Челичне цеви су важна компонента која се користи у транспорту нафте и гаса, комуналном инжењерингу, хемијској индустрији, машинској производњи, електроенергетици и инфраструктури на мору.
Према различитим производним процесима, индустријске челичне цеви се углавном деле у две категорије: бешавне челичне цеви и отпорно заварене(ЕРВ) челичне цеви. Иако обе ове цеви могу да испуне захтеве транспорта течности и структуралног оптерећења-носивости, њихови принципи формирања, производни процеси, структурне карактеристике, механичка својства, тачност димензија и обим примене имају значајне разлике. Током стварне набавке и пројектовања цевовода, многи инжењери могу имати одређено неразумевање у вези са границама перформанси ЕРВ челичних цеви и бешавних челичних цеви, што може довести до неправилног одабира материјала, потенцијалних безбедносних опасности или губитка трошкова.
Бешавне челичне цеви се производе пробијањем и ваљањем, без шавова за заваривање; док се ЕРВ челичне цеви праве челичним тракама на хладно савијање, а затим се заварују високо{0}}отпорношћу на фреквенцију. Основна разлика у производним процесима доводи до значајних разлика у микроструктури, чврстоћи на притисак и стабилности радног века. Стога, овај чланак упоређује ове две врсте цеви са различитих аспеката како би пружио разумну основу за индустријску производњу и избор инжењерског материјала.
Разлике у основним дефиницијама и принципима формирања
1. Принцип бешавних челичних цеви
Бешавне челичне цеви су шупље челичне цеви направљене кроз континуирани процес врућег обликовања. Не захтевају заваривање током процеса производње. Основни принцип производње је вруће пробијање и континуирано ваљање. Бешавне цеви се формирају од чврсте челичне гредице која се загрева на високу температуру, затим буши, ваља, димензионира и хлади. У условима пластике високе{4}}температуре, чврста округла челична гредица се буши машином за пирсинг да би се формирала шупља цев, а затим се више пута ваљање користи за прецизну контролу дебљине зида и спољашњег пречника. Пошто током процеса производње нема процеса сечења, спајања или заваривања, тело цеви у потпуности задржава континуирану структуру металних влакана сировог материјала. Нема структуралних слабости као што су заварени шавови. Према томе, ова карактеристика одређује да бешавне челичне цеви имају висок укупни структурални интегритет и уједначену носивост-носивости.
2. Принцип ЕРВ заварених челичних цеви
ЕРВ челичне цеви су типичне уздужно заварене челичне цеви, које се производе поступком отпорног заваривања високе{0}}фреквенције. Основни принцип је употреба вруће-ваљаних челичних трака као сировина, а затим употреба вишеструких ваљака за формирање за континуирано ваљање равних челичних трака у облику цилиндричне шупље цеви. Затим, коришћењем ефекта коже и ефекта близине високофреквентне струје -, ивице празног дела цеви се брзо загревају до пластичног стања. Под дејством механичког екструдирања ваљака за формирање, спојене ивице након загревања се екструдирају и формирају, формирајући чврст уздужни завар. За разлику од процеса формирања бешавних цеви, ЕРВ челичне цеви се производе комбинацијом "формирање + заваривање", са завареним шавовима присутним у телу цеви. Иако савремена-технологија високофреквентног заваривања може да учини чврстоћу шава близу јачини основног материјала, област завара је и даље зона металуршке модификације, а њена микроструктура се разликује од основног материјала. Ово је најочигледнија структурна разлика између ЕРВ челичних цеви и бешавних челичних цеви.
Разлике у производним процесима
1. Процес производње одбешавне челичне цеви
Производња бешавних челичних цеви је сложен процес. Цео процес укључује инспекцију челичних гредица, високо-загревање, ротационо бушење, континуирано ваљање, исправљање величине, хлађење, дужино-сечење, откривање дефеката и инспекцију готовог производа. Прво, чврста округла челична гредица се загрева у пећи за грејање до изнад 1200 степени. Сврха овога је да се омогући да има довољан капацитет пластичне деформације. Затим, машина за пирсинг буши челичну гредицу да би се формирала шупља цеваста шкољка. Затим, цевасти омотач улази у ваљаоницу и подвргава се вишеструким редукцијама и корекцијама спољашњег пречника како би се обезбедила уједначена дебљина зида и испунили захтеви за тачност димензија. На крају, челична цев се хлади, исправља и сече у готове производе. Цео процес се заснива на топлом ваљању и пластичној деформацији, без икаквих поступака заваривања. Стога је циклус производње бешавних челичних цеви дуг, потрошња енергије је велика, а ефикасност производње релативно ниска. Према томе, ови недостаци су очигледнији када се производе бешавне челичне цеви великог -пречника и танких{13}}стина са танким зидовима.
