Saumattomien teräsputkien ja hitsattujen putkien prosessi-erot

Perustavanlaatuinen valmistusjakautuminen: läpikuorinta vastaan muovaus ja hitsaus

Yhtenäisten ja hitsattujen teräsputkien välillä on perustavanlaatuinen ero niiden erilaisissa valmistustavoissa. Yhtenäiset putket valmistetaan kiinteästä pyöreästä teräsbillettistä ilman pitkittäistä tai kierreputkimaista hitsaussaumaa. Tuotantoprosessi alkaa kuumennettaessa kiinteää billettiä noin 1 250 °C:n lämpötilaan ja työnnettäessä sitä läpi läpikuorintatangon, jolloin syntyy ontto kuori . Tämä kuumena ontto billetti ohjataan sitten peräkkäisille koverille rullille, jotka muovaa putken sopivaan ulkoiseen halkaisijaan ja seinämän paksuuteen tuloksena on putki, jossa on jatkuva ja homogeeninen rakenne – siinä ei ole heikkoja kohtia kuten hitsattuissa putkissa. Vastaavasti hitsatut putket valmistetaan muovaamalla teräslevy tai kelo putkimaisen muotoon ja hitsaamalla reunat yhteen. Hitsaussauma on perustavanlaatuinen erottava tekijä, koska se synnyttää lämpövaikutusalueen (HAZ), jolla voi olla erilaiset mekaaniset ominaisuudet kuin perusmetallilla. .

Hitsaamaton putkien valmistus: kuumavalssaus ja kylmävetäminen

Hitsaamattomien putkien valmistus jaetaan pääasiassa kaikkiin luokkiin: kuumavalssaus ja kylmävalssaus (kylmävetäminen), joista kumpikin soveltuu eri mittaisille ja eri käyttötarkoituksiin tarkoitetuille putkille. kuumavalssausta käytetään noin 80–90 %:ssa hitsaamattomien putkien valmistuksesta, ja sitä käytetään yleensä suuremmille halkaisijoille ja paksuimmille seinämille. prosessi koostuu seuraavista vaiheista: valmisteleva vaihe – korkealaatuisen pyöreän teräsbillettin valinta ja kuumennus sopivaan lämpötilaan; reikäily – kuumennetun billetin muuttaminen ontoksi kuoreksi reikäilykoneella; puristus – kuoren muuttaminen haluttukokoiseksi teräsputkeksi putkenvalssauslaitteella; mitoitus ja suoristus – tarkkuuden varmistamiseksi; lämmönkäsittely – esimerkiksi normalisointi ja pehmentäminen mekaanisten ominaisuuksien parantamiseksi; sekä lopullinen tarkastus ja pakkaus kuumavalssattujen hitsaamattomien putkien tuotanto on tehokasta ja edullista, vaikka niiden pinnanlaatu ja mitatarkkuus ovat suhteellisen vähemmän tarkkoja tarkkuutta vaativiin sovelluksiin käytetään kylmävetoa. Tässä prosessissa käytetään lähtöaineena kuumavalssattua kuorta, joka hapattaa pinnan mustelma poistamiseksi karkea teräsputki käsitellään haluttuihin mittoihin kylmävalssaus- tai kylmävetolaitteella, mikä parantaa merkittävästi mitatarkkuutta ja pinnanlaatua . Kylmämuovattuja teräsputkia käsitellään yleensä pehmennyslämmityksellä sisäisten jännitysten poistamiseksi ja muovautuvuuden palauttamiseksi, minkä jälkeen suoritetaan viimeistelykäsittelyjä, kuten suoristus, leikkaus ja kiillotus . Kylmävalssatut hitsaamattomat putket tunnistetaan korkeasta mitallisesta tarkkuudestaan ja sileästä pinnastaan, mikä tekee niistä sopivia tarkkuuskoneiden ja hydraulijärjestelmien käyttöön .

Hitsattujen putkien valmistus: ERW, LSAW ja SSAW

Hitsattuja teräsputkia valmistetaan kolmella pääprosessilla: sähkövastushitsaus (ERW), pitkittäinen upposulahdushitsaus (LSAW) ja spiraalinen upposulahdushitsaus (SSAW), joilla kaikilla on erilaiset raaka-aineet, muovausmenetelmät ja sovellusalueet . ERW-putket valmistetaan kuumavalssatuista leveistä keloista, jotka kokevat esitaivutuksen, muovauksen, hitsauksen, lämpökäsittelyn, mitoituksen, suoristuksen ja leikkauksen korkeataajuinen induktiolämmitys sulattaa paikallisesti liitettävät pinnat, ja paine saa ne hitsaantumaan ilman hitsauselektrodeja. ERW-putket tarjoavat korkean mitallisen tarkkuuden, yhtenäisen seinämän paksuuden, hyvän pinnan laadun ja kyvyn kestää korkeaa painetta, vaikka niiden halkaisija ja seinämän paksuus ovat rajoitettuja niitä käytetään laajalti kaupunkikaasun, raakaöljyn ja valmiin öljyn kuljetukseen . LSAW-putket muodostetaan yksittäisistä teräslevyistä, joita muovataan muottien tai muovauskoneiden avulla kaksipuolisella upotetulla kaarilämmityksellä ja laajentamalla uOE-menetelmässä teräslevy muovataan ensin U-muotoon, sitten O-muotoon, hitsataan sauma sisältä ja ulkoa sekä laajennetaan mekaanisesti. JCOE-prosessi muovaa levyn vaiheittain sarjassa puristimia käyttäen. LSAW-putket tarjoavat laajan tuotespesifikaation alueen hyvän sitkeyden, muovautuvuuden, yhtenäisyyden ja hitsaus tiukkuuden kanssa, ja ne erinomaiset suurien halkaisijoiden, paksujen seinämien, korkean paineenvastuksen ja alhaisen lämpötilan vastustamisen suhteen . SSAW-putket muodostetaan jatkuvasti syöttämällä nauhamaisen teräslevyn kela kulmassa, mikä luo spiraalin hitsaus sauman automaattisella kaksilangallisella kahdenvuotuisella upotetulla kaaritulppauksella. Tämä menetelmä mahdollistaa suurihalkaisijaisten putkien (Ф1016–3200 mm) valmistuksen kapeammista ja edullisemmista kelakoista spiraalihitsausprosessi mahdollistaa suurihalkaisijaisten putkien valmistuksen, jotka ovat sopivia suurten määrien öljyn ja kaasun kuljetukseen. SSAW-putkia käytetään laajalti öljyn, luonnonkaasun ja veden siirrossa sekä paalutus- ja rakennussovelluksissa.

