-Стальные трубы, сваренные высокочастотной сваркой, и стальные трубы, сваренные продольной дуговой сваркой под флюсом: сравнительное исследование производственных процессов, производительности и сценариев применения - Знания - Новости

В современном производстве стальных труб широко используются сварные трубы из-за их высокой эффективности производства и гибких технических характеристик. Их обычно делят на два основных типа продукции в зависимости от методов сварки и сырья: стальные трубы, сваренные высокочастотной сваркой, изготовленные из рулонов стали с помощью высокочастотной или контактной сварки, и стальные трубы, сваренные продольной дуговой сваркой под флюсом, изготовленные из стальных листов с помощью процессов формования и сварки под флюсом. Хотя обе трубы являются сварными, между ними существуют существенные различия с точки зрения производственных процессов, эксплуатационных параметров и практического применения.

Целью этой статьи является всестороннее сравнение стальных труб, сваренных высокочастотной сваркой, и стальных труб, сваренных продольной дуговой сваркой под флюсом. Ключевые различия анализируются с точки зрения источников сырья, производственных процессов, характеристик сварных швов, механических характеристик, областей применения, затрат и ограничений. Кроме того, будет объяснено, когда следует отдать приоритет использованию продольных стальных труб, сваренных под флюсом, в инженерных проектах.

Изготавливается из горячекатаных-рулонов стали, которые подвергаются размотке, правке, холодной формовке и сварке. Благодаря использованию непрерывных стальных полос этот тип труб больше подходит для производства труб с более тонкими-стенками и малым-диаметром. Типичная толщина стенки составляет 1–25 мм (или примерно 2–20 мм в некоторых источниках), а диаметр обычно варьируется от 610 до 660 мм.

Изготовлен из горячекатаных-стальных листов. которые подвергаются обжатию кромок, формовке, сварке, расширению и правке. Стальная пластина обеспечивает большую вариабельность толщины и диаметра стенок, включая трубы большого-диаметра и толстостенные-трубы. Толщина стенок может достигать 40 мм и даже выше, а диаметры ограничены шириной стальных пластин, что позволяет использовать трубы большого-диаметра.

Таким образом, для применений, требующих труб большого диаметра или толстостенных-труб, трубы, сваренные продольной дуговой сваркой под флюсом, имеют свои преимущества.

Производственный процесс обычно включает в себя: горяче-катаный рулон → размотку и правку → холодную формовку → соединение сварным швом → калибровку/правку/резку → последующую-обработку, если это необходимо.

Используемый метод сварки – высокочастотная контактная сварка-контактом (HFW/ERW), для которой не требуется присадочный материал. Сварка осуществляется путем нагревания кромок стальной полосы электрическим сопротивлением и приложения давления для соединения кромок. Состав металла шва соответствует основному материалу. После сварки трубу можно подвергать отжигу для уменьшения внутренних напряжений и улучшения механических свойств.

Этот процесс обеспечивает высокоскоростное-непрерывное производство, что делает его пригодным для массового производства стандартизированных труб малого и среднего-размера.

Типичный производственный процесс включает в себя: стальной лист → обжатие кромок → формование с помощью процесса U-O или J-C-O → внутренняя и внешняя сварка под флюсом → расширение/выпрямление → резка → проверка и отделка.

Благодаря двусторонней-сварке и контролируемому погонному теплу сварной шов достигает полного проплавления, высокой плотности и стабильности. Расширение и выпрямление после-сварки обеспечивают однородность диаметра, округлости, толщины стенки и прямолинейности.

По сравнению с высокочастотной-сваркой дуговая сварка под флюсом требует более крупных инвестиций в оборудование, более сложных процессов и более низкой эффективности производства, но обеспечивает превосходную стабильность и более широкую применимость.

С точки зрения погонной энергии, глубины-зоны термического влияния (ЗТВ) и плотности энергии сварки существуют заметные различия:

Высокочастотная-сварка предполагает быстрый нагрев и соединение с неглубоким проникновением тепла. Глубина ЗТВ обычно составляет 0,1–0,3 мм.

При дуговой сварке под флюсом используется высокотемпературная-сварка плавлением с более длительным нагревом, в результате чего образуется более глубокая зона термического влияния (ЗТВ), обычно около 3–5 мм.

Тем не менее, трубы, сваренные продольной дуговой сваркой под флюсом, выигрывают от многопроходной сварки, последующей-обработки и обязательных не-неразрушающих испытаний, что обеспечивает контроль дефектов, снижение остаточных напряжений и повышение механической однородности.

Трубы, сваренные высокочастотной-частотной сваркой, демонстрируют хорошую металлургическую однородность между сварным швом и основным металлом благодаря бесприсадочному-плавлению. При применении отжига после-сварки механические свойства становятся более однородными.

Хотя используется сварочная проволока, качество сварного шва можно точно контролировать. Форма сварного валика имеет хорошую-форму, а процессы после-сварки, такие как расширение и выпрямление, обеспечивают хорошую интеграцию сварного шва с основным материалом, отвечая требованиям прочности и давления.

