Ocelové trubky jsou důležitou součástí pro přepravu ropy a plynu, komunální strojírenství, chemický průmysl, strojírenský průmysl, energetiku a offshore infrastrukturu.
Podle různých výrobních procesů se průmyslové ocelové trubky dělí hlavně do dvou kategorií: bezešvé ocelové trubky a odporově svařované(ERW) ocelové trubky. Přestože obě tyto trubky mohou splňovat požadavky na přepravu tekutin a konstrukční nosnost-, jejich principy tvarování, výrobní procesy, strukturální charakteristiky, mechanické vlastnosti, rozměrová přesnost a rozsah použití se výrazně liší. Během skutečného nákupu a návrhu potrubí může mít mnoho inženýrů určité nedorozumění ohledně hranic výkonu ocelových trubek ERW a bezešvých ocelových trubek, což může vést k nesprávnému výběru materiálu, potenciálním bezpečnostním rizikům nebo plýtvání náklady.
Bezešvé ocelové trubky se vyrábějí děrováním a válcováním, bez svarů; zatímco ocelové trubky ERW jsou vyráběny ohýbáním ocelových pásů za studena a poté svařovány vysokofrekvenčním-odporem. Zásadní rozdíl ve výrobních postupech vede k výrazným rozdílům v mikrostruktuře, pevnosti v tlaku a stabilitě životnosti. Proto tento článek porovnává tyto dva typy trubek z různých hledisek, aby poskytl rozumný základ pro průmyslovou výrobu a výběr inženýrských materiálů.
Rozdíly v základních definicích a principech formace
1. Princip bezešvých ocelových trubek
Bezešvé ocelové trubky jsou duté ocelové trubky vyrobené kontinuálním procesem tváření za tepla. Během výrobního procesu nevyžadují svařování. Principem výroby jádra je děrování za tepla a kontinuální válcování. Bezešvé trubky jsou tvořeny z masivního ocelového bloku, který je zahřátý na vysokou teplotu, poté proražen, válcován, dimenzován a ochlazen. Za vysokých-plastových podmínek je pevný kulatý ocelový předvalek proražen děrovacím strojem za účelem vytvoření předvalku duté trubky a poté je použito více průchodů válcováním k přesné kontrole tloušťky stěny a vnějšího průměru. Vzhledem k tomu, že během výrobního procesu nedochází k žádným procesům řezání, spojování nebo svařování, tělo trubky si zcela zachovává kontinuální strukturu kovových vláken suroviny. Neexistují žádné strukturální nedostatky, jako jsou svarové švy. Tato charakteristika tedy určuje, že bezešvé ocelové trubky mají vysokou celkovou strukturální integritu a rovnoměrnou nosnost-.
2. Princip svařovaných ocelových trubek ERW
Ocelové trubky ERW jsou typické podélně svařované ocelové trubky, které se vyrábějí vysokofrekvenčním odporovým svařováním. Základním principem je použít jako surovinu ocelové pásy válcované za tepla{2}} a poté pomocí několika tvarovacích válců plynule válcovat ploché ocelové pásy do tvaru válcové duté trubky. Poté, využitím efektu skinu a efektu blízkosti vysokofrekvenčního proudu, se okraje polotovaru trubky rychle zahřejí do plastického stavu. Při mechanickém vytlačovacím účinku tvarovacích válců jsou natavené okraje po zahřátí vytlačeny a tvarovány, čímž se vytvoří těsný podélný svar. Na rozdíl od procesu tváření bezešvých trubek jsou ocelové trubky ERW vyráběny kombinací „tvarování + svařování“, přičemž v těle trubky jsou přítomny svarové švy. Ačkoli moderní technologie vysokofrekvenčního svařování dokáže přiblížit pevnost svaru pevnosti základního materiálu, oblast svaru je stále zónou metalurgické modifikace a její mikrostruktura se od základního materiálu liší. Toto je nejzřetelnější strukturální rozdíl mezi ocelovými trubkami ERW a bezešvými ocelovými trubkami.
