Стальные трубы являются важным компонентом, используемым в транспортировке нефти и газа, коммунальном строительстве, химической промышленности, машиностроении, энергетике и морской инфраструктуре.
В соответствии с различными производственными процессами промышленные стальные трубы в основном делятся на две категории: бесшовные стальные трубы и сварные контактной сваркой.(ВПВ) стальные трубы. Хотя обе эти трубы могут отвечать требованиям транспортировки жидкости и несущей нагрузки-, их принципы формирования, производственные процессы, структурные характеристики, механические свойства, точность размеров и области применения имеют существенные различия. Во время фактических закупок и проектирования трубопроводов у многих инженеров может возникнуть определенное непонимание границ характеристик стальных труб ERW и бесшовных стальных труб, что может привести к неправильному выбору материала, потенциальным угрозам безопасности или напрасным затратам.
Трубы стальные бесшовные производятся методом штамповки и прокатки, без сварных швов; в то время как стальные трубы ERW изготавливаются путем холодной гибки стальных полос, а затем свариваются высокочастотной сваркой. Принципиальное различие в производственных процессах приводит к существенным различиям в микроструктуре, прочности на сжатие и стабильности срока службы. Поэтому в этой статье эти два типа труб сравниваются с разных аспектов, чтобы обеспечить разумную основу для промышленного производства и выбора конструкционных материалов.
Различия в основных определениях и принципах формирования
1. Принцип бесшовных стальных труб.
Бесшовные стальные трубы — это полые стальные трубы, изготовленные методом непрерывной горячей формовки. В процессе производства они не требуют сварки. Основным принципом производства является горячая прошивка и непрерывная прокатка. Бесшовные трубы изготавливаются из твердой стальной заготовки, которую нагревают до высокой температуры, затем прошивают, прокатывают, калибруют и охлаждают. В условиях высокотемпературного пластического состояния сплошная круглая стальная заготовка прокалывается прошивным станком для формирования полой трубной заготовки, а затем используется несколько проходов прокатки для точного контроля толщины стенки и наружного диаметра. Поскольку в процессе производства не используются процессы резки, сращивания или сварки, тело трубы полностью сохраняет структуру непрерывного металлического волокна сырья. Конструктивных недостатков, таких как сварные швы, нет. Таким образом, эта характеристика определяет, что бесшовные стальные трубы имеют высокую общую структурную целостность и равномерную -несущую способность.
2. Принцип сварных стальных труб ERW.
Стальные трубы ERW — это типичные прямошовные стальные трубы, которые изготавливаются методом высокочастотной сварки. Основной принцип заключается в использовании горячекатаных стальных полос-в качестве сырья, а затем с помощью нескольких формовочных валков для непрерывной прокатки плоских стальных полос в форме цилиндрической полой трубы. Затем, воспользовавшись скин-эффектом и эффектом близости тока высокой-частоты, края заготовки трубы быстро нагреваются до пластического состояния. Под действием механического экструзии формующих роликов сплавленные кромки после нагрева выдавливаются и формируются, образуя плотный продольный сварной шов. В отличие от процесса формования бесшовных труб, стальные трубы ERW производятся путем сочетания «формовки + сварки» со сварными швами, присутствующими в теле трубы. Хотя современные-технологии высокочастотной сварки позволяют добиться прочности сварного шва, близкой к прочности основного материала, область сварного шва по-прежнему остается зоной металлургической модификации, и ее микроструктура отличается от основного материала. Это наиболее очевидное структурное различие между стальными трубами ERW и бесшовными стальными трубами.
Различия в производственных процессах
1. Производственный процессбесшовные стальные трубы
Производство бесшовных стальных труб – сложный процесс. Весь процесс включает проверку стальных заготовок, высоко-нагрев, ротационную прошивку, непрерывную прокатку, правку по размеру, охлаждение, резку по длине-, обнаружение дефектов и проверку готовой продукции. Сначала твердую круглую стальную заготовку нагревают в нагревательной печи до температуры выше 1200 градусов. Целью этого является придание ему достаточной способности к пластической деформации. Затем прошивной станок протыкает стальную заготовку, образуя полую трубчатую оболочку. Затем трубчатая оболочка поступает в прокатный стан и подвергается многократному обжатию и корректировке внешнего диаметра, чтобы обеспечить равномерную толщину стенок и соответствие требованиям точности размеров. Наконец, стальную трубу охлаждают, выпрямляют и разрезают на готовую продукцию. Весь процесс основан на горячей прокатке и пластической деформации без каких-либо сварочных процедур. Таким образом, цикл производства бесшовных стальных труб длительный, энергопотребление высокое, а эффективность производства относительно низкая. Таким образом, эти недостатки более очевидны при производстве бесшовных стальных труб большого-диаметра и тонкостенных-труб.
