Svařované ocelové trubky jsou nepostradatelnými materiály v moderní průmyslové infrastruktuře, široce používané mimo jiné v přepravě ropy a plynu, městských vodních projektech, mostním inženýrství, námořních projektech a výstavbě větrných elektráren.
Podle různých metod svařování a tváření se svařované ocelové trubky dělí hlavně na ocelové trubky svařované rovným švem a spirálově svařované ocelové trubky. Mezi nimi ocelové trubky svařované rovným švem zahrnují odporové svařování(ERW) ocelové trubkya podélné svařování pod tavidlem(LSAW) ocelové trubky. Svary tohoto typu ocelové trubky jsou podélné svary, které jsou rovné podél těla trubky. Naproti tomu spirálově svařované ocelové trubky (SSAW) využívají technologii kontinuálního spirálového tvarování a svařování pod tavidlem, vytvářející spirálovité svary -, které jsou na povrchu těla trubky nakloněny.
Ačkoli jsou oba typy ocelových trubek vyráběny tvářením plechů a svařováním a mohou splňovat požadavky na přepravu tekutin a nosnost konstrukce, mají zásadní rozdíly v principech tváření, distribuci svarů, výrobních procesech, charakteristikách mechanického namáhání, velikosti a použitelných pracovních podmínkách. Při samotném strojírenství a nákupu materiálu je velmi důležité rozlišovat zásadní rozdíly mezi přímým švovým svarem a spirálovým svarem, což pomáhá vyhnout se nesprávnému výběru a z toho vyplývajícím provozním rizikům.
Základní definice a rozdíly v principech formování
1. Princip podélného švového svařování
Přímý svarový šev se týká svařovacího procesu, kde se podél podélného směru ocelové trubky vytvoří souvislý přímý svarový šev. Surovinou pro ocelové trubky s rovným švem je ocelový plech s pevnou šířkou{1}} nebo ocelový pás. Při výrobě ocelových trubek je plochá ocel ohýbána a válcována do válcových trubkových polotovarů pomocí více tvářecích válců. Dva rovnoběžné okraje ocelového pásu jsou vyrovnány v podélném směru tělesa trubky a poté je mezera svařena a tavena, aby vytvořila úhledný podélný přímý šev. U trubek se středním a malým průměrem s rovným švem se používá vysokofrekvenční odporové svařování (ERW), kde se okraje ocelového pásu ohřívají vysokofrekvenčním proudem, aby se dosáhlo okamžitého vytlačování a roztavení, bez potřeby přídavného kovu. Pro tlustostěnné trubky s rovným švem o velkém průměru- se používá svařování podélným pod tavidlem (LSAW) s použitím svařovacího drátu a tavidla pro penetrační svařování. Bez ohledu na použitý proces se svarový šev rozprostírá po celé délce těla trubky.
2. Spirálové svařováníPrincip
Spirálové svařování je speciální proces výroby trubek, který kombinuje šikmé kontinuální tváření a svařování pod tavidlem. Na rozdíl od přímého ohýbání ocelových trubek s rovným švem je ocelový pás přiváděn do tvářecího zařízení pod pevným úhlem a je kontinuálně válcován do válcového trubkového polotovaru prostřednictvím spirálového válcování, čímž se vytvářejí stejnoměrné spirálové mezery. Následně systém svařování pod tavidlem provádí kontinuální svařování podél spirálové dráhy, čímž nakonec vytvoří hladký a hustý spirálový svar. Spirálové svary jsou skloněny pod určitým úhlem a délka svaru přesahuje délku trubky. Základním principem spirálového svařování je zpracování ocelového pásu s pevnou šířkou- na ocelové trubky různých průměrů nastavením úhlu, čímž se dosáhne výroby flexibilního průměru, kterého nelze dosáhnout přímým švovým svařováním.