Rozdíly ve výrobních procesech
1. Výrobní procesbezešvé ocelové trubky
Výroba bezešvých ocelových trubek je složitý proces. Celý proces zahrnuje kontrolu ocelových předvalků, vysokoteplotní-ohřev, rotační děrování, nepřetržité válcování, rovnání velikosti, chlazení, délkové-řezání, detekci vad a kontrolu hotového výrobku. Nejprve se pevný kulatý ocelový blok zahřeje v ohřívací peci na teplotu vyšší než 1200 stupňů. Účelem toho je umožnit mu mít dostatečnou kapacitu plastické deformace. Potom děrovací stroj prorazí ocelový blok, aby vytvořil dutou trubkovou skořepinu. Dále trubkový plášť vstupuje do válcovací stolice a podstupuje mnohonásobné zmenšení a korekce vnějšího průměru, aby byla zajištěna jednotná tloušťka stěny a splněny požadavky na rozměrovou přesnost. Nakonec se ocelová trubka ochladí, narovná a nařeže na hotové výrobky. Celý proces je založen na válcování za tepla a plastické deformaci bez jakýchkoliv svařovacích postupů. Proto je výrobní cyklus bezešvých ocelových trubek dlouhý, spotřeba energie je vysoká a efektivita výroby je relativně nízká. Tyto nevýhody jsou tedy zjevnější při výrobě velkých-průměrů a tenkostěnných-specifikací bezešvých ocelových trubek.
2. Proces výroby trubek ERW
Trubky ERW jsou vyráběny na kontinuální a efektivní výrobní lince pro ohýbání a svařování za studena. Mezi hlavní procesy patří odvíjení ocelových svitků, zploštění pásového materiálu, ořezávání hran, nepřetržité válcování a tvarování, vysokofrekvenční odporové svařování, odstraňování svarů, chlazení, klížení, rovnání, letmé -řezání a-nedestruktivní testování. Surovinou pro trubky ERW jsou za tepla-válcované ocelové svitky, které lze kontinuálně přivádět a kontinuálně vyrábět. Výrobním krokem jádra je vysokofrekvenční-pevné{8}}svařování, kterým lze dosáhnout svaru bez potřeby svařovacích drátů a tavidla. Charakteristikou celé výrobní linky je její nepřetržitý provoz, krátký výrobní cyklus a vysoká efektivita. Ve srovnání s výrobou bezešvých trubek má proces ERW nižší spotřebu energie, vyšší úroveň automatizace a silnější výrobní kapacitu; produkty jsou však omezeny šířkou materiálu pásu a procesem tvarování a existují určitá omezení při výrobě trubek o ultra-tlustostěnných{12}}trubkách a ultra{13}}velkých{14}}průměrech.
Strukturální a mikroskopické rozdíly
1. Strukturální integrita
Bezešvá ocelová trubka má celkově jednotnou strukturu bez svarů nebo slabých míst v těle trubky. Jeho vnitřní struktura kovových vláken je spojitá a stejnoměrná ve všech směrech a rozložení napětí je konzistentní, když odolává vnitřnímu tlaku a vnějším silám. Rozdíl je v tom, že ocelové trubky ERW mají zřejmé svary. Oblast svaru prochází procesy tavení, rekrystalizace a rychlého ochlazení, což má za následek rozdíly ve struktuře zrna. Proto je strukturální jednotnost ocelových trubek ERW o něco nižší než u bezešvých ocelových trubek a svar je vždy klíčovou kontrolní částí a relativně slabým článkem těla trubky.
2. Rozdíly mezi rozměrovou přesností a kvalitou povrchu
Trubkové materiály ERW mají vyšší rozměrovou přesnost a stabilnější kvalitu povrchu. Protože využívá technologii válcování pásů a přesné dimenzování, tolerance tloušťky stěny, kulatost a přímost materiálů trubek ERW jsou dobře kontrolovány, vnitřní a vnější stěny jsou hladké a rozměrová odchylka je malá. Bezešvé trubky se formují vysokoteplotním děrováním a válcováním a rovnoměrnost tloušťky jejich stěny je snadno ovlivněna teplotou ohřevu a stabilitou válcování. Tolerance tloušťky stěny a drsnost povrchu bezešvých trubek jsou proto relativně vyšší.
