Фундаментальна технологічна різниця: пробивання проти формування та зварювання
Найфундаментальніша відмінність між безшовними та зварювальними сталевими трубами полягає у їхніх відповідних методах виробництва. Безшовні труби виготовляються з суцільної круглої сталевої заготівлі без будь-якого поздовжнього чи спірального зварного шва. Процес виробництва починається з нагрівання суцільної заготівлі до приблизно 1250 °C і продавлювання її через пробивний стрижень для створення порожнистої заготівлі . Цю гарячу порожнисту заготівлю потім пропускають через послідовні набори увігнутих роликів, які формують трубу з відповідним зовнішнім діаметром та товщиною стінки результатом є труба з безперервною, однорідною структурою — у ній немає слабких місць, як у зварних труб. Натомість зварні труби виготовляють шляхом формування сталевої смуги або рулону у трубоподібну форму й зварювання країв. Зварний шов є фундаментальною відмінністю, оскільки він утворює зону, впливу тепла (HAZ), яка може мати інші механічні властивості порівняно з основним металом .
Виробництво безшовних труб: гаряча прокатка та холодне волочення
Виробництво безшовних труб поділяють переважно на два типи: гарячу прокатку та холодну прокатку (холодне волочення); кожен із цих методів підходить для труб різних розмірів та застосувань метод гарячої прокатки становить приблизно 80–90 % виробництва безшовних труб і зазвичай використовується для труб більшого діаметра та з більшою товщиною стінки процес включає: підготовку заготовки — вибір високоякісних круглих сталевих заготовок та їх нагрівання до відповідної температури; прошивання — використання прошивного верстата для утворення порожнистої оболонки з нагрітої заготовки; прокатку — використання трубопрокатного стану для прокатки оболонки у сталеву трубу потрібного розміру; калібрування та випрямлення — для забезпечення точності розмірів; термічну обробку — наприклад, нормалізацію та відпал для поліпшення механічних властивостей; остаточний контроль та упакування гарячекатані безшовні труби мають високу ефективність виробництва та низьку вартість, хоча якість їхньої поверхні та точність розмірів є відносно менш досконалими для застосувань, що вимагають вищої точності, застосовується холодне витягування. Цей процес починається з гарячекатаної оболонки як заготовки, яку піддають травленню для видалення поверхневої окалини наближену сталеву трубу потім обробляють до потрібних розмірів за допомогою холоднокатаного або холодновитяжного стану, що значно покращує точність розмірів та якість поверхні . Холоднодеформовані сталеві труби зазвичай піддають відпалу для усунення внутрішніх напружень і відновлення пластичності, а потім — остаточним операціям, таким як вирівнювання, різання та полірування . Холоднокатані безшовні труби характеризуються високою точністю розмірів і гладкою поверхнею, що робить їх придатними для прецизійного обладнання й гідравлічних систем .
Виробництво зварних труб: ERW, LSAW та SSAW
Зварні сталеві труби виготовляють трьома основними методами: електрорезистентним зварюванням (ERW), довготривалим зварюванням під флюсом (LSAW) та спіральним зварюванням під флюсом (SSAW); кожен із цих методів має свої особливості щодо вихідних матеріалів, способів формування та сфери застосування . ERW труби виготовляють із гарячекатаних широких рулонів, які проходять попереднє загинання, формування, зварювання, термічну обробку, калібрування, вирівнювання та різання високочастотне індукційне нагрівання локально плавить з’єднувані поверхні, а тиск призводить до їх зварювання без використання зварювальних електродів. Труби ERW мають високу розмірну точність, однакову товщину стінок, добру якість поверхні та здатність витримувати високий тиск, хоча їх діаметр обмежений невеликими значеннями, а стінки — тонкими. їх широко використовують у транспортуванні міського газу, сирої нафти та готових нафтопродуктів. . Труби LSAW виготовляють із окремих сталевих плит, які формують у прес-формах або формувальних верстатах із застосуванням двостороннього зварювання під флюсом та подальшого розширення. метод UOE пресує сталеву плиту у форму U, потім у форму O, зварює шов зсередини й ззовні та механічно розширює трубу. Процес JCOE поступово формує плиту за допомогою серії пресів. Труби LSAW мають широкий діапазон специфікацій, високу в’язкість, пластичність, однорідність і щільність зварного шву; вони особливо ефективні для великих діаметрів, товстих стінок, високого опору тиску та низькотемпературної стійкості . Труб типу SSAW утворюються шляхом безперервної подачі рулону стрічкової сталі під кутом, що забезпечує спіральний зварний шов за допомогою автоматичного двопроводового двостороннього зварювання під флюсом. Цей метод дозволяє виробляти великодіаметрові труби (Ф1016–3200 мм) із вужчих, менш витратних рулонів спіральне зварювання дозволяє виробляти труби великого діаметра, придатні для транспортування великих обсягів нафти й газу. Труби SSAW широко використовуються при передачі нафти, природного газу й води, а також у пальових і конструкційних застосуваннях.
