Țevile de oțel sunt o componentă importantă utilizată în transportul petrolului și gazelor, în inginerie municipală, în industriile chimice, în industria de fabricație mecanică, în inginerie energetică și în infrastructura offshore.
Conform diferitelor procese de fabricație, țevile industriale din oțel sunt împărțite în principal în două categorii: țevi din oțel fără sudură și sudate cu rezistență.(ERW) țevi de oțel. Deși ambele țevi pot îndeplini cerințele de transport al fluidelor și de suport structural-, principiile lor de formare, procesele de producție, caracteristicile structurale, proprietățile mecanice, precizia dimensională și domeniul de aplicare au diferențe semnificative. În timpul achiziției efective și al proiectării conductelor, mulți ingineri pot avea o anumită neînțelegere cu privire la limitele de performanță ale țevilor din oțel ERW și ale țevilor din oțel fără sudură, ceea ce poate duce la selecția necorespunzătoare a materialului, potențiale pericole de siguranță sau risipă de costuri.
Țevile din oțel fără sudură sunt produse prin ștanțare și laminare, fără cusături de sudură; în timp ce țevile de oțel ERW sunt realizate prin îndoirea la rece a benzilor de oțel și apoi sudate cu rezistență la-frecvență înaltă. Diferența fundamentală în procesele de fabricație duce la diferențe semnificative în microstructură, rezistență la compresiune și stabilitatea duratei de viață. Prin urmare, acest articol compară aceste două tipuri de țevi din diferite aspecte pentru a oferi o bază rezonabilă pentru producția industrială și selecția materialelor de inginerie.
Diferențele dintre definițiile de bază și principiile de formare
1. Principiul țevilor din oțel fără sudură
Țevile din oțel fără sudură sunt țevi goale din oțel realizate printr-un proces continuu de formare la cald. Nu necesită sudare în timpul procesului de fabricație. Principiul de bază de fabricație este perforarea la cald și rularea continuă. Țevile fără sudură sunt formate dintr-o țaglă solidă de oțel care este încălzită la o temperatură ridicată, apoi este străpunsă, laminată, dimensionată și răcită. În condițiile plastice cu temperatură înaltă-, țagla solidă din oțel rotund este străpunsă de o mașină de perforat pentru a forma o țeavă goală, iar apoi sunt utilizate mai multe treceri de laminare pentru a controla cu precizie grosimea peretelui și diametrul exterior. Deoarece nu există procese de tăiere, îmbinare sau sudare în timpul procesului de fabricație, corpul țevii păstrează complet structura continuă de fibre metalice a materiei prime. Nu există deficiențe structurale, cum ar fi cusăturile de sudură. Prin urmare, această caracteristică determină că țevile din oțel fără sudură au o integritate structurală generală ridicată și o capacitate uniformă de încărcare-.
2. Principiul țevilor de oțel sudate ERW
Țevile de oțel ERW sunt țevi de oțel sudate longitudinale tipice, care sunt fabricate prin procesul de sudare cu rezistență de înaltă-frecvență. Principiul de bază este să folosiți ca materii prime benzi de oțel laminate la cald-și apoi să folosiți mai multe role de formare pentru a rula continuu benzile plate de oțel în forma unei țevi tubulare cilindrice. Apoi, profitând de efectul de piele și de efectul de proximitate al curentului de înaltă-frecvență, marginile țevii semifabricate sunt încălzite rapid până la o stare plastică. Sub efectul de extrudare mecanică al rolelor de formare, marginile topite după încălzire sunt extrudate și formate, formând o sudură longitudinală strânsă. Spre deosebire de procesul de formare a țevilor fără sudură, țevile de oțel ERW sunt produse printr-o combinație de „formare + sudură”, cu corturi de sudură prezente în corpul țevii. Deși tehnologia modernă de sudare cu frecvență înaltă-poate face ca rezistența sudurii să fie aproape de rezistența materialului de bază, zona de sudare este încă o zonă de modificare metalurgică, iar microstructura sa este diferită de materialul de bază. Aceasta este cea mai evidentă diferență structurală dintre țevile de oțel ERW și țevile de oțel fără sudură.