Rozdíly ve výrobních procesech
1. Proces svařování rovným švem
Výrobní proces trubek s rovným švem je jednoduchý a vysoce automatizovaný. Celý proces zahrnuje odvíjení ocelových svitků, zploštění, ořezávání hran, rovnání, podélné svařování svarů, dokončování svarů, chlazení, klížení, rovnání a délkové-řezání. Trubky ERW s rovným švem jsou svařovány pomocí vysokofrekvenčního odporového ohřevu, který se vyznačuje vysokou rychlostí svařování a vysokou efektivitou výroby. Trubky s rovným švem LSAW využívají tváření tlustých ocelových plechů a vícenásobné průchody svařováním pod tavidlem s přísnou kontrolou přesnosti štěrbiny a hloubky průniku. Parametry tvarování linky na výrobu rovných švů jsou pevné, tvarování je stabilní a rozměrová přesnost je vysoká. Jeho výrobní flexibilita je však omezená. Každá šířka ocelového pásu odpovídá pouze jednomu průměru trubky, takže výrobní sortiment trubek s ultra-velkým průměrem je omezen šířkou ocelového pásu.
2. Proces spirálového svařování
Proces spirálového svařování využívá kontinuální dynamické spirálové tvarování a oboustranné svařování pod tavidlem-. Jeho procesní tok zahrnuje odvíjení, rovnání pásů, přesné čelní frézování, nastavitelné-úhlové spirálové tvarování, oboustranné-svařování pod tavidlem na vnitřní i vnější straně, leštění svarových švů, cirkulační chlazení, korekci velikosti,-řezání a nedestruktivní testování úplného svarového švu-. Nejvýraznějším rysem tohoto procesu je nastavitelný úhel tvarování. Změnou úhlu podávání ocelového pásu mohou výrobci vyrábět trubky s různými vnějšími průměry za použití stejné suroviny, což výrazně zvyšuje flexibilitu výroby. Celý výrobní proces je nepřetržitý a nepřerušovaný, vhodný pro-výrobu velkých-průměrů a středních-tlouštěk-trubek. Systém spirálového tváření a svařování má však vysoké požadavky na přizpůsobení parametrů a je nutné přesné řízení úhlu tváření, rychlosti svařování, proudu a napětí, aby se zabránilo přesazení svaru a deformaci tváření.
Strukturální rozdíly
1. Charakteristika svařovací konstrukce
U trubek s přímým svarem je v celkové konstrukci pouze jeden podélný svar s krátkou dráhou svaru a rovnou linií. Mikrostruktura svaru je stabilní. Tepelně ovlivněná zóna je koncentrovaná a úzká a celková strukturální jednotnost těla trubky je dobrá. U spirálově svařovaných trubek se používají průběžné spirálové-tvarované svary. Ve srovnání s trubkami s rovným svarem stejné specifikace je délka svaru delší. Delší svarový šev zvětšuje celkovou plochu svařování a teoreticky také zvyšuje možnost existujících vad svařování. Souvislý spirálový svar však zabraňuje vzniku lokálních mezer ve svarových spojích. Kromě toho má spirálový svar vlastnosti překrývání a kontinuity, čímž se zvyšuje celková strukturální integrita těla trubky.
Přesnost rozměrů a flexibilita výroby
Trubka s přímým švem má lepší rozměrovou přesnost a kvalitu povrchu. Proces tváření je stabilní, s malými tolerancemi pro vnější průměr, tloušťku a zaoblení stěny, hladké vnitřní a vnější stěny a rovnoměrnou přímost. Díky standardizovaným parametrům tvarování je trubka s přímým švem vhodnější pro přesnou instalaci a projekty potrubí s vysokými-požadavky. Nevýhodou je však malá flexibilita výroby, omezená šířkou ocelového pásu a nelze ji flexibilně měnit v průměrech trubek během výrobního procesu. Naproti tomu spirálově svařovaná trubka má mírně nižší rozměrovou přesnost než trubka s přímým švem, s menší tolerancí elipticity, ale má extrémně vysokou výrobní flexibilitu. Úpravou úhlu spirály lze z jediné specifikace ocelového pásu vyrobit desítky různých specifikací průměrů trubek, čímž se výrazně sníží náklady na formy a zkrátí se výrobní cyklus u vlastních trubek velkých-průměrů.