Різниця у характеристиках і вартості
Різні технології виробництва призводять до різних показників продуктивності, вартості та габаритів. Безшовні труби, у яких відсутній зварний шов, сприймаються як міцніші й надійніші . Вони забезпечують виняткову однорідність у поздовжньому напрямку й тому мають високу стійкість до внутрішнього тиску та крутного моменту. Однак сучасні технології виробництва й процедури контролю якості зменшили різницю в міцності між цими двома типами труб до мінімуму . На практиці сучасні методи зварювання — зокрема ERW/HFW — забезпечують з’єднання з міцністю, що дорівнює або перевищує міцність основного матеріалу . Зварні труби мають більш гладку й однорідну поверхню й виготовлюються дешевше, ніж безшовні труби . Безшовні труби зазвичай коштують на 20–40 % дорожче за зварні труби й мають триваліші строки поставки для великих розмірів . Формально міцність зварної труби вважається приблизно на 20 % нижчою за міцність відповідної безшовної труби (як передбачено стандартами) . Рівномірність стінки також відрізняється: зварні труби зазвичай досягають точності ±10 % або краще, тоді як для безшовних труб типовим є ексцентриситет ±12,5 % .
Галузі застосування: коли вибирати кожен тип
Вибір між безшовними та зварними трубами залежить від вимог до робочого тиску, діаметра труби, бюджету та термінів поставки . Безшовні труби є обов’язковими або суттєво переважними для високотискових застосувань — зокрема в гідроуглеводних галузях, нафтопереробних заводах, у нафтогазовому видобутку та бурінні, а також у гідравлічних циліндрах — а також для експлуатації при високих температурах понад 400 °C, низьких температурах нижче −46 °C і в агресивних середовищах (sour service), де необхідно мінімізувати ризик тріщин у зоні термічного впливу (HAZ) . Їх також переважно використовують у малодіаметрових трубопроводах (NPS 2 і менше), де безшовні труби є стандартною практикою . Поширені специфікації безшовних труб включають ASTM A106, A335 та API 5L . Зварні труби зазвичай допустимі — і часто переважні — для трубопроводів великого діаметра (NPS 24+), де безшовні труби недоступні або надто дорогі , для конструктивних застосувань за ASTM A500 або EN 10219, а також для водопровідної системи та низькотискових комунальних установок - Я не знаю. Зварювані труби зазвичай використовуються в будівельних службах для використання не питної води, наприклад води низького тиску, опалення, охолодження та газу - Я не знаю. Зазвичай спеціфікації зварених труб включають ASTM A53 Type E, API 5L та ASTM A671/A672 - Я не знаю. Фактор ефективності зварювальних суглобів (E) в ASME B31.3 визначає, чи зварювана труба відповідає вимогам конструкційного тиску: для труби ERW, перевіреної за чинним стандартом, E = 0,85 до 1,0; для безшивової, E = 1,0 завжди - Я не знаю. Розуміння цих фундаментальних відмінностей процесів дозволяє інженерам та фахівцям з закупівель вибрати тип труби, який оптимально збалансує технічні вимоги з економічними міркуваннями для кожного конкретного застосування.