Suorituskyvyn ja kustannusten erot

Eri valmistusmenetelmät johtavat erilaisiin suorituskyky-, kustannus- ja mittojen profiileihin. Saumattomat putket, joissa ei ole hitsaussaumaa, katsotaan vahvemmiksi ja luotettavammiksi . Ne tarjoavat erinomaista yhtenäisyyttä kehän suunnassa ja ovat siksi erinomaisen kestäviä sisäiselle paineelle ja vääntölle. Kuitenkin nykyaikaiset menetelmät ja laadunvarmistustestit ovat pienentäneet kahden putkityypin kestävyys­eroa merkittävästi . Käytännössä nykyaikaiset hitsausmenetelmät – erityisesti ERW/HFW – tuottavat liitokset, joiden lujuus on yhtä suuri tai suurempi kuin perusaineen lujuus . Hitsatut putket ovat sileämpiä, tasaisempia ja halvempia valmistaa kuin saumattomat putket . Saumattomat putket maksavat yleensä 20–40 % enemmän kuin hitsatut putket ja niiden toimitusaika on pidempi suurilla mitoilla . Hitsattujen putkien ominaislujuus on virallisesti noin 20 % pienempi kuin vastaavan saumattoman putken lujuus (kuten standardien vaatimukset edellyttävät) . Seinän tasaisuus vaihtelee myös: hitsatut putket saavuttavat yleensä ±10 %:n tai paremman tarkkuuden, kun taas hitsaamattomien putkien epäkeskisyys on tyypillisesti ±12,5 % .

Sovellusalueet: Milloin kumpaa tyyppiä tulisi valita

Seamless- ja hitsattujen putkien valinta riippuu painevaatimuksista, putken koosta, budjetista ja toimitusaikataulusta . Seamless-putkia vaaditaan tai niitä suositellaan voimakkaasti korkeapaineisiin sovelluksiin – mukaan lukien hiilivetyteollisuus, jalostamot, öljy- ja kaasututkimus sekä -poraus ja hydrauliikkasyylintereitä – sekä korkealämpötilakäyttöön yli 400 °C:n lämpötiloissa, alhaisen lämpötilan käyttöön alle –46 °C:n lämpötiloissa ja happamassa käytössä, jossa HAZ-murtumavaaraa on vähennettävä mahdollisimman paljon . Niitä suositellaan myös pienihalkaisijaisiin putkijärjestelmiin (NPS 2 tai pienempi), joissa seamless-putkia käytetään standardikäytäntönä . Yleisiä seamless-putkien määrittelyjä ovat ASTM A106, A335 ja API 5L . Hitsatut putket ovat yleensä hyväksyttäviä – ja usein edullisempia – suurihalkaisijaisiin putkilinjoihin (NPS 24+), joissa seamless-putkia ei ole saatavilla tai jotka ovat liian kalliita , rakenteellisiin käyttökohteisiin ASTM A500- tai EN 10219 -standardien mukaisesti sekä vedenjakeluun ja alapaineisiin hyötyverkkoihin . Hitsattuja putkia käytetään yleisesti rakennusten teknisissä järjestelmissä ei-käyttöveden, kuten alapaineisen veden, lämmityksen, jäähdytyksen ja kaasun kuljetukseen . Yleisiä hitsattujen putkien määrittelyjä ovat ASTM A53 Type E, API 5L sekä ASTM A671/A672 . ASME B31.3 -standardissa määritelty hitsausliitoksen tehokkuuskerroin (E) määrittää, täyttääkö hitsattu putki suunnittelupainevaatimukset: ERW-putkille, joka on tarkastettu sovellettavan standardin mukaisesti, E = 0,85–1,0; muille putkityypeille, kuten saumattomille, E = 1,0 aina . Kun nämä perusprosessierot ymmärretään, insinöörit ja hankintaprofessionaalit voivat valita putkityypin, joka optimoi tekniset vaatimukset ja taloudelliset näkökohdat kullekin erityiselle käyttökohteelle.