Les canonades d'acer són un component important utilitzat en el transport de petroli i gas, enginyeria municipal, indústries químiques, indústries de fabricació mecànica, enginyeria elèctrica i infraestructura offshore.
Segons els diferents processos de fabricació, les canonades d'acer industrials es divideixen principalment en dues categories: canonades d'acer sense soldadura i soldades per resistència.canonades d'acer (ERW).. Tot i que ambdues canonades poden complir els requisits de transport de fluids i de càrrega estructural-, els seus principis de formació, processos de producció, característiques estructurals, propietats mecàniques, precisió dimensional i àmbits d'aplicació tenen diferències significatives. Durant l'adquisició real i el disseny de canonades, molts enginyers poden tenir un cert malentès sobre els límits de rendiment de les canonades d'acer ERW i les canonades d'acer sense soldadura, cosa que pot provocar una selecció incorrecta del material, perills potencials de seguretat o malbaratament de costos.
Les canonades d'acer sense soldadura es produeixen per punxonat i enrotllament, sense costures de soldadura; mentre que les canonades d'acer ERW es fabriquen amb tires d'acer de flexió en fred i després es solden amb una resistència d'alta-freqüència. La diferència fonamental en els processos de fabricació condueix a diferències significatives en la microestructura, la resistència a la compressió i l'estabilitat de la vida útil. Per tant, aquest article compara aquests dos tipus de canonades des de diferents aspectes per proporcionar una base raonable per a la producció industrial i la selecció de materials d'enginyeria.
Les diferències en les definicions bàsiques i els principis de formació
1. El principi de les canonades d'acer sense soldadura
Els tubs d'acer sense soldadura són tubs d'acer buits fets mitjançant un procés continu de conformació en calent. No requereixen soldadura durant el procés de fabricació. El principi bàsic de fabricació és la perforació en calent i el rodatge continu. Les canonades sense soldadura es formen a partir d'una palanca d'acer sòlida que s'escalfa a una temperatura elevada, després es perfora, enrotlla, dimensiona i es refreda. Sota la condició de plàstic d'alta -temperatura, el bitllet d'acer rodó sòlid és perforat per una màquina de perforació per formar un billet de tub buit i, a continuació, s'utilitzen múltiples passades de laminació per controlar amb precisió el gruix de la paret i el diàmetre exterior. Com que no hi ha processos de tall, empalmament o soldadura durant el procés de fabricació, el cos de la canonada conserva completament l'estructura de fibra metàl·lica contínua de la matèria primera. No hi ha debilitats estructurals com ara soldadures. Per tant, aquesta característica determina que les canonades d'acer sense soldadura tinguin una gran integritat estructural general i una capacitat de càrrega uniforme-.
2. El principi de les canonades d'acer soldades ERW
Els tubs d'acer ERW són tubs d'acer soldats longitudinalment típics, que es fabriquen mitjançant el procés de soldadura per resistència d'alta -freqüència. El principi bàsic és utilitzar tires d'acer laminades en calent-com a matèries primeres i, a continuació, utilitzar diversos corrons de conformació per enrotllar contínuament les tires planes d'acer en forma de tub buit cilíndric. Aleshores, aprofitant l'efecte pell i l'efecte de proximitat del corrent d'alta-freqüència, les vores de la canonada en blanc s'escalfen ràpidament fins a un estat plàstic. Sota l'efecte d'extrusió mecànica dels corrons de formació, les vores fusionades després de l'escalfament s'extrudeixen i es formen, formant una soldadura longitudinal ajustada. A diferència del procés de conformació de canonades sense soldadura, les canonades d'acer ERW es produeixen mitjançant una combinació de "formació + soldadura", amb costures de soldadura presents al cos de la canonada. Tot i que la tecnologia moderna de soldadura d'alta-freqüència pot fer que la resistència de la soldadura sigui propera a la resistència del material base, l'àrea de soldadura segueix sent una zona de modificació metal·lúrgica i la seva microestructura és diferent del material base. Aquesta és la diferència estructural més òbvia entre les canonades d'acer ERW i les canonades d'acer sense soldadura.