2. Процес производње ЕРВ цеви
ЕРВ цеви се производе на континуираној и ефикасној производној линији за хладно савијање и заваривање. Главни процеси обухватају одмотавање челичних намотаја, изравнавање материјала траке, обрезивање ивица, континуирано ваљање и обликовање, високо-заваривање отпором на високе фреквенције, уклањање заварених шавова, хлађење, димензионисање, исправљање, летење-сечење и испитивање без-разарања. Сирови материјал за ЕРВ цеви је топло{5}}ваљани челични котур, који се може континуирано хранити и континуирано производити. Корак производње језгра је високо{7}}заваривање у чврстом стању-, којим се може постићи спајање завара без потребе за жицама за заваривање и флуксом. Карактеристика целокупне производне линије је њена способност непрекидног рада, кратак производни циклус и висока ефикасност. У поређењу са производњом бешавних цеви, ЕРВ процес има мању потрошњу енергије, виши ниво аутоматизације и јачи производни капацитет; међутим, производи су ограничени ширином тракастог материјала и процесом формирања, а постоје и одређена ограничења за производњу цеви ултра-дебелих-и ултра-великих{14}}пречника.
Структурне и микроскопске разлике
1. Структурни интегритет
Бешавна челична цев има свеукупну уједначену структуру без завара или слабих тачака у телу цеви. Његова унутрашња структура металних влакана је непрекидна и уједначена у свим правцима, а расподела напрезања је конзистентна када издржи унутрашњи притисак и спољне силе. Разлика је у томе што ЕРВ челичне цеви имају очигледне заваре. Подручје шава пролази кроз процесе топљења, рекристализације и брзог хлађења, што резултира разликама у структури зрна. Због тога је структурна униформност ЕРВ челичних цеви нешто нижа од оне код бешавних челичних цеви, а завар је увек кључни део инспекције и релативно слаба карика тела цеви.
2. Разлике између тачности димензија и квалитета површине
ЕРВ материјали за цеви имају већу тачност димензија и стабилнији квалитет површине. Пошто усваја технологију ваљања траке и прецизног димензионисања, толеранција дебљине зида, заобљеност и равност материјала ЕРВ цеви су добро контролисане, унутрашњи и спољашњи зидови су глатки, а одступање у димензијама је мало. Бешавне цеви се формирају пробијањем и ваљањем на високим температурама, а на уједначеност дебљине зида лако утиче температура загревања и стабилност котрљања. Због тога су толеранција дебљине зида и храпавост површине бешавних цеви релативно веће.
Разлике у механичким перформансама и безбедности
Толеранција притиска и стабилност конструкције
Бешавна челична цев има одличну укупну отпорност на притисак и удар. Због одсуства заварених шавова, уобичајени дефекти заваривања као што су микропукотине могу се у потпуности избећи. Под ултра-високим притиском, ниском температуром и интензивним ударним радним условима, бешавна челична цев и даље може да одржи стабилна механичка својства и мања је вероватноћа да ће се изненада поломити. ЕРВ челичне цеви могу да испуне захтеве радног притиска већине конвенционалних цевовода, али подручје заваривања је осетљивије на оптерећења од замора и утицаје ниске{4}}температуре.
Разлике у обиму примене
1. Примене бешавних челичних цеви
Бешавне челичне цеви се углавном користе у изузетно захтевним условима рада. На пример, њихови главни сценарији примене укључују цевоводе за котлове високог{1}}притиска, петрохемијске цевоводе са високим-и високим{3}}притисцима, магистралне водове за транспорт природног гаса под високим-притиском, цевоводе за хидрауличне снаге, ниско{5}}производне цевоводе са ниским{5}}температурама за криогену{6} машинску опрему, итд. захтеви за сигурношћу конструкције, што захтева нулту стопу дефекта и одличну прилагодљивост екстремним окружењима. Због тога се у овим применама преферирају бешавне челичне цеви.
2. Примена ЕРВ цеви
ЕРВ цеви се широко користе у конвенционалним сценаријима средњег и ниског притиска, као што су градски водоводни и дренажни цевоводи, цевоводи за заштиту од пожара, шипови цеви од челичне конструкције за изградњу, секундарни транспортни цевоводи за нафту и гас у општој индустрији, транспортни цевоводи у лакој индустрији и хемијском сектору, као и општи механички потпорни цевоводи.
Основна разлика између ЕРВ заварених челичних цеви и бешавних челичних цеви лежи у њиховим потпуно различитим принципима производње и механизмима формирања.
Бешавне челичне цеви се производе поступком свеукупног -пробијања и ваљања на високим температурама, без заварених спојева, уједначене металне структуре, одличних укупних механичких својстава и јаке прилагодљивости екстремним радним окружењима. Међутим, њихови трошкови производње су високи, ефикасност је ниска, а толеранције величине су велике.
С друге стране, ЕРВ челичне цеви се производе хладним обликовањем лимова и високо{0}}заваривањем отпорним на високе фреквенције. Имају предности високе ефикасности производње, ниске цене, високе тачности димензија и глатке површине. Међутим, њихов недостатак је структурна разлика између шава и основног материјала.
Приликом одабира материјала за инжењерске примене, треба узети у обзир стварни радни притисак, температуру окружења и буџетске трошкове, и у складу са тим одабрати одговарајући тип материјала цеви. Бешавне челичне цеви су погодне за индустријске сценарије са високим притиском, ниском температуром, високим ризиком и високом поузданошћу, док су ЕРВ челичне цеви најекономичнији и најефикаснији избор у конвенционалном транспорту цевовода ниског и средњег{1}}притиска и грађевинарству. Уз континуирано унапређење технологија заваривања и топлотне обраде, јаз у перформансама између високо-квалитетних ЕРВ челичних цеви и бешавних челичних цеви постепено се сужава, што ће даље промовисати будући развој индустрије производње челичних цеви ка диверсификацији и префињености.
