Tērauda caurules ir svarīga sastāvdaļa, ko izmanto naftas un gāzes transportēšanā, komunālajā inženierijā, ķīmiskajā rūpniecībā, mašīnbūves rūpniecībā, enerģētikā un ārzonas infrastruktūrā.
Saskaņā ar dažādiem ražošanas procesiem rūpnieciskās tērauda caurules galvenokārt iedala divās kategorijās: bezšuvju tērauda caurules un pretestības metinātas caurules.(ERW) tērauda caurules. Lai gan abas šīs caurules var atbilst šķidruma transportēšanas un konstrukcijas slodzes{1}}nesuma prasībām, to veidošanas principi, ražošanas procesi, konstrukcijas raksturlielumi, mehāniskās īpašības, izmēru precizitāte un pielietojuma jomas būtiski atšķiras. Faktiskā iepirkuma un cauruļvadu projektēšanas laikā daudziem inženieriem var būt zināms pārpratums par ERW tērauda cauruļu un bezšuvju tērauda cauruļu veiktspējas robežām, kas var izraisīt nepareizu materiālu izvēli, potenciālus drošības apdraudējumus vai izmaksu izšķērdēšanu.
Bezšuvju tērauda caurules tiek ražotas caurumojot un velmējot, bez metināšanas šuvēm; savukārt ERW tērauda caurules tiek izgatavotas, auksti liekot tērauda sloksnes un pēc tam metinātas ar augstas-frekvences pretestību. Būtiskās atšķirības ražošanas procesos rada būtiskas atšķirības mikrostruktūrā, spiedes stiprībā un kalpošanas laika stabilitātē. Tāpēc šajā rakstā šie divi cauruļu veidi tiek salīdzināti no dažādiem aspektiem, lai nodrošinātu saprātīgu pamatu rūpnieciskai ražošanai un inženiertehnisko materiālu izvēlei.
Pamatdefinīciju un veidošanas principu atšķirības
1. Bezšuvju tērauda cauruļu princips
Bezšuvju tērauda caurules ir dobas tērauda caurules, kas izgatavotas nepārtrauktā karstās formēšanas procesā. Ražošanas procesā tiem nav nepieciešama metināšana. Galvenais ražošanas princips ir karstā caurduršana un nepārtraukta velmēšana. Bezšuvju caurules tiek veidotas no cieta tērauda sagataves, kas tiek uzkarsēta līdz augstai temperatūrai, pēc tam caurdurta, velmēta, noteikta izmēra un atdzesēta. Augstas -temperatūras plastmasas apstākļos cietā apaļā tērauda sagatave tiek caurdurta ar caurduršanas mašīnu, veidojot dobu caurules sagatavi, un pēc tam tiek izmantotas vairākas velmēšanas kārtas, lai precīzi kontrolētu sienas biezumu un ārējo diametru. Tā kā ražošanas procesā nenotiek griešanas, savienošanas vai metināšanas procesi, caurules korpuss pilnībā saglabā izejmateriāla nepārtraukto metāla šķiedras struktūru. Nav strukturālu trūkumu, piemēram, metināšanas šuves. Tāpēc šis raksturlielums nosaka, ka bezšuvju tērauda caurulēm ir augsta vispārējā konstrukcijas integritāte un vienmērīga slodzes{8}}nestspēja.
2. ERW metināto tērauda cauruļu princips
ERW tērauda caurules ir tipiskas gareniski metinātas tērauda caurules, kas tiek ražotas, izmantojot augstfrekvences -pretestības metināšanas procesu. Pamatprincips ir izmantot karsti -velmētas tērauda sloksnes kā izejmateriālu un pēc tam izmantot vairākus formēšanas veltņus, lai plakanās tērauda sloksnes nepārtraukti velmētu cilindriskas dobas caurules formā. Pēc tam, izmantojot augstfrekvences strāvas radīto ādas efektu un tuvuma efektu, caurules sagataves malas tiek ātri uzkarsētas līdz plastiskam stāvoklim. Formēšanas veltņu mehāniskās ekstrūzijas efektā kausētās malas pēc karsēšanas tiek izspiestas un veidotas, veidojot stingru garenvirziena metinājumu. Atšķirībā no bezšuvju cauruļu formēšanas procesa, ERW tērauda caurules tiek ražotas, kombinējot "formēšanu + metināšanu", un caurules korpusā ir metināšanas šuves. Lai gan mūsdienu augstfrekvences metināšanas tehnoloģija var padarīt metinājuma stiprumu tuvu pamatmateriāla stiprumam, metināšanas zona joprojām ir metalurģiskas modifikācijas zona, un tās mikrostruktūra atšķiras no pamatmateriāla. Šī ir visredzamākā strukturālā atšķirība starp ERW tērauda caurulēm un bezšuvju tērauda caurulēm.
