Varjene jeklene cevi so nepogrešljivi materiali v sodobni industrijski infrastrukturi, med drugim se pogosto uporabljajo pri transportu nafte in plina, komunalnih vodnih projektih, gradnji mostov, pomorskih projektih in gradnji vetrnih elektrarn.
Glede na različne metode varjenja in oblikovanja so varjene jeklene cevi v glavnem razdeljene na jeklene cevi z ravnim šivom in spiralno varjene jeklene cevi. Med njimi jeklene cevi z ravnim šivom vključujejo uporovno varjenje(ERW) jeklene ceviin vzdolžno obločno varjenje pod praškom(LSAW) jeklene cevi. Zvari te vrste jeklenih cevi so vzdolžni zvari, ki so ravni po telesu cevi. Nasprotno pa spiralno varjene jeklene cevi (SSAW) uporabljajo tehnologijo neprekinjenega spiralnega oblikovanja in varjenja pod praškom, ki tvorijo spiralno{2}}oblikovane zvare, ki so nagnjeni na površini telesa cevi.
Čeprav sta obe vrsti jeklenih cevi proizvedeni s postopki oblikovanja pločevine in varjenja ter lahko izpolnjujeta zahteve glede transporta tekočine in nosilnosti-strukturnih obremenitev, imata temeljne razlike v načelih oblikovanja, porazdelitvi zvarov, proizvodnih procesih, značilnostih mehanske napetosti, velikosti in veljavnih delovnih pogojih. Pri dejanskem inženiringu in nabavi materiala je zelo pomembno razlikovati bistvene razlike med zvarom z ravnim šivom in spiralnim zvarom, kar pomaga preprečiti nepravilno izbiro in posledična operativna tveganja.
Osnovna definicija in razlike v principu oblikovanja
1. Načelo varjenja vzdolžnega šiva
Varjenje z ravnim šivom se nanaša na postopek varjenja, pri katerem se oblikuje neprekinjen ravni zvar vzdolž vzdolžne smeri jeklene cevi. Surovina za jeklene cevi z ravnim šivom je jeklena-jeklena plošča ali jekleni trak s fiksno širino. Med proizvodnjo jeklenih cevi se ploščato jeklo upogne in zvije v cilindrične surovce cevi skozi več oblikovalnih valjev. Dva vzporedna robova jeklenega traku sta poravnana vzdolž vzdolžne smeri telesa cevi, nato pa se reža zvari in zlije, da se tvori čist vzdolžni ravni šiv. Za cevi z ravnim šivom srednjega in majhnega premera se uporablja visoko-uporovno varjenje (ERW), kjer se robovi jeklenega traku segrejejo z visoko-frekvenčnim tokom, da se doseže takojšnje iztiskanje in taljenje, brez potrebe po dodajni kovini. Za debelo{8}}stenske cevi z ravnim šivom velikega premera se uporablja vzdolžno obločno varjenje pod praškom (LSAW) z uporabo varilne žice in talila za prebojno varjenje. Ne glede na to, kateri postopek se uporablja, se zvarni šiv razteza po celotni dolžini telesa cevi.
2. Spiralno varjenjeNačelo
Spiralno varjenje je poseben postopek izdelave cevi, ki združuje nagnjeno kontinuirano preoblikovanje in varjenje pod praškom. Za razliko od ravnega upogibanja jeklenih cevi z ravnim šivom se jekleni trak dovaja v napravo za preoblikovanje pod fiksnim kotom in se skozi spiralno valjanje neprekinjeno valja v valjasto cev, pri čemer nastanejo enotne spiralne reže. Nato sistem za varjenje pod praškom izvede neprekinjeno varjenje vzdolž spiralne poti, kar na koncu tvori gladek in gost spiralni zvar. Spiralni zvari so nagnjeni pod določenim kotom in dolžina zvara presega dolžino cevi. Osnovno načelo spiralnega varjenja je obdelava jeklenega traku-nespremenljive širine v jeklene cevi različnih premerov s prilagajanjem kota, s čimer se doseže proizvodnja s prilagodljivim premerom, ki je ni mogoče doseči z varjenjem z ravnim šivom.