Трубы, сваренные высокочастотной-частотной сваркой
Изготовленные методом холодной формовки и сварки рулонов, они обеспечивают хорошую точность при работе с трубами малого и среднего диаметра, со средней-до-малой-толщиной стенок. Однако однородность толщины стенки, округлость и прямолинейность могут быть немного хуже по сравнению с трубами, сваренными под флюсом, особенно в высоко-точном машиностроении.

Трубы продольно-дуговой сварки под флюсом
Благодаря высокой точности формования и выпрямления, а также процессам пост-расширения/коррекции он демонстрирует превосходную точность размеров. Это особенно полезно для трубопроводов большого-диаметра, высокого-давления и приложений, требующих плотной посадки и фланцевых соединений.

Благодаря стальному материалу, стабильному процессу сварки и возможности контролировать толщину и диаметр стенки трубы, сваренные продольной дуговой сваркой под флюсом, превосходно работают в трубопроводах высокого-давления, большого-диаметра и толстостенных-трубопроводов. Он идеально подходит для транспортировки нефти, природного газа, воды под высоким-давлением, пара и других сред под высоким-давлением. Он также хорошо работает в суровых условиях, таких как низкие температуры, морские условия и сложные геологические условия.

Трубы, сваренные высокочастотной сваркой, больше подходят для систем среднего- и низкого-давления, а также труб малого и среднего-диаметра. Этот тип труб больше подходит для проектов, чувствительных к стоимости и скорости, таких как муниципальные трубопроводы, общие системы водоснабжения, общая транспортировка жидкостей и промышленные трубопроводы.

В таблице ниже приведены основные различия между двумя типами сварных труб.

Категория	Стальная труба, сваренная высокочастотной сваркой	Продольная стальная труба, сваренная под флюсом
Сырье	Горячекатаный-рулон стальной стали	Горячекатаный-стальной лист
Толщина стены	1–25 мм (обычный 2–20 мм)	До ~40 мм и более
Диапазон диаметров	От малого до среднего (меньше или равно 660 мм)	От среднего до большого (зависит от ширины тарелки)
Метод сварки	Высокочастотная-контактная сварка без присадочного материала	Сварка под флюсом с присадочным материалом
Состав металла сварного шва	То же, что основной металл	Определяется параметрами присадки и сварки
Зона-теплового воздействия	Мелкий (0,1–0,3 мм)	Глубже (3–5 мм), контролируется в ходе процесса
Эффективность производства/стоимость	Высокая эффективность, низкая стоимость	Низкая эффективность, более высокая стоимость
Стабильность размеров	Умеренный	Отличный
Давление	Подходит для низкого и среднего давления.	Подходит для среднего и высокого давления.
Типичные применения	Муниципальное водоснабжение, общий трубопровод, структурное использование	Нефте- и газопроводы, морские установки, системы высокого-давления
Удобство поставок	Широко доступен	Повышенные требования к поставщикам

На основании приведенного выше анализа рекомендуется использовать продольные трубы, сваренные дуговой сваркой под флюсом, в следующих ситуациях:

Например, трубопроводы для нефти, природного газа, пара или химических сред, требующие большого диаметра и толстых стенок.

В том числе в прибрежных, глубоководных-морских условиях, при низких-температурах или в агрессивных средах.

Например, фундаменты мостов, морские платформы, сосуды под давлением, несущие колонны или точные соединения трубопроводов.

Основная инфраструктура работает там, где надежность, безопасность и длительный срок службы имеют решающее значение.

Несмотря на превосходные эксплуатационные характеристики, трубы, сваренные продольной дуговой сваркой под флюсом, также создают проблемы:

• Более высокие затраты на оборудование и производство.
• Более низкая эффективность производства по сравнению с трубами, сваренными высокочастотной сваркой.
• Более длительные сроки поставки специальных размеров.
• Менее экономичная-эффективность для приложений с низким- спросом.

Таким образом, выбор должен основываться на давлении, окружающей среде, требованиях к производительности, бюджете и сроках закупок.

Стальные трубы, сваренные высокочастотной сваркой, и стальные трубы, сваренные продольной дуговой сваркой под флюсом, имеют разные производственные процессы, эксплуатационные характеристики и сценарии применения. Первый вариант идеально подходит для малых и средних диаметров, систем среднего- и низкого-давления, а также проектов,-ориентированных на экономию. Последний обеспечивает непревзойденную производительность при работе с большим-диаметром, высоким-давлением, толстыми-стенками и в суровых условиях, с превосходным качеством сварки и точностью размеров.

Для инженеров-проектировщиков, покупателей и подрядчиков выбор подходящего типа стальных труб требует оценки безопасности, долговечности, экономичности, установки и обслуживания. Когда надежность и конструктивные характеристики имеют первостепенное значение, продольные стальные трубы, сваренные под флюсом, остаются более прочным и заслуживающим доверия выбором.