2. Процесс производства труб ВПВ
Трубы ERW производятся на непрерывной и эффективной производственной линии холодной гибки и сварки. Основные процессы включают размотку рулонов стали, правку полосового материала, обрезку кромок, непрерывную прокатку и формовку, высокочастотную контактную сварку, удаление сварных швов, охлаждение, калибровку, выпрямление, резку-на лету и не-неразрушающий контроль. Сырьем для труб ERW являются рулоны горячекатаной-стальной стали, которые можно непрерывно подавать и производить. Основным этапом производства является высокочастотная-твердофазная-сварка, позволяющая добиться плавления сварного шва без необходимости использования сварочной проволоки и флюса. Характеристикой всей производственной линии является ее способность работать непрерывно, короткий производственный цикл и высокая эффективность. По сравнению с производством бесшовных труб процесс ERW имеет более низкое энергопотребление, более высокий уровень автоматизации и большую производственную мощность; однако продукция ограничена шириной полосового материала и процессом формования, а также существуют определенные ограничения на производство труб сверх-толстых-стенок и труб сверх-большого-диаметра.
Структурные и микроскопические различия
1. Структурная целостность
Бесшовные стальные трубы имеют в целом однородную структуру, без сварных швов и слабых мест в теле трубы. Его внутренняя структура из металлического волокна непрерывна и однородна во всех направлениях, а распределение напряжений является постоянным, когда оно выдерживает внутреннее давление и внешние силы. Разница в том, что стальные трубы ERW имеют явные сварные швы. В зоне сварного шва происходят процессы плавления, рекристаллизации и быстрого охлаждения, что приводит к различиям в зеренной структуре. Таким образом, структурная однородность стальных труб ERW немного ниже, чем у бесшовных стальных труб, а сварной шов всегда является ключевой контролируемой частью и относительно слабым звеном тела трубы.
2. Различия между точностью размеров и качеством поверхности
Материалы труб ERW имеют более высокую точность размеров и более стабильное качество поверхности. Поскольку он использует технологию прокатки полосы и точную калибровку, допуск на толщину стенки, округлость и прямолинейность материалов труб ERW хорошо контролируются, внутренние и внешние стенки гладкие, а отклонение размеров невелико. Бесшовные трубы изготавливаются путем -штамповки и прокатки при высоких температурах, а на однородность толщины их стенок легко влияют температура нагрева и стабильность прокатки. Поэтому допуск на толщину стенки и шероховатость поверхности бесшовных труб относительно выше.
Механические характеристики и различия в безопасности
Допуск давления и структурная стабильность
Бесшовные стальные трубы обладают превосходной общей стойкостью к сжатию и ударам. Благодаря отсутствию сварных швов можно полностью избежать распространенных дефектов сварки, таких как микротрещины. В условиях сверх-высокого давления, низкой температуры и интенсивных ударных нагрузок бесшовные стальные трубы могут сохранять стабильные механические свойства и с меньшей вероятностью могут внезапно сломаться. Стальные трубы ERW могут соответствовать требованиям к рабочему давлению большинства обычных трубопроводов, но область сварного шва более чувствительна к усталостным нагрузкам и воздействиям низких-температур.
Различия в области применения
1. Применение бесшовных стальных труб.
Бесшовные стальные трубы в основном используются в чрезвычайно тяжелых условиях труда. Например, их основные сценарии применения включают в себя трубопроводы котлов высокого-давления, нефтехимические трубопроводы высокой-температуры и высокого{3}}давления, магистральные трубопроводы транспортировки природного газа высокого-давления, трубопроводы гидравлической энергии, низко-криогенную технику и высокоточное механическое производственное оборудование и т. д. В этих областях предъявляются чрезвычайно высокие требования к структурной безопасности, что требует отсутствия дефектов и превосходной адаптируемости к экстремальным условиям. среды. Поэтому в этих целях предпочтительны бесшовные стальные трубы.
2. Применение труб ВПВ.
Трубы ERW широко используются в обычных сценариях среднего и низкого давления, таких как городские водопроводные и дренажные трубопроводы, противопожарные трубопроводы, сваи труб стальных конструкций зданий, вторичные транспортные трубопроводы для нефти и газа в общей промышленности, транспортные трубопроводы в легкой промышленности и химическом секторе, а также общие механические вспомогательные трубопроводы.
Фундаментальное различие между сварными стальными трубами ERW и бесшовными стальными трубами заключается в совершенно разных принципах производства и механизмах формования.
Бесшовные стальные трубы производятся методом общей-штамповки и прокатки при высоких температурах. Они не имеют сварных швов, имеют однородную структуру металла, превосходные общие механические свойства и высокую адаптируемость к экстремальным рабочим условиям. Однако себестоимость их производства высока, эффективность низкая, а допуски на размеры велики.
С другой стороны, стальные трубы ERW производятся путем холодной штамповки листового материала и высокочастотной контактной сварки. Их преимущества заключаются в высокой эффективности производства, низкой стоимости, высокой точности размеров и гладкой поверхности. Однако их недостатком является структурное отличие сварного шва от основного материала.
При выборе материалов для инженерных применений следует учитывать фактическое рабочее давление, температуру окружающей среды и бюджетные затраты и соответственно выбирать подходящий тип материала труб. Бесшовные стальные трубы подходят для промышленных условий с высоким давлением, низкой температурой, высоким риском и высокой надежностью, в то время как стальные трубы ERW являются наиболее экономичным и эффективным выбором для традиционной трубопроводной транспортировки-давления и проектирования конструкций. Благодаря постоянному совершенствованию технологий сварки и термообработки разрыв в характеристиках между высококачественными-стальными трубами ERW и бесшовными стальными трубами постепенно сокращается, что будет способствовать дальнейшему развитию промышленности по производству стальных труб в направлении диверсификации и усовершенствования.
