Rozdíly v procesu mezi bezšvovými ocelovými trubkami a svařovanými trubkami

Základní rozdíl ve výrobě: průražení versus tváření a svařování

Nejzákladnější rozdíl mezi bezšvovými a svařovanými ocelovými trubkami spočívá v jejich různých výrobních postupech. Bezšvové trubky se vyrábějí z plné kulaté ocelové polotovary bez jakéhokoli podélného nebo spirálového svařovacího švu. Výrobní proces začíná zahřátím plné polotovary na přibližně 1 250 °C a jejím vtlačením přes průražnou tyč, čímž vznikne dutý plášť tento horký dutý polotovar je poté procházen postupně několika sadami konkávních válců, které tvarují trubku požadovaného vnějšího průměru a tloušťky stěny výsledkem je trubka s nepřerušovanou, homogenní strukturou – neobsahuje žádné slabiny, jako například u svařovaných trubek. Naopak svařované trubky se vyrábějí tvarováním ocelového plechu nebo cívky do tubulárního tvaru a následným svařením okrajů. Svařovací šev je zásadním rozlišovacím prvkem, protože vytváří tepelně ovlivněnou zónu (HAZ), jejíž mechanické vlastnosti se mohou lišit od vlastností základního kovu. .

Výroba bezšvových trubek: horké válcování a studené tažení

Výroba bezšvových trubek se dělí hlavně na dvě kategorie: horké válcování a studené válcování (studené tažení), přičemž každá metoda je vhodná pro trubky různých rozměrů a aplikací. metoda horkého válcování představuje přibližně 80–90 % výroby bezšvových trubek a obvykle se používá pro větší průměry a tlustší stěny. proces zahrnuje: přípravu polotovaru – výběr vysoce kvalitních kulatých ocelových polotovarů a jejich ohřátí na vhodnou teplotu; průraz – použití průrazného stroje k vytvoření dutého pláště z ohřátého polotovaru; válcování – použití trubkového valčíku k válcování pláště na ocelovou trubku požadovaných rozměrů; kalibrování a vyrovnávání – zajistit rozměrovou přesnost; tepelné zpracování – například normalizace a žíhání za účelem zlepšení mechanických vlastností; a koneční kontrolu a balení horkoválcované bezšvé trubky nabízejí vysokou výrobní účinnost a nízké náklady, avšak jejich povrchová kvalita a rozměrová přesnost jsou relativně nižší pro aplikace vyžadující vyšší přesnost se používá studené tažení. Tento proces začíná horkoválcovaným pláštěm jako polotovarem, který je poté očištěn (pickling) od povrchové oxidové vrstvy nedokončená ocelová trubka je následně zpracována na požadované rozměry na studenoválcovacím nebo studenotažném valčíku, čímž se výrazně zlepší rozměrová přesnost a povrchová kvalita . Chlazené ocelové trubky se obvykle žíhají, aby se odstranily vnitřní napětí a obnovila plasticita, následně se provádějí dokončovací úpravy, jako je vyrovnání, řezání a leštění . Chladně válcované bezšvé trubky se vyznačují vysokou rozměrovou přesností a hladkým povrchem, což je činí vhodnými pro precizní strojní zařízení a hydraulické systémy .

Výroba svařovaných trubek: ERW, LSAW a SSAW

Svařované ocelové trubky se vyrábějí třemi hlavními procesy: elektrickým odporem svařované (ERW), podél svařované pod tavidlem (LSAW) a šroubovitě svařované pod tavidlem (SSAW), každý s odlišnými surovinami, metodami tvarování a zaměřením použití . ERW trubky se vyrábějí z horkoválcovaných širokých cívek, které procházejí předohýbáním, tvarováním, svařováním, tepelným zpracováním, kalibrováním, vyrovnáním a řezáním . Vysokofrekvenční indukční ohřev místně roztavuje spojované povrchy a tlak způsobí jejich svaření bez použití svařovacích elektrod. Trubky vyrobené metodou ERW nabízejí vysokou rozměrovou přesnost, rovnoměrnou tloušťku stěny, kvalitní povrch a schopnost odolávat vysokým tlakům, avšak jsou omezeny na menší průměry a tenčí stěny . Jsou široce používány při dopravě městského plynu, surové ropy a dokončených ropných produktů . Trubky LSAW jsou tvořeny z jediných ocelových plechů, které jsou tvarovány ve formách nebo tvarovacích strojích pomocí dvoustranného podtavitelného obloukového svařování a následné expanze metoda UOE stlačuje ocelový plech do tvaru U, poté do tvaru O, svařuje ho po obou stranách švu a následně mechanicky rozšiřuje. Proces JCOE postupně tvaruje plech pomocí řady lisů. Trubky vyráběné metodou LSAW nabízejí širokou škálu výrobkových specifikací s dobrým houževnatostním, plastickým, rovnoměrným a hustým svařovacím vlastnostmi, což je výhodné zejména u velkých průměrů, tlustých stěn, vysoké odolnosti proti tlaku a nízkoteplotní odolnosti. . Potrubí SSAW velký význam vyrábějí se neustálým podáváním cívky pásové oceli pod úhlem, přičemž se automatickým dvouvodičovým podložkovým svařováním zespodu vytvoří spirálový svarový šev. Tato metoda umožňuje výrobu trubek velkého průměru (Φ1016–3200 mm) z užších a levnějších cívek. spirálové svařování umožňuje výrobu trubek velkého průměru vhodných pro přepravu velkých množství ropy a zemního plynu. Trubky SSAW se široce používají při přepravě ropy, zemního plynu a vody, stejně jako při základových a konstrukčních aplikacích.