Diferențele în procesele de producție
1. Procesul de producție alțevi de oțel fără sudură
Producția de țevi din oțel fără sudură este un proces complex. Întregul proces include inspecția țaglelor din oțel, încălzirea la temperatură înaltă-, perforarea rotativă, laminarea continuă, îndreptarea dimensiunilor, răcirea, tăierea-lungimii, detectarea defectelor și inspecția produsului finit. În primul rând, țagla solidă din oțel rotund este încălzită într-un cuptor de încălzire la peste 1200 de grade. Scopul acestui lucru este să îi permită să aibă o capacitate de deformare plastică suficientă. Apoi, mașina de perforat străpunge țagla de oțel pentru a forma o carcasă tubulară goală. Apoi, carcasa tubulară intră în laminor și suferă mai multe reduceri și corecții ale diametrului exterior pentru a asigura grosimea uniformă a peretelui și pentru a îndeplini cerințele de precizie dimensională. În cele din urmă, țeava de oțel este răcită, îndreptată și tăiată în produse finite. Întregul proces se bazează pe laminare la cald și deformare plastică, fără proceduri de sudare. Prin urmare, ciclul de producție al țevilor din oțel fără sudură este lung, consumul de energie este ridicat și eficiența producției este relativ scăzută. Astfel, aceste dezavantaje sunt mai evidente atunci când se produc specificații cu diametru mare-și pereți-subțiri ale țevilor de oțel fără sudură.
2. Procesul de producție al țevilor ERW
Țevile ERW sunt fabricate pe o linie de producție continuă și eficientă de îndoire și sudare la rece. Principalele procese includ derularea bobinelor de oțel, aplatizarea materialului benzii, tăierea marginilor, rularea și formarea continuă, sudarea cu rezistență la-înaltă frecvență, îndepărtarea cordonurilor de sudură, răcirea, dimensionarea, îndreptarea, tăierea-fly-și testarea ne-distructivă. Materia primă pentru țevile ERW sunt bobine de oțel-laminate la cald, care pot fi alimentate și produse continuu. Etapa de producție de bază este sudarea în stare solidă-de înaltă frecvență-, care poate realiza fuziunea prin sudură fără a fi nevoie de fire de sudură și flux. Caracteristica întregii linii de producție este capacitatea sa de a funcționa continuu, ciclu scurt de producție și eficiență ridicată. În comparație cu producția de țevi fără sudură, procesul ERW are un consum mai mic de energie, un nivel mai ridicat de automatizare și o capacitate de producție mai puternică; totuși, produsele sunt limitate de lățimea materialului benzii și de procesul de formare și există anumite limitări în ceea ce privește producția de țevi cu pereți ultra-grosi-și cu diametrul ultra-mare-.
Diferențele structurale și microscopice
1. Integritate structurală
Țeava din oțel fără sudură are o structură generală uniformă, fără suduri sau puncte slabe în corpul țevii. Structura sa internă din fibre metalice este continuă și uniformă în toate direcțiile, iar distribuția tensiunii este consistentă atunci când rezistă presiunii interne și forțelor externe. Diferența este că țevile de oțel ERW au suduri evidente. Zona de sudare suferă procesele de topire, recristalizare și răcire rapidă, rezultând diferențe în structura granulelor. Prin urmare, uniformitatea structurală a țevilor de oțel ERW este puțin mai mică decât cea a țevilor de oțel fără sudură, iar sudura este întotdeauna partea cheie de inspecție și verigă relativ slabă a corpului țevii.
2. Diferențele dintre acuratețea dimensională și calitatea suprafeței
Materialele țevilor ERW au o precizie dimensională mai mare și o calitate mai stabilă a suprafeței. Deoarece adoptă tehnologia de rulare a benzilor și de dimensionare precisă, toleranța la grosimea peretelui, rotunjimea și dreptatea materialelor țevilor ERW sunt bine controlate, pereții interiori și exteriori sunt netezi, iar abaterea dimensională este mică. Țevile fără sudură sunt formate prin ștanțare și rulare la temperatură înaltă-, iar uniformitatea grosimii peretelui lor este ușor afectată de temperatura de încălzire și de stabilitatea la rulare. Prin urmare, toleranța grosimii peretelui și rugozitatea suprafeței țevilor fără sudură sunt relativ mai mari.
