Технологический процесс: пробитые полые заготовки против формованных и сварных
Фундаментальное различие между бесшовными и сварными стальными трубами заключается в методах их производства. Бесшовные трубы изготавливаются из сплошной круглой заготовки из стали, которую нагревают, а затем прокалывают пуансоном для получения полой оболочки; после этого трубу подвергают прокатке и вытяжке для достижения требуемого диаметра и толщины стенки — без образования какого-либо сварного шва. Такой процесс обеспечивает получение трубы с однородной микроструктурой и стабильными механическими свойствами по всей окружности. Сварные трубы, напротив, производятся из рулонной или листовой стали: её формуют в цилиндрическую форму на валках, а стыкуемые кромки соединяют методом высокочастотной электросопротивленной сварки (ERW), лазерной сварки или сварки под флюсом (SAW). Затем сварной шов подвергают термообработке и контролю качества. Это фундаментальное различие обуславливает различные эксплуатационные характеристики: бесшовные трубы обеспечивают более высокую способность к удержанию давления и повышенную усталостную прочность благодаря отсутствию потенциально ослабленного участка в виде сварного шва, тогда как сварные трубы отличаются лучшей геометрической точностью, более гладкой поверхностью и меньшей стоимостью, особенно при больших диаметрах.
Области применения: высокое давление по сравнению с экономически эффективным использованием в качестве рабочей жидкости и конструкционного материала
Бесшовные трубы являются предпочтительным выбором для критически важных, высоконапорных и высокотемпературных применений, где целостность сварного шва может вызывать обеспокоенность. Они доминируют в нефтегазовой отрасли для обсадных и насосно-компрессорных труб, а также для морских подъёмных труб (стандарты API 5L, ASTM A106), а также в энергетике — для труб котлов и коллекторов пароперегревателей (стандарт ASTM A335). Бесшовные трубы также незаменимы в гидравлических системах, химических реакторах и трубопроводах атомных электростанций. Сварные трубы, напротив, применяются в подавляющем большинстве случаев транспортировки жидкостей и в строительных конструкциях при умеренных давлениях. Электросварные трубы с продольным швом (ERW) (стандарты ASTM A53, API 5L) являются стандартом для распределения природного газа, водоснабжения, систем противопожарной защиты и трубопроводов систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC). Трубы большого диаметра с продольным сварным швом (LSAW) или спирально-сварные трубы (SSAW) используются для магистральной транспортировки нефти и газа, водозаборов и свайных работ. В строительстве сварные полые профильные трубы (HSS) (стандарт ASTM A500) применяются в качестве колонн, ферм и пространственных каркасов благодаря их превосходному соотношению прочности к массе и аккуратному внешнему виду.
Руководство по стоимости, наличию и выбору
С экономической точки зрения сварные трубы, как правило, на 20–30 % дешевле бесшовных труб при одинаковых габаритных размерах благодаря их непрерывному и массовому производству из рулонов. Кроме того, сварные трубы доступны в более широком диапазоне диаметров (до 80 дюймов и более) и толщин стенок, тогда как бесшовные трубы обычно ограничены диаметрами менее 26 дюймов из-за технических ограничений прокатных станов для прошивки. Однако бесшовные трубы обеспечивают более высокую надёжность при эксплуатации в кислой среде (содержащей H₂S) и при циклических нагрузках, поскольку сварные швы могут служить местами зарождения трещин. При выборе между ними инженеры должны учитывать следующие факторы: требуемый класс давления (бесшовные — при давлении выше 10 МПа или при высоких циклических нагрузках), диаметр (сварные — при диаметре более 24 дюймов), чувствительность к стоимости (сварные — для общего применения), а также требования нормативных документов (например, стандарт ASME B31.3, как правило, допускает оба типа труб, но может предъявлять повышенные требования к контролю качества сварных соединений). Для большинства строительных, водопроводных и низконапорных применений сварные трубы являются экономически выгодным и технически обоснованным решением. В условиях высоких напряжений, высоких температур или агрессивной коррозионной среды бесшовные трубы обеспечивают необходимый запас безопасности.