Rozdíly ve výkonu a nákladech

Různé výrobní procesy vedou k odlišným vlastnostem, nákladům a rozměrovým parametrům. Bezšvé trubky, které nemají svarový šev, jsou považovány za pevnější a spolehlivější . Nabízejí vynikající homogenitu ve směru obvodu a jsou proto vysoce odolné vůči vnitřnímu tlaku a torzi. Moderní procesy a testy zajištění kvality však rozdíl v odolnosti mezi oběma typy minimalizovaly . V praxi moderní svařovací techniky – zejména ERW/HFW – vytvářejí svary s pevností rovnou nebo vyšší než je pevnost základního materiálu . Svařované trubky jsou hladší, rovnoměrnější a levnější na výrobu než bezšvé trubky . Bezšvé trubky obvykle stojí o 20 až 40 % více než svařované trubky a u velkých rozměrů mají delší dodací lhůty . Přirozená pevnost svařované trubky je formálně stanovena přibližně o 20 % nižší než pevnost odpovídající bezšvé trubky (jak vyžadují normy) . Stejnorodost stěny se také liší: svařované potrubí obvykle dosahuje přesnosti ±10 % nebo lepší, zatímco u bezšvového potrubí je typická excentricita ±12,5 % .

Oblasti použití: Kdy který typ zvolit

Výběr mezi bezšvovým a svařovaným potrubím závisí na požadavcích na tlak, rozměru potrubí, rozpočtu a dodací lhůtě . Bezšvové potrubí je povinné nebo silně doporučené pro aplikace za vysokého tlaku – například v uhlovodíkovém průmyslu, rafineriích, těžbě a vrtání ropy a zemního plynu a v hydraulických válcich – stejně jako pro provoz za vysokých teplot nad 400 °C, za nízkých teplot pod −46 °C a pro provoz v prostředí obsahujícím kyselý plyn (sour service), kde je nutné minimalizovat riziko trhlin v tepelně ovlivněné zóně (HAZ) . Je také preferováno pro potrubí malého průměru (NPS 2 a menší), kde je bezšvové potrubí standardní praxí . Běžné specifikace pro bezšvové potrubí zahrnují ASTM A106, A335 a API 5L . Svařované potrubí je obvykle přijatelné – a často i preferované – pro velkoprůměrové potrubní systémy (NPS 24 a větší), kde není bezšvové potrubí dostupné nebo je jeho cena nepřiměřeně vysoká , pro konstrukční aplikace podle ASTM A500 nebo EN 10219 a pro přepravu vody a nízkotlaké komunální sítě . Svařované potrubí se běžně používá v technických zařízeních budov pro nepitnou vodu, například pro nízkotlakou vodu, vytápění, chlazení a plyn . Běžné specifikace svařovaného potrubí zahrnují ASTM A53 typ E, API 5L a ASTM A671/A672 . Součinitel účinnosti svarového spoje (E) v normě ASME B31.3 určuje, zda svařované potrubí splňuje požadavky na provozní tlak: pro potrubí vyrobené metodou ERW a zkoušené podle příslušné normy je E = 0,85 až 1,0; pro bezšvové potrubí je E vždy rovné 1,0 . Po pochopení těchto základních rozdílů výrobních procesů mohou inženýři i odborníci na zakázky vybrat typ potrubí, který optimálně vyvažuje technické požadavky a ekonomické aspekty pro každou konkrétní aplikaci.