ساختار دانهها ریزتر شده و چقرمگی بهبود مییابد، در حالی که عملیات سردکردن سریع (کوئنچ) و بازپخت (تمپر) استحکام بالایی ایجاد میکند که برای شرایط سخت کاربردی مناسب است. فرآیندهای اندازهگیری دقیق (سایزینگ) و صافکردن (استریتنینگ) اطمینان حاصل میکنند که لولههای فولادی در محدودهٔ تolerances ابعادی دقیقی که توسط استانداردهایی مانند ASTM، API یا EN تعیین شدهاند، قرار دارند. پردازش انتهای لولهها آمادهسازی آنها را برای نصب در محل انجام میدهد، از جمله شیارزنی (بِوِل) برای اتصالات جوشی، رزوهزنی برای اتصالات مکانیکی یا برش شیار برای سیستمهای اتصال (کوپلینگ). در نهایت، پوششهای سطحی—مانند روغنکاری، رنگآمیزی یا گالوانیزهکردن غوطهوری گرم—از لولهها در برابر خوردگی در طول ذخیرهسازی، حملونقل و استفاده محافظت میکنند.
برای خریداران، درک اقدامات کنترل کیفیت و گواهینامههای مربوط به لولههای فولادی برای اطمینان از قابلیت اطمینان محصول و انطباق آن با مشخصات پروژه حیاتی است. تولیدکنندگان معتبر سیستم جامع مدیریت کیفیتی را اجرا میکنند که مطابق استاندارد ISO 9001 گواهیدهی شده و دارای سایر گواهینامههای مرتبط نظیر گواهینامه API Q1 برای محصولات نفت و گاز یا گواهینامه ISO 3834 برای کیفیت جوشکاری هستند. در طول فرآیند تولید، دقت ابعادی، یکپارچگی جوش و وضعیت سطحی از طریق بازرسیهای فرآیندی پایش میشوند و رویههای حضور (Witness) در نقاط بازرسی حیاتی تعیین میشوند تا خریدار بتواند تستهای کلیدی را در محل شاهد باشد. گواهینامه نهایی محصول شامل گزارش آزمون کارخانه (MTR) است که ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی و نتایج آزمونهای غیرمخرب را مستند میکند و بدین ترتیب قابلیت ردیابی از مواد اولیه تا لوله فولادی تمامشده را تضمین میکند. خریدار همچنین باید اطمینان حاصل کند که لوله فولادی مطابق با استانداردهای مربوطه با تمام اطلاعات لازم — از جمله ابعاد، درجه فولاد، شماره کوره و شناسه سازنده — علامتگذاری شده است تا اطمینان حاصل شود که محصول تحویلدادهشده با الزامات مشخصات فنی مطابقت دارد و میتوان از آن با اطمینان در کاربرد مورد نظر استفاده کرد.