Фундаменталното производствено разделение: пробиване срещу формоване и заваряване
Най-фундаменталното различие между безшевните и заварените стоманени тръби се корени в техните съответни производствени подходи. Безшевните тръби се формират от цял кръгъл стоманен заготовки без надлъжна или спирална заваръчна шева. Процесът започва с нагряване на цялата заготовка до приблизително 1250 °C и принудително преминаване през пробивен стержен, за да се получи куха обвивка. . Този горещ, изпразнен заготовка след това минава през последователни комплекти от вдлъбнати ролки, които формират тръба с подходящ външен диаметър и дебелина на стената . Резултатът е тръба с непрекъсната, хомогенна структура – няма слаби точки като тези при заварени тръби. В противоположност на това, заварените тръби се произвеждат чрез оформяне на стоманена плоча или руло в тръбна форма и заваряване на краищата. Заваръчната линия е основният диференциатор, тъй като въвежда зона, подложена на термично въздействие (HAZ), която може да има различни механични свойства спрямо основния метал .
Производство на безшевни тръби: горещо валцоване и студено изтегляне
Производството на безшевни тръби се разделя главно на две категории: горещо валцоване и студено валцоване (студено изтегляне), всяка от които е подходяща за тръби с различни спецификации и приложения . Методът на горещо валцоване представлява приблизително 80–90 % от производството на безшевни тръби и обикновено се използва за по-големи диаметри и по-дебели стени . Процесът включва: подготовката на заготовките — избор на висококачествени кръгли стоманени заготовки и нагряване до подходяща температура; пробиване — използване на пробивна машина, за да се пробие нагрятата заготовка и да се получи куха черупка; валцовка — използване на тръбен валцовъчен стан за превръщане на черупката в стоманена тръба с желаните размери; калибриране и изправяне — за осигуряване на точността на размерите; термична обработка — като нормализиране и отжигане, за подобряване на механичните свойства; и окончателна инспекция и опаковане . Горещовалцовани безшевни тръби осигуряват висока производителност и ниска себестойност, макар че качеството на повърхността и точността на размерите им са относително по-ниски . За приложения, изискващи по-висока прецизност, се използва студено теглене. Този процес започва с горещовалцована черупка като заготовка, която се подлага на киселинно очистване, за да се премахне повърхностната оловна кора . Суровата стоманена тръба след това се обработва до желаните размери чрез студеновалцовъчен или студенотеглителен стан, което значително подобрява точността на размерите и качеството на повърхността . Студено обработените стоманени тръби обикновено се подлагат на отжиг, за да се премахнат вътрешните напрежения и да се възстанови пластичността, последван от довършителни операции като изправяне, рязане и полиране . Студено валцовани безшевни тръби се характеризират с висока размерна точност и гладка повърхност, което ги прави подходящи за прецизни машини и хидравлични системи .
Производство на заварени тръби: ERW, LSAW и SSAW
Заварените стоманени тръби се произвеждат чрез три основни процеса: електрическо съпротивително заваряване (ERW), надлъжно заваряване с потопен лък (LSAW) и спирално заваряване с потопен лък (SSAW), като всеки от тях използва различни суровини, методи на формиране и има специфична област на приложение . ERW тръби се произвеждат от топло валцовани широки рулони, които минават през предварително огъване, формиране, заваряване, термична обработка, калибриране, изправяне и рязане . Високочестотното индукционно нагряване локално разтопява повърхностите за съединяване, а наложеното налягане ги сварява заедно без използване на електроди за заваряване. Тръбите с електрозаварено шевно съединение (ERW) осигуряват висока размерна прецизност, равномерна дебелина на стената, добро качество на повърхността и способност да издържат високо налягане, макар да са ограничени до по-малки диаметри и по-тънки стени. . Те намират широко приложение при транспортирането на градски газ, суровата нефть и готовите нефтопродукти. . Тръби с дълъг продължителен шев, направени чрез потапяне (LSAW) се формират от отделни стоманени плочи, които се пресоват в матрици или формовъчни машини, като се използва двустранно потопено дъгово заваряване и разширение. методът UOE пресва стоманената плоча в U-образна форма, след това в О-образна форма, заварява шевовете отвътре и отвън и механично ги разширява. Процесът JCOE формира постепенно плочата чрез серия от преси. Тръбите LSAW предлагат широк асортимент от спецификации с добра устойчивост на ударни натоварвания, пластичност, хомогенност и плътност на заваръчния шев и се отличават при големи диаметри, дебели стени, високо налягане и ниски температури. . Тръби SSAW се произвеждат чрез непрекъснато подаване на руло стоманена лента под ъгъл, като се създава спирален заваръчен шев чрез автоматично двужицово двустранно потопено дъгово заваряване. Този метод позволява производството на тръби с големи диаметри (Ф1016–3200 mm) чрез по-тесни и по-евтини рула. спиралното заваряване позволява производството на тръби с големи диаметри, подходящи за транспортиране на големи количества нефт и газ. Тръбите SSAW се използват широко за пренос на нефт, природен газ и вода, както и за нагъване и конструктивни приложения.