Diferències en els processos de fabricació
1. El procés de producció decanonades d'acer sense soldadura
La producció de canonades d'acer sense soldadura és un procés complex. Tot el procés inclou la inspecció de palanques d'acer, escalfament a alta-temperatura, perforació rotacional, laminació contínua, redreçament de la mida, refrigeració, tall de longitud-, detecció de defectes i inspecció del producte acabat. Primer, el bitllet d'acer rodó sòlid s'escalfa en un forn de calefacció a més de 1200 graus. L'objectiu d'això és que tingui una capacitat de deformació plàstica suficient. A continuació, la màquina de perforació perfora la palangana d'acer per formar una carcassa tubular buida. A continuació, la carcassa tubular entra al laminador i se sotmet a múltiples reduccions i correccions del diàmetre exterior per garantir un gruix uniforme de la paret i complir els requisits de precisió dimensional. Finalment, el tub d'acer es refreda, es redreça i es talla en productes acabats. Tot el procés es basa en el laminat en calent i la deformació plàstica, sense cap procediment de soldadura. Per tant, el cicle de producció de canonades d'acer sense soldadura és llarg, el consum d'energia és elevat i l'eficiència de producció és relativament baixa. Per tant, aquests inconvenients són més evidents quan es produeixen especificacions de gran-diàmetre i parets-fines de canonades d'acer sense soldadura.
2. El procés de producció de canonades ERW
Les canonades ERW es fabriquen en una línia de producció de soldadura i plegat en fred contínua i eficient. Els processos principals inclouen el desenrotllament de bobines d'acer, l'aplanament del material de la cinta, el retallat de vores, la laminació i el conformat continus, la soldadura per resistència d'alta freqüència, l'eliminació de cordons de soldadura, el refredament, el dimensionament, l'alineació, el tall-mosca i les proves no-destructives. La matèria primera per a les canonades ERW són bobines d'acer-laminades en calent, que es poden alimentar i produir contínuament. El pas bàsic de producció és la soldadura d'estat sòlid-d'alta freqüència-, que pot aconseguir la fusió de soldadura sense necessitat de filferros i flux de soldadura. La característica de tota la línia de producció és la seva capacitat d'operar contínuament, cicle de producció curt i alta eficiència. En comparació amb la producció de canonades sense soldadura, el procés ERW té un consum d'energia més baix, un nivell d'automatització més alt i una capacitat de producció més forta; tanmateix, els productes estan limitats per l'amplada del material de la cinta i el procés de conformació, i hi ha certes limitacions en la producció d'especificacions de canonades de paret ultra{--i de diàmetre ultra{-gran-.
Diferències estructurals i microscòpiques
1. Integritat estructural
La canonada d'acer sense soldadura té una estructura uniforme general sense soldadures ni punts febles al cos de la canonada. La seva estructura interna de fibra metàl·lica és contínua i uniforme en totes direccions, i la distribució de l'esforç és consistent quan suporta la pressió interna i les forces externes. La diferència és que les canonades d'acer ERW tenen soldadures evidents. La zona de soldadura pateix processos de fusió, recristal·lització i refredament ràpid, donant lloc a diferències en l'estructura del gra. Per tant, la uniformitat estructural de les canonades d'acer ERW és lleugerament inferior a la de les canonades d'acer sense soldadura, i la soldadura és sempre la part clau d'inspecció i l'enllaç relativament feble del cos de la canonada.
2. Les diferències entre precisió dimensional i qualitat superficial
Els materials de canonada ERW tenen una precisió dimensional més alta i una qualitat superficial més estable. Com que adopta la tecnologia de laminació de tires i la mida precisa, la tolerància al gruix de la paret, la rodonesa i la rectitud dels materials de canonada ERW estan ben controlades, les parets interiors i exteriors són llises i la desviació dimensional és petita. Les canonades sense costures es formen mitjançant punxonat i laminació a -alta temperatura, i la uniformitat del gruix de la paret es veu fàcilment afectada per la temperatura de calefacció i l'estabilitat de rodament. Per tant, la tolerància al gruix de la paret i la rugositat superficial de les canonades sense costures són relativament més altes.