Razlike v proizvodnih procesih
1. Postopek varjenja ravnih šivov
Proizvodni proces ravnih cevi je preprost in visoko avtomatiziran. Celoten postopek vključuje odvijanje jeklenih kolutov, ravnanje, obrezovanje robov, ravnanje, vzdolžno varjenje zvarov, končno obdelavo zvarov, hlajenje, dimenzioniranje, ravnanje in-razrez po dolžini. Cevi ERW z ravnim šivom so varjene z uporabo visoko-frekvenčnega uporovnega ogrevanja, kar omogoča hitro varjenje in visoko učinkovitost proizvodnje. Cevi z ravnim šivom LSAW uporabljajo oblikovanje debele jeklene plošče in več prehodov obločnega varjenja pod praškom, s strogim nadzorom nad natančnostjo zareze in globino penetracije. Parametri oblikovanja proizvodne linije ravnih šivov so fiksni, oblikovanje je stabilno in dimenzijska natančnost je visoka. Vendar je njegova proizvodna prilagodljivost omejena. Vsaka širina jeklenega traku ustreza le enemu premeru cevi, zato je obseg proizvodnje cevi ultra-velikega premera omejen s širino jeklenega traku.
2. Postopek spiralnega varjenja
Postopek spiralnega varjenja uporablja neprekinjeno dinamično spiralno oblikovanje in dvo-stransko obločno varjenje pod praškom. Njegov procesni tok vključuje odvijanje, ravnanje trakov, natančno rezkanje čelnih ploskev, spiralno oblikovanje-nastavljivega kota, obojestransko-obločno varjenje pod praškom na notranji in zunanji strani, poliranje zvarnih šivov, cirkulacijsko hlajenje, popravek velikosti, -rezovanje in ne-destruktivno testiranje celotnega zvarnega šiva. Najpomembnejša značilnost tega postopka je nastavljiv kot oblikovanja. S spreminjanjem podajalnega kota jeklenega traku lahko proizvajalci proizvajajo cevi z različnimi zunanjimi premeri z uporabo iste surovine, kar znatno poveča fleksibilnost proizvodnje. Celoten proizvodni proces je kontinuiran in neprekinjen, primeren za-serijsko proizvodnjo cevi velikega{10}}premera, srednje{11}}debelih-sten. Vendar pa ima sistem spiralnega oblikovanja in varjenja visoke zahteve za ujemanje parametrov, zato je potreben natančen nadzor kota oblikovanja, hitrosti varjenja, toka in napetosti, da se izognemo odmiku zvara in deformaciji pri oblikovanju.
Strukturne razlike
1. Značilnosti varilne strukture
Za varjene cevi z ravnim šivom je v celotni strukturi samo en vzdolžni zvar s kratko zvarno potjo in ravno črto. Mikrostruktura zvara je stabilna. Toplotno prizadeto območje je koncentrirano in ozko, splošna strukturna enotnost telesa cevi pa je dobra. Za spiralno varjene cevi so sprejeti neprekinjeni zvari-v obliki spirale. V primerjavi s cevmi z ravnim šivom iste specifikacije je dolžina zvara daljša. Daljši zvar poveča celotno površino varjenja in teoretično poveča tudi možnost obstoječih napak pri varjenju. Vendar se z neprekinjenim spiralnim zvarom izognemo lokalnim režam zvarnih spojev. Poleg tega ima spiralni zvarni šiv značilnosti prekrivanja in kontinuitete, s čimer se poveča celotna strukturna celovitost telesa cevi.
Natančnost dimenzij in prilagodljivost proizvodnje
Zvarjena cev z ravnim šivom ima boljšo natančnost dimenzij in kakovost površine. Postopek oblikovanja je stabilen, z majhnimi tolerancami zunanjega premera, debeline in okroglosti stene, gladkih notranjih in zunanjih sten ter enakomerne ravnosti. Zaradi standardiziranih parametrov oblikovanja je cev z ravnim šivom primernejša za natančno namestitev in visoko{2}}zahtevne projekte cevovodov. Pomanjkljivost pa je, da je proizvodna fleksibilnost slaba, omejena s širino jeklenega traku, in med proizvodnim procesom ni mogoče prilagodljivo preklapljati v premerih cevi. Nasprotno ima spiralno varjena cev nekoliko nižjo natančnost dimenzij kot cev z ravnim šivom, z manjšo toleranco eliptičnosti, vendar ima izjemno visoko proizvodno prilagodljivost. S prilagoditvijo spiralnega kota lahko ena sama specifikacija jeklenega traku proizvede na desetine različnih premerov cevi, kar znatno zmanjša stroške oblikovanja in skrajša proizvodni cikel za cevi velikega-premera po meri.
