Стоманените тръби са важен компонент, използван при транспортирането на нефт и газ, общинското инженерство, химическата промишленост, машиностроенето, енергетиката и офшорната инфраструктура.
Според различните производствени процеси промишлените стоманени тръби се разделят главно на две категории: безшевни стоманени тръби и електрозаварени.(ERW) стоманени тръби. Въпреки че и двете тръби могат да отговорят на изискванията за транспортиране на флуиди и носещи -структурни товари, техните принципи на формоване, производствени процеси, структурни характеристики, механични свойства, точност на размерите и обхвати на приложение имат значителни разлики. По време на действителното снабдяване и проектиране на тръбопровода, много инженери може да имат известно неразбиране относно границите на ефективността на стоманените тръби ERW и безшевните стоманени тръби, което може да доведе до неправилен избор на материал, потенциални опасности за безопасността или загуба на разходи.
Безшевните стоманени тръби се произвеждат чрез щанцоване и валцуване, без заваръчни шевове; докато стоманените тръби ERW се изработват чрез студено огъване на стоманени ленти и след това се заваряват чрез високо-честотно съпротивление. Основната разлика в производствените процеси води до значителни разлики в микроструктурата, якостта на натиск и стабилността на експлоатационния живот. Следователно тази статия сравнява тези два вида тръби от различни аспекти, за да осигури разумна основа за промишлено производство и избор на инженерни материали.
Разликите в основните определения и принципите на формиране
1. Принципът на безшевни стоманени тръби
Безшевните стоманени тръби са кухи стоманени тръби, произведени чрез непрекъснат процес на горещо формоване. Те не изискват заваряване по време на производствения процес. Основният принцип на производство е горещо пробиване и непрекъснато валцуване. Безшевните тръби се формират от солидна стоманена заготовка, която се нагрява до висока температура, след което се пробива, навива, оразмерява и охлажда. При високо-температурно пластично състояние твърдата кръгла стоманена заготовка се пробива от машина за пробиване, за да се оформи заготовка с куха тръба и след това се използват многобройни проходи на валцуване за прецизен контрол на дебелината на стената и външния диаметър. Тъй като по време на производствения процес няма процеси на рязане, снаждане или заваряване, тялото на тръбата напълно запазва структурата на непрекъснатите метални влакна на суровината. Няма структурни слабости като заваръчни шевове. Следователно тази характеристика определя, че безшевните стоманени тръби имат висока обща структурна цялост и равномерна{8}}носеща способност.
2. Принципът на ERW заварени стоманени тръби
Стоманените тръби ERW са типични надлъжно заварени стоманени тръби, които се произвеждат чрез процеса на високо-честотно съпротивително заваряване. Основният принцип е да се използват горещовалцовани стоманени ленти като суровини и след това да се използват множество формовъчни ролки за непрекъснато навиване на плоските стоманени ленти във формата на цилиндрична куха тръба. След това, като се възползват от ефекта на кожата и ефекта на близост на високо-честотния ток, ръбовете на заготовката на тръбата бързо се нагряват до пластично състояние. Под механичния екструзионен ефект на формиращите ролки, стопените ръбове след нагряване се екструдират и оформят, образувайки плътна надлъжна заварка. За разлика от процеса на формоване на безшевни тръби, стоманените тръби ERW се произвеждат чрез комбинация от "формоване + заваряване", като заваръчните шевове присъстват в тялото на тръбата. Въпреки че съвременната високочестотна-технология за заваряване може да направи якостта на заваръчния шев близка до здравината на основния материал, зоната на заваръчния шев все още е зона на металургична модификация и нейната микроструктура е различна от тази на основния материал. Това е най-очевидната структурна разлика между стоманените тръби ERW и безшевните стоманени тръби.
Разлики в производствените процеси
1. Производственият процес набезшевни стоманени тръби
Производството на безшевни стоманени тръби е сложен процес. Целият процес включва проверка на стоманени заготовки, нагряване при висока-температура, ротационно пробиване, непрекъснато валцоване, изправяне на размера, охлаждане, рязане-на дължина, откриване на дефекти и проверка на готовия продукт. Първо, твърдата кръгла стоманена заготовка се нагрява в нагревателна пещ до над 1200 градуса. Целта на това е да му позволи да има достатъчен капацитет за пластична деформация. След това машината за пробиване пробива стоманената заготовка, за да образува куха тръбна обвивка. След това тръбната обвивка влиза във валцоващата мелница и се подлага на множество редукции и корекции на външния диаметър, за да се осигури еднаква дебелина на стената и да се изпълнят изискванията за точност на размерите. Накрая стоманената тръба се охлажда, изправя и нарязва на готови продукти. Целият процес разчита на горещо валцуване и пластична деформация, без никакви заваръчни процедури. Следователно производственият цикъл на безшевни стоманени тръби е дълъг, консумацията на енергия е висока, а производствената ефективност е относително ниска. По този начин тези недостатъци са по-очевидни при производството на безшевни стоманени тръби с голям-диаметър и тънкостенни-спецификации.