Разлики в експлоатационните характеристики и разходите
Различните производствени процеси водят до различни показатели за производителност, разходи и размери. Безшевните тръби, които нямат заварен шев, се считат за по-здрави и по-надеждни . Те осигуряват изключителна хомогенност в окръжната посока и затова са изключително устойчиви на вътрешно налягане и усукване. Всъщност обаче съвременните процеси и тестовете за гарантиране на качеството са намалили разликата в здравината между двата типа до минимум . На практика съвременните заваръчни технологии – особено ERW/HFW – произвеждат съединения с якост, равна или по-голяма от тази на основния материал . Заварените тръби са по-гладки, по-еднородни и по-евтини за производство в сравнение с безшевните тръби . Безшевните тръби обикновено струват с 20–40 % повече от заварените тръби и имат по-дълги срокове за доставка при големи размери . Формално вътрешната якост на заварената тръба се приема за около 20 % по-ниска от тази на еквивалентната безшевна тръба (както се изисква от стандартите) . Еднородността на стената също се различава: заварените тръби обикновено постигат ±10 % или по-добро отклонение, докато ексцентричността при безшевни тръби е типично ±12,5 % .
Области на приложение: Кога да изберете всеки тип
Изборът между безшевни и заварени тръби зависи от изискванията към налягането, диаметъра на тръбата, бюджета и сроковете за доставка . Безшевните тръби са задължителни или силно предпочитани за високоналягане приложения — включително във въглеводородната промишленост, рафинерии, проучвания и добив на нефт и газ, както и за работа при високи температури над 400 °C, ниски температури под –46 °C и кисели условия (sour service), където рисковете от пукане в зоната на термично влияние (HAZ) трябва да бъдат минимизирани . Те също са предпочитани за тръби с малък диаметър (NPS 2 и по-малко), където безшевното изпълнение е стандартна практика . Често използвани спецификации за безшевни тръби включват ASTM A106, A335 и API 5L . Заварените тръби обикновено са приемливи — и често предпочитани — за тръбопроводи с голям диаметър (NPS 24+), където безшевните тръби са недостъпни или прекалено скъпи , за структурни приложения според ASTM A500 или EN 10219, и за водопренос и ниско наляжение комунални системи . Сварените тръби често се използват в приложения за инсталации в сгради за непитейна вода, например ниско наляжение вода, отопление, охлаждане и газ . Често срещани спецификации за сварени тръби включват ASTM A53 тип E, API 5L и ASTM A671/A672 . Коефициентът на ефективност на заварния шев (E) в ASME B31.3 определя дали сварената тръба отговаря на изискванията за проектно наляжение: за тръби с електрошевна заварка (ERW), изследвани според съответната норма, E = 0,85 до 1,0; за безшевни тръби E винаги е 1,0 . Като разберат тези основни разлики в процесите, инженерите и професионалистите в областта на набавките могат да изберат типа тръба, който оптимално балансира техническите изисквания с икономическите съображения за всяко конкретно приложение.