Diferències de rendiment mecànic i seguretat
Tolerància a la pressió i estabilitat estructural
La canonada d'acer sense soldadura té una excel·lent resistència general a la compressió i als impactes. A causa de l'absència de cordons de soldadura, es poden evitar completament els defectes habituals de la soldadura, com ara les microesquerdes. En condicions de treball d'ultra-alta pressió, baixa temperatura i xoc intens, la canonada d'acer sense soldadura encara pot mantenir propietats mecàniques estables i és menys probable que es fracturi sobtadament. Les canonades d'acer ERW poden complir els requisits de pressió de treball de la majoria de canonades convencionals, però l'àrea de soldadura és més sensible a les càrregues de fatiga i als impactes de baixa-temperatura.
Diferències en l'àmbit d'aplicació
1. Aplicacions de canonades d'acer sense soldadura
Les canonades d'acer sense soldadura s'utilitzen principalment en condicions de treball extremadament exigents. Per exemple, els seus principals escenaris d'aplicació inclouen canonades de calderes d'alta-pressió, canonades petroquímiques d'alta{-temperatura i alta-pressió, línies troncals de transport de gas natural d'alta-pressió, canonades d'energia hidràulica, enginyeria criogènica de baixa-temperatura i requisits d'alta{{6}fabricació de camp, etc. per a la seguretat estructural, que requereix una taxa de defectes zero i una excel·lent adaptabilitat a entorns extrems. Per tant, les canonades d'acer sense soldadura són preferides en aquestes aplicacions.
2. L'aplicació de canonades ERW
Les canonades ERW s'utilitzen àmpliament en escenaris convencionals de mitjana i baixa pressió, com ara canonades de subministrament d'aigua i drenatge urbà, canonades de protecció contra incendis, piles de canonades d'estructura d'acer de construcció, canonades de transport secundari de petroli i gas a la indústria general, canonades de transport a la indústria lleugera i el sector químic, així com canonades mecàniques generals de suport.
La diferència fonamental entre les canonades d'acer soldades ERW i les canonades d'acer sense soldadura rau en els seus principis de fabricació i mecanismes de formació completament diferents.
Les canonades d'acer sense soldadura es produeixen mitjançant un procés general de punxonat i laminació a -alta temperatura, sense soldadures, estructura metàl·lica uniforme, excel·lents propietats mecàniques globals i una gran adaptabilitat a entorns de treball extrems. Tanmateix, els seus costos de producció són elevats, l'eficiència és baixa i les toleràncies de mida són grans.
D'altra banda, les canonades d'acer ERW es fabriquen mitjançant la conformació en fred de materials de xapa i la soldadura per resistència d'alta{0}}freqüència. Tenen els avantatges d'una alta eficiència de producció, baix cost, alta precisió dimensional i superfície llisa. Tanmateix, el seu desavantatge és la diferència estructural entre la soldadura i el material base.
A l'hora de seleccionar materials per a aplicacions d'enginyeria, cal tenir en compte la pressió de treball real, l'entorn de temperatura i el cost pressupostari, i triar el tipus de material de canonada adequat en conseqüència. Les canonades d'acer sense soldadura són adequades per a escenaris industrials amb alta pressió, baixa temperatura, alt risc i alta fiabilitat, mentre que les canonades d'acer ERW són l'opció més econòmica i eficient en el transport convencional de canonades de baixa i mitjana pressió i l'enginyeria estructural. Amb l'avenç continu de les tecnologies de soldadura i tractament tèrmic, la bretxa de rendiment entre les canonades d'acer ERW d'alta -qualitat i les canonades d'acer sense soldadura s'està reduint gradualment, cosa que promourà encara més el desenvolupament futur de la indústria de fabricació de tubs d'acer cap a la diversificació i el perfeccionament.