2. Производственият процес на ERW тръби
ERW тръбите се произвеждат на непрекъсната и ефективна производствена линия за студено огъване и заваряване. Основните процеси включват развиване на стоманени рулони, изравняване на лентовия материал, подрязване на ръбове, непрекъснато валцуване и формоване, високо-честотно съпротивително заваряване, премахване на заваръчни шевове, охлаждане, оразмеряване, изправяне, рязане-и -безразрушителен тест. Суровината за тръбите ERW са горещо валцувани стоманени рулони, които могат да се подават непрекъснато и да се произвеждат непрекъснато. Основната производствена стъпка е високо{7}}честотно-заваряване в твърдо състояние, което може да постигне заваряване без необходимост от заваръчни телове и флюс. Характеристика на цялата производствена линия е нейната непрекъсната работа, кратък производствен цикъл и висока ефективност. В сравнение с производството на безшевни тръби, процесът ERW има по-ниска консумация на енергия, по-високо ниво на автоматизация и по-голям производствен капацитет; продуктите обаче са ограничени от ширината на материала на лентата и процеса на формоване и има определени ограничения за производството на тръби със свръх-дебели-стени и свръх-голям-диаметър.
Структурни и микроскопични разлики
1. Структурна цялост
Безшевната стоманена тръба има цялостна еднаква структура без заварки или слаби места в тялото на тръбата. Неговата вътрешна структура от метални влакна е непрекъсната и еднаква във всички посоки, а разпределението на напрежението е последователно, когато издържа на вътрешно налягане и външни сили. Разликата е, че стоманените тръби ERW имат очевидни заварки. Областта на заваръчния шев претърпява процеси на топене, рекристализация и бързо охлаждане, което води до разлики в структурата на зърната. Следователно структурната еднородност на стоманените тръби ERW е малко по-ниска от тази на безшевните стоманени тръби и заваръчният шев винаги е ключовата част за проверка и относително слабата връзка на тялото на тръбата.
2. Разликите между точността на размерите и качеството на повърхността
Материалите за тръби ERW имат по-висока точност на размерите и по-стабилно качество на повърхността. Тъй като използва технология за валцуване на лента и прецизно оразмеряване, толерансът на дебелината на стената, заоблеността и правотата на материалите за тръби ERW са добре контролирани, вътрешните и външните стени са гладки и отклонението в размерите е малко. Безшевните тръби се оформят чрез високо{2}}температурно щанцоване и валцоване и еднаквостта на дебелината на стената им лесно се влияе от температурата на нагряване и стабилността на валцуване. Следователно толерансът на дебелината на стената и грапавостта на повърхността на безшевните тръби са относително по-високи.
Механична производителност и разлики в безопасността
Устойчивост на натиск и структурна стабилност
Безшевната стоманена тръба има отлична обща устойчивост на натиск и удар. Поради липсата на заваръчни шевове, често срещаните дефекти при заваряване като микропукнатини могат да бъдат напълно избегнати. При свръх-работни условия при ултра-високо налягане, ниска температура и интензивни шокови условия, безшевната стоманена тръба все още може да поддържа стабилни механични свойства и е по-малко вероятно внезапно да се счупи. Стоманените тръби ERW могат да отговорят на изискванията за работно налягане на повечето конвенционални тръбопроводи, но зоната на заваряване е по-чувствителна към натоварвания от умора и ниски-температурни въздействия.
Разлики в обхвата на приложението
1. Приложения на безшевни стоманени тръби
Безшевните стоманени тръби се използват главно при изключително взискателни работни условия. Например техните основни сценарии за приложение включват тръбопроводи за котли с високо-налягане, нефтохимически тръбопроводи с висока-температура и високо-налягане, магистрали за транспортиране на природен газ с високо-налягане, хидравлични захранващи тръбопроводи, ниско-температурно криогенно инженерство и високо-прецизно механично производствено оборудване и др. Тези полета имат изключително високи изисквания за структурна безопасност, което налага нулев процент дефекти и отлична адаптивност към екстремни среди. Следователно безшевните стоманени тръби са предпочитани в тези приложения.
2. Приложението на ERW тръби
ERW тръбите се използват широко в конвенционални сценарии със средно и ниско налягане, като тръбопроводи за градско водоснабдяване и дренаж, тръбопроводи за противопожарна защита, тръбопроводи за строителни стоманени конструкции, вторични транспортни тръбопроводи за петрол и газ в общата промишленост, транспортни тръбопроводи в леката промишленост и химическия сектор, както и общи механични поддържащи тръбопроводи.
Основната разлика между заварените стоманени тръби ERW и безшевните стоманени тръби се състои в техните напълно различни производствени принципи и механизми за формоване.
Безшевните стоманени тръби се произвеждат чрез процес на цялостно високо{0}}температурно щанцоване и валцоване, без заварки, еднаква метална структура, отлични общи механични свойства и силна адаптивност към екстремни работни среди. Производствените им разходи обаче са високи, ефективността е ниска, а допустимите отклонения на размера са големи.
От друга страна, стоманените тръби ERW се произвеждат чрез студено формоване на листови материали и високо{0}}честотно съпротивително заваряване. Те имат предимствата на висока производствена ефективност, ниска цена, висока точност на размерите и гладка повърхност. Техният недостатък обаче е структурната разлика между заваръчния шев и основния материал.
Когато избирате материали за инженерни приложения, трябва да вземете предвид действителното работно налягане, температурната среда и бюджетните разходи и да изберете съответния тип материал на тръбата. Безшевните стоманени тръби са подходящи за промишлени сценарии с високо налягане, ниска температура, висок риск и висока надеждност, докато ERW стоманените тръби са най-икономичният и ефективен избор при конвенционален тръбопроводен транспорт с ниско и средно-налягане и структурно инженерство. С непрекъснатия напредък на технологиите за заваряване и термична обработка разликата в производителността между високо-качествените стоманени тръби ERW и безшевните стоманени тръби постепенно намалява, което допълнително ще насърчи бъдещото развитие на индустрията за производство на стоманени тръби към диверсификация и усъвършенстване.
