Сварные стальные трубы являются незаменимыми материалами в современной промышленной инфраструктуре, широко используются, среди прочего, в транспортировке нефти и газа, муниципальном водоснабжении, мостостроении, морских проектах, строительстве ветроэнергетических объектов.
По различным методам сварки и формовки сварные стальные трубы в основном делятся на прямошовные стальные трубы и спиральношовные стальные трубы. Среди них прямошовные стальные трубы включают контактную сварку.(ВПВ) стальные трубыи продольная сварка под флюсом(LSAW) стальные трубы. Сварные швы стальных труб этого типа представляют собой продольные швы, расположенные прямо вдоль тела трубы. Напротив, в спиральношовных стальных трубах (SSAW) применяется технология непрерывной спиральной формовки и сварки под флюсом, образующая спиральные-шовные швы, наклоненные к поверхности тела трубы.
Хотя оба типа стальных труб производятся с помощью процессов формования листов и сварки и могут отвечать требованиям транспортировки жидкостей и выдерживания структурных нагрузок-, они имеют фундаментальные различия в принципах формирования, распределении сварных швов, производственных процессах, характеристиках механических напряжений, размерных характеристиках и применимых условиях работы. При реальном проектировании и закупке материалов очень важно различать существенные различия между прямым швом и спиральным швом, что помогает избежать неправильного выбора и связанных с этим эксплуатационных рисков.
Основное определение и принципиальные различия
1. Принцип сварки продольного шва.
Сварка прямым швом — это процесс сварки, при котором непрерывный прямой сварной шов формируется вдоль продольного направления стальной трубы. Сырьем для производства прямошовных стальных труб является стальная пластина или полоса фиксированной-ширины. При производстве стальных труб плоскую сталь сгибают и раскатывают в цилиндрические заготовки с помощью нескольких формовочных валков. Два параллельных края стальной полосы выравниваются вдоль продольного направления тела трубы, а затем зазор сваривается и сплавляется с образованием аккуратного продольного прямого шва. Для прямошовных труб среднего и малого диаметра используется высокочастотная сварка сопротивлением (ERW), при которой края стальной полосы нагреваются током высокой-частоты для достижения мгновенной экструзии и плавления без необходимости использования присадочного металла. Для толстостенных прямошовных труб большого диаметра используется продольная дуговая сварка под флюсом (LSAW) с использованием сварочной проволоки и флюса для сварки с проплавлением. Независимо от того, какой процесс используется, сварной шов проходит по всей длине тела трубы.
2. Спиральная сваркаПринцип
Спиральная сварка – это особый процесс изготовления труб, сочетающий в себе наклонную непрерывную формовку и сварку под флюсом. В отличие от прямого изгиба прямошовных стальных труб, стальная полоса подается в формовочное устройство под фиксированным углом и непрерывно раскатывается в цилиндрическую трубную заготовку путем спиральной прокатки, создавая равномерные спиральные зазоры. Затем система сварки под флюсом выполняет непрерывную сварку по спиральной траектории, в конечном итоге образуя гладкий и плотный спиральный сварной шов. Спиральные сварные швы наклонены под определенным углом, а длина сварного шва превышает длину трубы. Основной принцип спиральной сварки заключается в переработке стальной полосы фиксированной-ширины в стальные трубы разного диаметра путем регулирования угла, что обеспечивает производство гибкого диаметра, которого невозможно достичь при сварке прямым швом.
Различия в производственных процессах
1. Процесс сварки прямым швом.
Процесс производства прямошовных труб прост и высокоавтоматизирован. Весь процесс включает в себя размотку рулонов стали, правку, обрезку кромок, правку, продольную сварку, чистовую обработку сварных швов, охлаждение, калибровку, правку и-резку по длине. Прямошовные трубы ERW свариваются с использованием высокочастотного резистивного нагрева, что обеспечивает высокую скорость сварки и высокую эффективность производства. В прямошовных трубах LSAW используется формовка толстых стальных листов и многопроходная дуговая сварка под флюсом со строгим контролем над точностью паза и глубиной провара. Параметры формования линии по производству прямых швов фиксированы, формовка стабильна, а точность размеров высокая. Однако гибкость производства ограничена. Ширина каждой стальной полосы соответствует только одному диаметру трубы, поэтому диапазон производства труб сверх-большого диаметра ограничен шириной стальной полосы.
2. Процесс спиральной сварки.
В процессе спиральной сварки используется непрерывное динамическое формование спирали и двусторонняя-дуговая сварка под флюсом. Технологический процесс включает в себя размотку, правку полосы, прецизионное фрезерование торцевой поверхности, формирование спирали под регулируемым-углом, двустороннюю-дуговую сварку под флюсом как внутри, так и снаружи, полировку сварных швов, циркуляционное охлаждение, коррекцию размеров, летучую-резку и не-неразрушающий контроль сплошных сварных швов. Наиболее заметной особенностью этого процесса является регулируемый угол формовки. Изменяя угол подачи стальной полосы, производители могут производить трубы разного внешнего диаметра из одного и того же сырья, что значительно повышает гибкость производства. Весь производственный процесс является непрерывным и непрерывным и подходит для крупномасштабного-производства труб большого-диаметра и средней-толстой-стенки. Однако к системе формирования спирали и сварки предъявляются высокие требования к согласованию параметров, и необходим точный контроль угла формовки, скорости сварки, тока и напряжения, чтобы избежать смещения сварного шва и деформации формовки.