Tehnične prednosti in omejitve
1. Prednosti in slabosti varjenja ravnih šivov
Varjenje z ravnim šivom ima prednosti visoke hitrosti varjenja, visoke proizvodne učinkovitosti, visoke stopnje kvalifikacije izdelka, rednega oblikovanja zvarov, ozkega območja toplotnega vpliva in stabilnih mehanskih lastnosti. Uporablja se predvsem v proizvodnem procesu materialov za cevi srednjega-premera, tankih-sten in srednje{3}}debelih-sten. Manj zvarov lahko zmanjša verjetnost pojava napak in olajša celovit pregled in vzdrževanje. Njegove glavne pomanjkljivosti so slaba fleksibilnost, omejena proizvodna zmogljivost za velike premere in šibka sposobnost disperzije napetosti. Pri ultra-pogojih spreminjanja tlaka in obremenitve je varjenje z ravnim šivom bolj nagnjeno k napakam pri koncentraciji napetosti.
2. Prednosti in slabosti spiralnih zvarov
Glavne prednosti spiralnega varjenja so v njegovi zmožnosti prilagodljivega prilagajanja premera, odlični učinkovitosti razpršitve napetosti, močni proizvodni zmogljivosti za cevovode z velikim-premerom in visoki strukturni varnosti. Spiralni zvari lahko učinkovito zavirajo širjenje razpok in so primerni za-transport pod visokim{3}}tlakom na dolge razdalje. Glavne pomanjkljivosti so daljši čas varjenja, nižja proizvodna učinkovitost-stroja, večje tveganje manjših napak, ko se dolžina zvara poveča, in nekoliko manjša dimenzijska natančnost.
Razlike v industrijski uporabi
Varjene cevi z ravnim šivom in spiralno varjene cevi so zaradi svojih izrazitih lastnosti delovanja postavile jasne meje uporabe v industrijskem inženirstvu. Zvarjene cevi z ravnim šivom se pogosto uporabljajo v mestni oskrbi z vodo in odvodnjavanju, cevovodih za protipožarno zaščito, gradbenih strukturnih cevnih pilotih, transportu plina pod nizkim{1}}tlakom in mehanski opremi, ki podpira cevovode. Zaradi svoje visoke dimenzijske natančnosti in stabilne kakovosti varjenja so visoko{3}}cevi ERW in LSAW z ravnim šivom primerne tudi za projekte visokotlačnih-cevovodov na kratkih{4}}razdaljah. Medtem ko se spiralno varjene cevi večinoma uporabljajo za navzkrižne-regionalne naftovode in plinovode, občinske-prenosne cevovode za vodo-premera, cevne pilote za pomorsko inženirstvo, infrastrukturo vetrne energije in hidravlične tlačne cevovode, ki so-transportni projekti na dolge razdalje.
Glavna razlika med varjenjem z ravnim šivom in spiralnim varjenjem je v različnih poteh oblikovanja, vzorcih porazdelitve zvarov itd. Varjenje z ravnim šivom ima linearne zvare, visoko dimenzijsko natančnost, visoko proizvodno učinkovitost in preprosto strukturo ter je primerno za standardizirane projekte cevovodov srednjega do majhnega premera in visoko-natančne. Spiralno varjenje uporablja nagnjene spiralne zvare in omogoča prilagodljivo prilagajanje premera. Nepogrešljiv je pri gradnji cevovodov velikega-premera, dolgih-razdalj in visoko{6}}tlačnih cevovodov. Nobeden od obeh varilnih postopkov nima absolutne prednosti ali manjvrednosti. Vrednost njihove uporabe je odvisna od dejanskih inženirskih pogojev, ravni tlaka, specifikacij premera cevi in proračuna stroškov. Z nenehnim nadgrajevanjem avtomatizacije varjenja in inteligentnih tehnologij zaznavanja se razlika v zmogljivosti med obema postopoma zmanjšuje. V prihodnosti bo rafinirana in diferencirana uporaba tehnologij varjenja ravnih šivov in spiralnega varjenja še naprej spodbujala visoko{11}}kakovosten razvoj industrije proizvodnje jeklenih cevi in inženiringa cevovodov.
