Bezšvíkové rúry, pozdĺžne zvárané rúry a špirálovo zvárané rúry sú tri primárne typy oceľových rúr a ich odlišné vlastnosti a výrobné procesy určujú ich príslušné aplikácie.
Poďme sa pozrieť na to, ako sa tieto rôzne typy oceľových rúr vyrábajú.
Spôsoby výroby oceľových rúr
Bezšvíkové oceľové rúry
Kľúčové vlastnosti:Oceľové bezšvíkové rúry nemajú po celom obvode žiadny zvar. Vyrábajú sa prepichovaním masívneho oceľového predvalku.
Výroba bezšvíkových rúr (valcovací proces Mannesmann)
Výroba bezšvíkových rúr (extrúzia za tepla – duté kovanie za tepla)
Hlavné výrobné procesy:
1. Proces valcovania za tepla (prepichovanie/stláčanie) (primárna metóda):
Kroky:
Pevný okrúhly predvalok → Zahriaty v peci do plastického stavu → Prepichovacia stolica vytvorí dutý plášť (tvorí dutú hrubú rúru) → Valcovanie na pútnickej stolici (predĺženie, zmenšenie steny, kontrola priemeru) → Veľkostná/zmenšovacia stolica pre presnú konečnú úpravu → Chladenie → Rovnanie → Rezanie → Kontrola.
Reprezentatívne procesy:
Mannesmannov piercing, šikmý rolovací piercing atď.
Vlastnosti:
Vysoká efektívnosť výroby a schopnosť vyrábať rúry s veľkým-priemerom a hrubostennými-stenami; toto je dominantný spôsob výroby.
2. Proces ťahania za studena (valcovania za studena):
Kroky:
Rúra valcovaná za tepla- ako polotovar → Morenie kyselinou na odstránenie oxidových usadenín → Fosfátovanie/zmydelnenie na mazanie → Ťahanie za studena cez matrice (alebo valcovanie za studena) → Tepelné spracovanie (na zmiernenie vnútorného pnutia) → Rovnanie → Konečná úprava.
Vlastnosti:
Vysoká rozmerová presnosť, vynikajúca povrchová úprava a vynikajúce mechanické vlastnosti-ale s vyššími výrobnými nákladmi a nižším výstupným objemom. Bežne sa používa pre malé-priemerové, presné alebo tenkostenné-rúry.
Výhody:
- Rovnomerné mechanické vlastnosti: Žiadny zvarový šev; homogénna mikroštruktúra v obvodovom aj pozdĺžnom smere, výsledkom čoho je vysoká odolnosť voči tlaku.
- Odolnosť voči vysokému tlaku a korózii: Vhodné pre náročné aplikácie pod vysokým tlakom, extrémnymi teplotami alebo korozívnym prostredím (napr. rúry kotlov, hydraulické valce).
- Všestranné{0}}prierezy: Schopné vytvárať zložité tvary{1}}vrátane okrúhlych, štvorcových, obdĺžnikových a oválnych profilov.
Nevýhody:
- Vysoké výrobné náklady: Zložitý procesný tok, vysoká spotreba energie a značné straty kovu (nízka výťažnosť materiálu).
- Ťažkosti s kontrolou rovnomernosti hrúbky steny: Najmä v prípade hrubostenných rúrok môžu vnútorné povrchy vykazovať excentricitu a povrchové chyby.
- Obmedzenia veľkosti a špecifikácie: Obmedzené veľkosťou polotovaru a zariadením na spracovanie; maximálna jednotlivá{0}dĺžka a vonkajší priemer sú obmedzené (zvyčajne menšie alebo rovné Φ660 mm).
Typické aplikácie:
Ropný a chemický priemysel (vysoko{0}}teplotné, vysokotlakové-potrubia), kotly elektrární, hydraulické systémy, ložiskové puzdrá, rúrky pištolí a sudov a vysoko presné mechanické konštrukčné komponenty.
Pozdĺžne zvárané rúry pod tavivom (LSAW).