Ražošanas procesu atšķirības
1. Ražošanas processbezšuvju tērauda caurules
Bezšuvju tērauda cauruļu ražošana ir sarežģīts process. Viss process ietver tērauda sagatavju pārbaudi, sildīšanu augstā{1}}temperatūra, rotācijas caurduršanu, nepārtrauktu velmēšanu, izmēru iztaisnošanu, dzesēšanu, garuma-griešanu, defektu noteikšanu un gatavā produkta pārbaudi. Pirmkārt, cietā apaļā tērauda sagatave tiek uzkarsēta apkures krāsnī līdz virs 1200 grādiem. Tā mērķis ir nodrošināt tai pietiekamu plastiskās deformācijas spēju. Pēc tam caurduršanas iekārta caurdur tērauda sagatavi, veidojot dobu cauruļveida apvalku. Pēc tam cauruļveida apvalks nonāk velmētavā un tiek vairākkārt samazināts un koriģēts ārējais diametrs, lai nodrošinātu vienmērīgu sienas biezumu un atbilstu izmēru precizitātes prasībām. Visbeidzot, tērauda caurule tiek atdzesēta, iztaisnota un sagriezta gatavajos izstrādājumos. Viss process balstās uz karsto velmēšanu un plastisko deformāciju, bez metināšanas procedūrām. Tāpēc bezšuvju tērauda cauruļu ražošanas cikls ir garš, enerģijas patēriņš ir augsts un ražošanas efektivitāte ir salīdzinoši zema. Tādējādi šie trūkumi ir acīmredzamāki, ja tiek ražotas liela{12}diametra un plānas{13}sienu specifikācijas bezšuvju tērauda caurules.
2. ERW cauruļu ražošanas process
ERW caurules tiek ražotas uz nepārtrauktas un efektīvas aukstās locīšanas un metināšanas ražošanas līnijas. Galvenie procesi ietver tērauda spoļu attīšanu, sloksnes materiāla saplacināšanu, malu apgriešanu, nepārtrauktu velmēšanu un formēšanu, augstfrekvences pretestības metināšanu, metināšanas šuvju noņemšanu, dzesēšanu, izmēru noteikšanu, iztaisnošanu, griešanu un nesagraujošu pārbaudi. ERW cauruļu izejmateriāls ir karsti{5}}velmētas tērauda ruļļi, ko var nepārtraukti padot un ražot. Serdes ražošanas posms ir augstas-frekvences cietvielu-metināšana, ar kuru var panākt metināšanas saplūšanu, neizmantojot metināšanas stieples un plūsmas. Visas ražošanas līnijas iezīme ir tās spēja darboties nepārtraukti, īss ražošanas cikls un augsta efektivitāte. Salīdzinot ar bezšuvju cauruļu ražošanu, ERW procesam ir mazāks enerģijas patēriņš, augstāks automatizācijas līmenis un lielāka ražošanas jauda; tomēr izstrādājumus ierobežo sloksnes materiāla platums un formēšanas process, un īpaši{11}}biezu-sienu un īpaši liela{14}diametra cauruļu ražošanai ir noteikti ierobežojumi.
Strukturālās un mikroskopiskās atšķirības
1. Strukturālā integritāte
Bezšuvju tērauda caurulei ir vispārēja viendabīga struktūra bez metinājuma šuvēm vai vājiem punktiem caurules korpusā. Tā iekšējā metāla šķiedras struktūra ir nepārtraukta un vienmērīga visos virzienos, un sprieguma sadalījums ir konsekvents, ja tas iztur iekšējo spiedienu un ārējos spēkus. Atšķirība ir tāda, ka ERW tērauda caurulēm ir acīmredzamas šuves. Metināšanas zonā notiek kušanas, pārkristalizācijas un ātras dzesēšanas procesi, kā rezultātā rodas atšķirības graudu struktūrā. Tāpēc ERW tērauda cauruļu struktūras viendabīgums ir nedaudz zemāks nekā bezšuvju tērauda cauruļu viendabīgums, un metināšana vienmēr ir galvenā pārbaudes daļa un relatīvi vāja caurules korpusa saite.
2. Atšķirības starp izmēru precizitāti un virsmas kvalitāti
ERW cauruļu materiāliem ir augstāka izmēru precizitāte un stabilāka virsmas kvalitāte. Tā kā tajā ir izmantota sloksnes velmēšanas un precīza izmēra noteikšanas tehnoloģija, ERW cauruļu materiālu sienu biezuma pielaide, apaļums un taisnums ir labi kontrolēts, iekšējās un ārējās sienas ir gludas, un izmēru novirze ir neliela. Bezšuvju caurules tiek veidotas augstas-temperatūras štancēšanas un velmēšanas rezultātā, un to sienu biezuma vienmērīgumu viegli ietekmē sildīšanas temperatūra un velmēšanas stabilitāte. Tāpēc bezšuvju cauruļu sienu biezuma pielaide un virsmas raupjums ir salīdzinoši augstāks.
