Короткий ответ
Бесшовные трубы не имеют сварных швов и производятся путем прошивки и прокатки цельной заготовки, что обеспечивает равномерную прочность стенок и делает их лучшим выбором для работы при высоком-давлении и высоких-температурах. Спирально-сварные трубы изготавливаются путем формования стальной пластины в виде спирали и соединения краев сваркой под флюсом, что позволяет получить трубы очень большого диаметра с меньшими затратами. Эти два типа перекрываются в среднем-диапазоне размеров, и выбор зависит от номинального давления, диаметра, стоимости и требований к проверке.
Производственный процесс
Бесшовная труба начинается с твердой цилиндрической заготовки, которую нагревают и прошивают, образуя полую оболочку, а затем подвергают горячей прокатке на оправке для достижения требуемого наружного диаметра и толщины стенки. Многие бесшовные трубы впоследствии подвергаются холодной вытяжке или холодной прокатке для повышения точности размеров и качества поверхности. Поскольку труба изготовлена из цельного куска стали, в ней нет сварного шва, который можно было бы проверить или который мог бы служить слабым местом.
Спирально-сварные трубы производятся методом спиральной дуговой сварки под флюсом. Стальную пластину сначала подготавливают кромку-, затем с помощью серии валков формируют спираль, а примыкающие кромки непрерывно сваривают дуговой сваркой под флюсом под слоем гранулированного флюса. Спиральный шов проходит по всей длине трубы. В этом процессе можно использовать очень широкую пластину и достигать наружных диаметров, значительно превышающих предел бесшовности, при этом толщина стенок контролируется толщиной пластины.
Диапазон размеров и толщины стенок
| Характеристика | Бесшовная труба | Спирально-сварная труба |
|---|---|---|
| Типичный внешний диаметр | От 6 мм до 610 мм на большинстве мельниц. | от 219 мм до 3500 мм и более |
| Толщина стенки | От 1 мм до 60 мм в зависимости от размера | Типично от 5 мм до 40 мм |
| Длина | Одиночный случайный до 12 м | от 6 м до 18 м или по договоренности |
| Сварной шов | Никто | Спиральная сварка под флюсом |
| Руководящие стандарты | АСТМ А106, А333, А519; API 5Л; ЭН 10216 | API 5L, АСТМ А252, А134; ЭН 10217 |
Структурные характеристики
Отсутствие сварного шва придает бесшовным трубам однородные свойства по всей окружности, что важно там, где труба подвергается внутреннему давлению, термоциклированию или усталости. Спирально-сварная труба имеет винтовой сварной шов, расположенный под углом к направлению обруча. Эта геометрия на самом деле в некотором смысле выгодна: сварной шов не совпадает с максимальным окружным напряжением, а угол спирали обеспечивает определенную степень избыточности, которая делает шов менее критичным, чем продольный сварной шов под внутренним давлением. Тем не менее, зона сварного шва остается областью, где наиболее вероятны дефекты, и в нормах проектирования применяется коэффициент эффективности сварного соединения.
Соображения о силе и давлении
При одинаковой марке и толщине стенки бесшовные трубы обычно обеспечивают наивысшую прочность на разрыв и наилучшие усталостные характеристики, поскольку в них нет сварного шва, концентрирующего напряжение. Спиральношовные трубы проектируются с учетом эффективности сварного соединения, обычно от 0,85 до 1,0 в зависимости от стандарта и объема не-разрушающего контроля. Современные трубопроводные трубы SSAW, изготовленные в соответствии с API 5L и прошедшие полную проверку, используются в газопроводах высокого-давления по всему миру, поэтому сварной шов не является ограничением, если труба произведена и испытана должным образом.
Сравнение затрат
Бесшовные трубы того же сорта стоят дороже за тонну, поскольку прошивка, прокатка и чистовая обработка являются энергоемкими, а максимальный размер ограничен диаметром заготовки. Для изготовления спиральношовных труб используется пластина, которая дешевле за тонну, чем заготовка, а процесс является непрерывным и высокопроизводительным. Для больших диаметров решающее значение имеет экономическое преимущество спиральношовных труб. В диапазоне перекрытия примерно от 300 мм до 600 мм выбор обычно делается на основании номинального давления, требований к проверке и графика поставки.
Приложения
Бесшовные трубы предпочтительнее использовать для труб котлов и пароперегревателей, технологических трубопроводов нефтеперерабатывающих заводов, гидравлических цилиндров, приборных линий и любых объектов, где трубы должны выдерживать высокое давление или высокую температуру с максимальной надежностью. Спирально-сварные трубы преобладают в водопроводных магистралях, нефте- и газопроводах большого-диаметра, строительных сваях, опорах мостов и трубчатых сваях, где диаметр велик, а стоимость тонны является определяющим фактором.
Как выбрать
Диаметр менее 300 мм, высокое давление или высокая температура: выбирайте бесшовные.
Диаметр свыше 600 мм: спиральношовная труба обычно является единственным практичным вариантом.
В диапазоне от 300 до 600 мм: сравните номинальное давление, уровень контроля сварных швов и стоимость.
Для эксплуатации,-преобладающей в отношении усталости: отдайте предпочтение бесшовным или сварным трубам с полным неразрушающим контролем.
Для подземных водопроводных или газопроводных магистралей большого диаметра: SSAW с покрытием 3PE или 3LPE является стандартным.
Часто задаваемые вопросы
Вопрос: Является ли бесшовная труба прочнее спиральношовной трубы?
При той же марке и толщине стенки бесшовные трубы не имеют зоны сварки и обычно демонстрируют более высокую прочность на разрыв и усталостную прочность. Современные спиральношовные трубы, прошедшие полный контроль, по-прежнему можно использовать при высоком давлении, поскольку в нормах проектирования учитывается эффективность сварных соединений.
Вопрос: Почему спиральносварные трубы дешевле бесшовных?
Спирально-сварная труба изготавливается из стального листа, который дешевле, чем заготовка, используемая для бесшовной прошивки, а процесс непрерывной формовки и сварки отличается высокой производительностью. Для больших диаметров также используется более эффективный материал.
Вопрос: Каков максимальный диаметр бесшовных труб?
Большинство заводов производят бесшовные трубы с наружным диаметром примерно до 610 мм. Кроме того, используются сварные трубы, поскольку заготовка и прошивное оборудование ограничивают размер бесшовных труб.
Вопрос: Является ли спиральный сварной шов такой же прочной, как основной металл?
При использовании соответствующих сварочных материалов, термообработке и неразрушающем контроле спиральный сварной шов соответствует требованиям к прочности основного металла. В нормах проектирования применяется общий коэффициент эффективности, который зависит от уровня контроля.
Вопрос: Можно ли использовать спиральношовные трубы для газопроводов-высокого давления?
Да. Газопроводы большого-диаметра и высокого-давления обычно строятся из труб SSAW в соответствии с API 5L с автоматическим ультразвуковым и радиографическим контролем.
Вопрос: Как отличить бесшовные и сварные трубы?
Осмотрите поверхность: у бесшовной трубы нет видимого шва, а у спиральношовной трубы виден четкий спиральный валик сварного шва. Ультразвуковой или магнитопорошковый контроль может подтвердить расположение и надежность сварного шва.