Структурные различия
1. Характеристики сварочной конструкции
Для прямошовных сварных труб в общей конструкции имеется только один продольный сварной шов с короткой траекторией сварного шва и прямой линией. Микроструктура сварного шва стабильна. Зона термического влияния концентрированная и узкая, а общая структурная однородность тела трубы хорошая. Для спиральношовных труб применяются непрерывные спиральные - сварные швы. По сравнению с прямошовными трубами той же спецификации длина сварного шва больше. Более длинный сварной шов увеличивает общую площадь сварки и теоретически также увеличивает вероятность возникновения существующих дефектов сварки. Однако непрерывный спиральный сварной шов позволяет избежать локальных зазоров в сварных соединениях. Кроме того, спиральный сварной шов обладает характеристиками перекрытия и непрерывности, тем самым повышая общую структурную целостность тела трубы.
Точность размеров и гибкость производства
Сварная труба с прямым швом имеет лучшую точность размеров и качество поверхности. Процесс формовки стабилен, с небольшими допусками по внешнему диаметру, толщине и округлости стенок, гладкими внутренними и внешними стенками и равномерной прямолинейностью. Стандартизированные параметры формования делают прямошовные трубы более подходящими для точной установки и проектов трубопроводов с высокими-соответствующими требованиями. Однако недостатком является низкая гибкость производства, ограниченная шириной стальной полосы, и невозможность гибкого переключения диаметров труб в ходе производственного процесса. Напротив, спиральношовная труба имеет немного меньшую точность размеров, чем труба с прямым швом, с меньшим допуском на эллиптичность, но имеет чрезвычайно высокую производственную гибкость. Регулируя угол спирали, стальная полоса одной спецификации может производить десятки различных диаметров труб, что значительно снижает затраты на пресс-формы и сокращает цикл производства нестандартных труб большого-диаметра.
Технические преимущества и ограничения
1. Преимущества и недостатки сварки прямым швом.
Преимущества прямой шовной сварки заключаются в высокой скорости сварки, высокой эффективности производства, высоком уровне квалификации продукции, равномерном формировании сварного шва, узкой зоне термического влияния и стабильных механических свойствах. В основном он применяется в процессе производства труб среднего-диаметра, тонкостенных-и средних-толстых-стенных труб. Меньшее количество сварных швов может снизить вероятность возникновения дефектов и облегчить комплексный осмотр и техническое обслуживание. Его основные недостатки заключаются в плохой гибкости, ограниченной производственной мощности для больших диаметров и слабой способности рассеивать напряжения. В условиях сверх-высокого давления и изменения нагрузки сварка прямым швом более склонна к разрушению концентрации напряжений.
2. Преимущества и недостатки спиральных сварных швов.
Основные преимущества спиральной сварки заключаются в ее способности гибко регулировать диаметр, превосходных характеристиках рассеивания напряжений, мощных производственных возможностях для трубопроводов-диаметра и высокой структурной безопасности. Спиральные сварные швы эффективно препятствуют распространению трещин и подходят для транспортировки на -расстояния под высоким- давлением. Основными недостатками являются более длительное время сварки, более низкая эффективность производства на одном-станке, более высокий риск появления мелких дефектов при увеличении длины сварного шва и немного более низкая точность размеров.
Различия в промышленном применении
Благодаря своим отличным эксплуатационным характеристикам прямошовные и спиральношовные трубы установили четкие границы применения в промышленном строительстве. Прямошовные сварные трубы широко используются в городском водоснабжении и водоотведении, противопожарных трубопроводах, строительных трубах, транспортировке газа низкого-давления, а также в механическом оборудовании, поддерживающем трубопроводы. Благодаря высокой точности размеров и стабильному качеству сварки, высококачественные прямошовные трубы-ERW и LSAW также подходят для строительства трубопроводов-высокого- давления на короткие расстояния. В то время как спирально-сварные трубы в основном используются для межрегиональных магистральных нефте- и газопроводов, муниципальных водопроводов большого-диаметра, свай морских инженерных труб, ветроэнергетической инфраструктуры и трубопроводов гидравлического давления, которые представляют собой проекты транспортировки на большие-расстояния.
Основное различие между сваркой прямым швом и спиральной сваркой заключается в различных траекториях формирования, схемах распределения сварных швов и т. д. Сварка прямым швом отличается линейными сварными швами, высокой точностью размеров, высокой эффективностью производства и простой структурой и подходит для стандартизированных проектов трубопроводов среднего и малого диаметра и высокой-прецизионной точности. Спиральная сварка использует наклонные спиральные сварные швы и позволяет гибко регулировать диаметр. Он незаменим при строительстве трубопроводов большого-диаметра, больших-расстояний и высокого-напора. Ни один из двух сварочных процессов не имеет абсолютного превосходства или неполноценности. Ценность их применения зависит от реальных инженерных условий, уровней давления, характеристик диаметра труб и бюджета затрат. Благодаря постоянному совершенствованию технологий автоматизации сварки и интеллектуальных технологий обнаружения разрыв в производительности между ними постепенно сокращается. В будущем усовершенствованное и дифференцированное применение технологий сварки прямым швом и спиральной сварки будет способствовать дальнейшему-качественному развитию отрасли производства стальных труб и трубопроводного машиностроения.