Kľúčové vlastnosti: Zvarový šev je priamka rovnobežná s pozdĺžnou osou rúry. Tieto rúry sa vyrábajú tvarovaním oceľového plechu alebo zvitku do valcového tvaru a následným zváraním spoja.
Elektricky odporovo zvárané (ERW) potrubie
Potrubie zvárané elektrickým odporom (horúce ERW).
Hlavné výrobné procesy:
1. Vysokofrekvenčné elektrické odporovo zvárané (HF-ERW) potrubie:
Proces:
Oceľový pás (zvitok) sa nepretržite formuje → Aplikuje sa vysoko{0}}frekvenčný prúd, pričom sa využíva efekt kože a efekt priblíženia na rýchle zahriatie okrajov zvaru do roztaveného stavu → Zváranie v tuhom stave- sa dosiahne pod tlakom stláčacích valcov (nie je potrebný žiadny prídavný drôt).
Vlastnosti:
Vysoká rýchlosť, vysoká účinnosť, nízke náklady; minimálne tepelne-ovplyvnená zóna (HAZ), ktorá zaisťuje dobrú integritu zvaru.
Spoločné štandardy:
ASTM A500 (štrukturálne aplikácie), JIS G3444 (mechanické aplikácie).
2. Pozdĺžne zvárané potrubie pod tavivom (LSAW):
Procesy tvarovania:
Formovanie JCOE: Oceľová doska sa najskôr ohne okrajom-, potom sa postupne tvaruje pomocou krokov tvarovania J-, C{2}} a O- do valcového plášťa, po ktorom nasleduje expanzia (rozšírenie na konečný priemer).
Formovanie UOE: Okraje oceľového plechu sú vopred-ohnuté, potom stlačené do tvaru U-, po ktorom nasleduje tvar O-, a nakoniec pred roztiahnutím zvarené. Táto metóda vyžaduje-vysokokapacitné vybavenie a je ideálna pre-výrobu vo veľkom meradle.
zváranie:
Po vytvarovaní sa zvnútra aj zvonka aplikuje zváranie pod tavivom (SAW)-elektrický oblúk horí pod vrstvou zrnitého taviva, čo zaisťuje vysokú automatizáciu a vynikajúcu kvalitu zvaru.
Vlastnosti:
Schopný vyrábať rúry s veľkým-priemerom (až do Φ1620 mm alebo viac) a hrubostenné-rúry s vynikajúcou odolnosťou voči tlaku a štrukturálnou pevnosťou.
Typické aplikácie:
HF-ERW Rúry: Konštrukčné konštrukcie (napr. lešenia), nábytok, nízkotlaková-doprava tekutín, automobilové hnacie hriadele.
LSAW Pipes: Diaľkové-potrubia na prepravu ropy a zemného plynu, konštrukcie plošín na mori, mestské vodovodné/plynové siete a veže veterných turbín.
Výhody:
Vysoká efektivita výroby a nízke náklady: Najmä HF-potrubia ERW umožňujú nepretržitú vysokorýchlostnú-výrobu.
Vysoká rozmerová presnosť a vynikajúca kvalita povrchu: Pred-spracované suroviny zaisťujú rovnomernú hrúbku steny a esteticky príjemný povrch.
Silná flexibilita: Priemer rúrky je možné upraviť zmenou šírky oceľového pásu-, čo umožňuje výrobu viacerých priemerov z jednej cievky.
Nevýhody:
Prítomnosť pozdĺžneho zvarového švu: Zvarový spoj je potenciálne slabé miesto; preto je nevyhnutná prísna kontrola kvality zvárania.
Priemer obmedzený šírkou plechu: Maximálny priemer rúry je vo všeobecnosti obmedzený na Menší alebo rovný π × šírka oceľového plechu (v praxi je ďalej limitovaný kapacitou formovacieho zariadenia).
Špirálovo zvárané rúry
Kľúčové vlastnosti:
Zvarový šev sa špirálovito otáča okolo telesa rúry. Rovnako ako pozdĺžne zvárané rúry, aj špirálové zvárané rúry sa vyrábajú formovaním oceľového plechu alebo zvitku do valcového tvaru a následným zváraním spoja.