Technické výhody a omezení
1. Výhody a nevýhody přímého švového svařování
Přímé švové svařování má výhody vysoké rychlosti svařování, vysoké efektivity výroby, vysoké kvalifikace produktu, pravidelné tvorby svaru, úzké tepelně ovlivněné zóny a stabilních mechanických vlastností. Používá se hlavně ve výrobním procesu trubek středních-průměrů, tenkostěnných-a středně{3}}tlustostěnných-materiálů. Méně svarů může snížit pravděpodobnost výskytu defektů a usnadnit komplexní kontrolu a údržbu. Jeho hlavní nevýhody spočívají ve špatné flexibilitě, omezené výrobní kapacitě pro velké průměry a slabé schopnosti rozptylovat napětí. Při extrémně-vysokém tlaku a změně zatížení je svařování s přímým švem náchylnější k selhání koncentrace napětí.
2. Výhody a nevýhody spirálových svarů
Hlavní výhody spirálového svařování spočívají v jeho schopnosti flexibilně upravovat průměr, vynikajícím výkonu rozptylu napětí, vysoké výrobní kapacitě pro potrubí velkých-průměrů a vysoké konstrukční bezpečnosti. Spirálové svary mohou účinně bránit šíření trhlin a jsou vhodné pro přepravu vysokým tlakem na dlouhé -vzdálenosti-. Hlavními nevýhodami jsou delší doba svařování, nižší efektivita výroby na jednom-stroji, vyšší riziko drobných vad s rostoucí délkou svaru a mírně nižší rozměrová přesnost.
Rozdíly v průmyslové aplikaci
Vzhledem k jejich odlišným výkonnostním charakteristikám si trubky s přímým švem a spirálově svařované trubky stanovily jasné hranice použití v průmyslovém inženýrství. Trubky svařované s rovným švem jsou široce používány v městských vodovodech a kanalizacích, protipožárních potrubích, stavebních konstrukčních hromadách potrubí, nízkotlaké-dopravě plynu a v potrubních rozvodech pro mechanická zařízení. Díky vysoké rozměrové přesnosti a stabilní kvalitě svařování jsou vysoce-trubky ERW a LSAW s rovným švem také vhodné pro projekty vysokotlakých potrubí na krátké-vzdálenosti-. Zatímco spirálově svařované trubky se používají hlavně pro cross-regionální ropovody a plynovody, obecní velkoprůměrové-vodovodní potrubí, lodní hromady, infrastrukturu větrných elektráren a hydraulická tlaková potrubí, což jsou projekty dálkové dopravy.
Hlavní rozdíl mezi svařováním s rovným švem a svařováním ve spirále spočívá v různých trajektoriích tvarování, vzorech rozložení svarů atd. Svařování s přímým švem se vyznačuje lineárními svary, vysokou rozměrovou přesností, vysokou efektivitou výroby a jednoduchou strukturou a je vhodné pro normalizované projekty potrubí se středním až malým průměrem a vysokou-přesností. Spirálové svařování využívá šikmé spirálové svary a lze flexibilně upravovat průměr. Je nepostradatelný při stavbě velkých-průměrových, dálkových-a vysokotlakých-potrubí. Žádný ze dvou svařovacích procesů nemá absolutní nadřazenost nebo podřadnost. Jejich aplikační hodnota závisí na skutečných technických podmínkách, úrovních tlaku, specifikacích průměru potrubí a rozpočtech nákladů. S neustálým vylepšováním automatizace svařování a inteligentních detekčních technologií se výkonnostní rozdíl mezi těmito dvěma postupně zmenšuje. V budoucnu bude rafinované a diferencované použití technologií přímého švového a spirálního svařování dále podporovat-vývoj vysoké kvality v průmyslu výroby ocelových trubek a inženýrství potrubí.