Rozdíly v mechanickém výkonu a bezpečnosti
Tolerance tlaku a strukturální stabilita
Bezešvá ocelová trubka má vynikající celkovou odolnost proti tlaku a nárazu. Díky absenci svarových švů lze zcela zabránit běžným svařovacím vadám, jako jsou mikrotrhliny. Za ultra-vysokého tlaku, nízké teploty a intenzivních rázových pracovních podmínek si bezešvá ocelová trubka může stále zachovat stabilní mechanické vlastnosti a je méně pravděpodobné, že se náhle zlomí. Ocelové trubky ERW mohou splnit požadavky na pracovní tlak většiny konvenčních potrubí, ale oblast svaru je citlivější na únavové zatížení a nízké-teploty.
Rozdíly v rozsahu aplikace
1. Aplikace bezešvých ocelových trubek
Bezešvé ocelové trubky se používají především v extrémně náročných pracovních podmínkách. Mezi jejich hlavní scénáře použití například patří vysokotlaké-potrubí kotlů, petrochemické vysokoteplotní a vysokotlaké-potrubí, vysokotlaká-potrubí přepravy zemního plynu, hydraulická potrubí, nízkoteplotní kryogenní inženýrství a vysoká-bezpečnost konstrukce, extrémně vysoká přesnost mechanických výrobních zařízení a vynikající adaptabilita na mechanická výrobní zařízení atd. do extrémních prostředí. Proto jsou v těchto aplikacích preferovány bezešvé ocelové trubky.
2. Aplikace trubek ERW
Trubky ERW jsou široce používány v konvenčních scénářích středního a nízkého tlaku, jako jsou městská vodovodní a drenážní potrubí, potrubí protipožární ochrany, piloty ocelových konstrukcí budov, sekundární přepravní potrubí pro ropu a plyn v obecném průmyslu, přepravní potrubí v lehkém průmyslu a chemickém sektoru, stejně jako obecné mechanické nosné potrubí.
Zásadní rozdíl mezi svařovanými ocelovými trubkami ERW a bezešvými ocelovými trubkami spočívá v jejich zcela odlišných výrobních principech a mechanismech tváření.
Bezešvé ocelové trubky jsou vyráběny procesem děrování a válcování za vysokých{0}}teplot, bez svarů, rovnoměrnou kovovou strukturou, vynikajícími celkovými mechanickými vlastnostmi a silnou přizpůsobivostí extrémním pracovním prostředím. Jejich výrobní náklady jsou však vysoké, účinnost je nízká a tolerance velikosti jsou velké.
Na druhé straně ocelové trubky ERW se vyrábějí tvářením plechových materiálů za studena a vysokofrekvenčním odporovým svařováním. Mají výhody vysoké efektivity výroby, nízkých nákladů, vysoké rozměrové přesnosti a hladkého povrchu. Jejich nevýhodou je však konstrukční rozdíl mezi svarem a základním materiálem.
Při výběru materiálů pro strojírenské aplikace je třeba zvážit skutečný pracovní tlak, teplotní prostředí a rozpočtové náklady a podle toho zvolit vhodný typ materiálu potrubí. Bezešvé ocelové trubky jsou vhodné pro průmyslové scénáře s vysokým tlakem, nízkou teplotou, vysokým rizikem a vysokou spolehlivostí, zatímco ocelové trubky ERW jsou nejekonomičtější a nejúčinnější volbou v konvenční nízko a středotlaké-potrubní dopravě a stavebním inženýrství. S neustálým pokrokem v technologiích svařování a tepelného zpracování se výkonnostní rozdíl mezi vysoce-ocelovými trubkami ERW a bezešvými ocelovými trubkami postupně zmenšuje, což dále podpoří budoucí rozvoj průmyslu výroby ocelových trubek směrem k diverzifikaci a zdokonalování.