TIG (volfrámový inertný plyn) zvárané rúry
Špirálové rúry zvárané pod tavivom (SAWH) vyrábané špirálovým zváraním
Hlavný výrobný proces:
Tvarovanie a zváranie:
Oceľový pás (zvitok) špecifikovanej šírky sa kontinuálne formuje pod vopred určeným uhlom skrutkovice (tvarovacím uhlom) do valcového rúrkového plášťa.
Počas tvárnenia sa obojstranné zváranie pod tavivom (SAW) súčasne aplikuje na vnútorné aj vonkajšie špirálové švy, čím sa zaisťuje vysoká integrita zvaru a produktivita.
Úpravou šírky pásu a uhla skrutkovice možno vyrábať rúry rôznych priemerov z rovnakej{0}}šírky oceľového zvitku-, čo ponúka vynikajúcu flexibilitu pri konfigurácii produktu.
Kroky spracovania-príspevku:
Rezanie na špecifikované dĺžky, kontrola zvarov (napr. röntgen/UT), testovanie hydrostatickým tlakom a voliteľné rozšírenie potrubia (na zlepšenie rozmerovej presnosti a uvoľnenia zvyškového napätia).
Výhody:
Vysoká flexibilita: Oceľový pás danej šírky je možné použiť na výrobu rúr rôznych priemerov, čo umožňuje vysoko prispôsobivú výrobu.
Zvarový šev zabraňuje hlavnému smeru napätia: Špirálový zvar tvorí uhol s osou primárneho napätia, čo vedie k vyváženejšiemu rozloženiu zaťaženia a zlepšenej štrukturálnej integrite pod vnútorným tlakom.
Znížené riziko šírenia trhliny: Špirálovitá geometria predlžuje dráhu trhliny, čím sa znižuje pravdepodobnosť šírenia defektov po obvode-, čím sa zvyšuje spoľahlivosť.
Nižšie investície do vybavenia: V porovnaní s linkami LSAW (UOE/JCOE) vyžadujú špirálové zváracie závody relatívne nižšie kapitálové výdavky, vďaka čomu sú ideálne na výrobu rúr so stredným- až veľkým{1}}priemerom.
Nevýhody:
Dlhšia dĺžka zvarového švu: Špirálový zvar je o 30 % až 100 % dlhší ako u priamej zvarovej rúry rovnakého priemeru, čím sa zvyšuje pracovné zaťaženie zvárania a predstavuje sa viac potenciálnych zdrojov nestability (napr. kolísanie oblúka, problémy s pokrytím toku).
Nižšia rozmerová presnosť a geometrické tolerancie: Kruhosť a priamosť sú vo všeobecnosti horšie ako u rúr ERW alebo LSAW, najmä pri menších priemeroch.
Vyššie zvyškové vnútorné napätia: Komplexná deformácia počas špirálového tvárnenia a zvárania vedie k zložitejšiemu rozloženiu napätia, čo si vyžaduje starostlivé spracovanie po-zváraní (napr. žíhanie na uvoľnenie napätia).
Relatívne nižšia výrobná rýchlosť: Vďaka kontinuálnemu špirálovému tvárneniu a obojstrannej{0}}synchronizácii zvárania sú výstupné rýchlosti zvyčajne nižšie ako vysokorýchlostné HF-linky ERW.
Typické aplikácie:
- Nízkotlaková preprava tekutín (voda, plyn)
- Pilótové rúry (štetovnice, konštrukčné pilóty)
- Plášť a rúrky (obzvlášť s veľkým-priemerom, tenkostenné{1}}varianty)
- Nosné konštrukčné prvky (napr. pre mosty, budovy, plošiny na mori)
- Niektoré pobrežné vedenia na prepravu ropy a zemného plynu (kde nákladová{0}efektívnosť prevažuje nad prísnymi rozmerovými požiadavkami)