Mehāniskās veiktspējas un drošības atšķirības
Spiediena tolerance un konstrukcijas stabilitāte
Bezšuvju tērauda caurulei ir lieliska vispārējā spiedes un triecienizturība. Tā kā nav metināšanas šuvju, var pilnībā novērst tādus izplatītus metināšanas defektus kā mikroplaisas. Ultra-augsta spiediena, zemas temperatūras un intensīva trieciena darba apstākļos bezšuvju tērauda caurule joprojām var saglabāt stabilas mehāniskās īpašības un ir mazāka iespēja pēkšņi saplīst. ERW tērauda caurules var atbilst vairuma parasto cauruļvadu darba spiediena prasībām, taču metināšanas vieta ir jutīgāka pret noguruma slodzēm un zemas temperatūras ietekmi.
Pielietojuma jomas atšķirības
1. Bezšuvju tērauda cauruļu pielietojumi
Bezšuvju tērauda caurules galvenokārt tiek izmantotas īpaši prasīgos darba apstākļos. Piemēram, to galvenie pielietojuma scenāriji ietver augstspiediena katlu cauruļvadus, naftas ķīmijas augstas-temperatūras un augstspiediena{3}}cauruļvadus, augstspiediena dabasgāzes transportēšanas maģistrāles, hidrauliskās strāvas cauruļvadus, zemas-temperatūras kriogēno konstrukciju inženieriju un augstas{6} lauka ražošanas iekārtas, u.c. kam nepieciešams nulles defektu līmenis un lieliska pielāgošanās spēja ekstremālām vidēm. Tāpēc šajos lietojumos priekšroka tiek dota bezšuvju tērauda caurulēm.
2. ERW cauruļu pielietojums
ERW caurules tiek plaši izmantotas tradicionālajos vidēja un zema spiediena scenārijos, piemēram, pilsētas ūdensapgādes un drenāžas cauruļvados, ugunsdrošības cauruļvados, ēku tērauda konstrukciju cauruļu pāļos, sekundārajos naftas un gāzes transportēšanas cauruļvados vispārējā rūpniecībā, transporta cauruļvados vieglajā rūpniecībā un ķīmiskajā sektorā, kā arī vispārīgos mehāniskos atbalsta cauruļvados.
Būtiskā atšķirība starp ERW metinātajām tērauda caurulēm un bezšuvju tērauda caurulēm slēpjas to pilnīgi atšķirīgajos ražošanas principos un formēšanas mehānismos.
Bezšuvju tērauda caurules tiek ražotas, izmantojot vispārēju augstas -temperatūras štancēšanas un velmēšanas procesu, bez metinājumiem, viendabīgu metāla struktūru, izcilām vispārējām mehāniskajām īpašībām un spēju pielāgoties ekstremālām darba vidēm. Tomēr to ražošanas izmaksas ir augstas, efektivitāte ir zema, un izmēru pielaides ir lielas.
No otras puses, ERW tērauda caurules tiek ražotas, auksti formējot lokšņu materiālus un metinot ar augstfrekvences{0}} pretestību. Tiem ir augsta ražošanas efektivitāte, zemas izmaksas, augsta izmēru precizitāte un gluda virsma. Tomēr to trūkums ir strukturālā atšķirība starp metinājumu un pamatmateriālu.
Izvēloties materiālus inženiertehniskiem lietojumiem, jāņem vērā faktiskais darba spiediens, temperatūras vide un budžeta izmaksas un attiecīgi jāizvēlas piemērotais cauruļu materiāla veids. Bezšuvju tērauda caurules ir piemērotas rūpnieciskiem scenārijiem ar augstu spiedienu, zemu temperatūru, augstu risku un augstu uzticamību, savukārt ERW tērauda caurules ir visekonomiskākā un efektīvākā izvēle parasto zema un vidēja spiediena cauruļvadu transportēšanai un konstrukciju projektēšanai. Nepārtraukti pilnveidojoties metināšanas un termiskās apstrādes tehnoloģijām, veiktspējas atšķirība starp augstas-kvalitatīvās ERW tērauda caurulēm un bezšuvju tērauda caurulēm pakāpeniski samazinās, un tas turpmāk veicinās tērauda cauruļu ražošanas nozares turpmāko attīstību diversifikācijas un uzlabošanas virzienā.