Diferențele de performanță mecanică și siguranță
Toleranță la presiune și stabilitate structurală
Țeava din oțel fără sudură are o rezistență generală excelentă la compresiune și impact. Datorită absenței cordonurilor de sudură, defectele obișnuite de sudare, cum ar fi microfisurile, pot fi evitate complet. În condiții de presiune ultra-înaltă, temperatură scăzută și șoc intens, țeava de oțel fără sudură poate menține în continuare proprietăți mecanice stabile și este mai puțin probabil să se rupă brusc. Țevile din oțel ERW pot îndeplini cerințele de presiune de lucru ale majorității conductelor convenționale, dar zona de sudură este mai sensibilă la sarcinile de oboseală și impacturile de temperatură scăzută-.
Diferențele în domeniul de aplicare
1. Aplicații ale țevilor din oțel fără sudură
Țevile din oțel fără sudură sunt utilizate în principal în condiții de lucru extrem de solicitante. De exemplu, principalele lor scenarii de aplicare includ conducte pentru cazane de înaltă presiune, conducte petrochimice de temperatură înaltă și de înaltă presiune, conducte trunchi de transport de gaze naturale de înaltă presiune, conducte de energie hidraulică, inginerie criogenică la temperatură joasă și inginerie mecanică și de înaltă precizie. Aceste echipamente de producție de înaltă precizie, etc. pentru siguranța structurală, necesitând rate zero de defecte și adaptabilitate excelentă la medii extreme. Prin urmare, țevile din oțel fără sudură sunt preferate în aceste aplicații.
2. Aplicarea conductelor ERW
Țevile ERW sunt utilizate pe scară largă în scenarii convenționale de presiune medie și joasă, cum ar fi conducte de alimentare cu apă și drenaj urbane, conducte de protecție împotriva incendiilor, piloți de conducte de construcție din oțel, conducte secundare de transport pentru petrol și gaze în industria generală, conducte de transport în industria ușoară și sectorul chimic, precum și conducte mecanice generale de susținere.
Diferența fundamentală dintre țevile de oțel sudate ERW și țevile de oțel fără sudură constă în principiile lor de fabricație și mecanismele de formare complet diferite.
Țevile din oțel fără sudură sunt produse printr-un proces general de perforare și laminare la temperatură înaltă-, fără suduri, structură metalică uniformă, proprietăți mecanice generale excelente și adaptabilitate puternică la medii de lucru extreme. Cu toate acestea, costurile lor de producție sunt mari, eficiența este scăzută și toleranțele de dimensiune sunt mari.
Pe de altă parte, țevile de oțel ERW sunt fabricate prin formarea la rece a materialelor din tablă și prin sudare cu rezistență de înaltă{0}frecvență. Au avantajele unei eficiențe ridicate de producție, costuri reduse, precizie dimensională ridicată și suprafață netedă. Cu toate acestea, dezavantajul lor este diferența structurală dintre sudură și materialul de bază.
Atunci când selectați materiale pentru aplicații de inginerie, trebuie să luați în considerare presiunea de lucru reală, mediul de temperatură și costul bugetar și să alegeți tipul adecvat de material de țeavă în consecință. Țevile din oțel fără sudură sunt potrivite pentru scenarii industriale cu presiune înaltă, temperatură scăzută, risc ridicat și fiabilitate ridicată, în timp ce țevile din oțel ERW sunt cea mai economică și eficientă alegere în transportul convențional de conducte de joasă și medie{1}}presiune și inginerie structurală. Odată cu dezvoltarea continuă a tehnologiilor de sudare și tratare termică, diferența de performanță dintre țevile de oțel ERW de înaltă-calitate și țevile din oțel fără sudură se restrânge treptat, ceea ce va promova și mai mult dezvoltarea viitoare a industriei de fabricare a țevilor de oțel către diversificare și rafinare.
