ERW (HFW) -teräsputkien kattava suunnittelu- ja hankintaopas

Nykyaikaisessa rakennesuunnittelussa, nesteensiirrossa ja teollisessa valmistuksessa Electric Resistance Welded (ERW) -teräsputket ovat yksi maailmanlaajuisten teräsputkimarkkinoiden monipuolisimmista ja kustannustehokkaimmista{0}}segmenteistä. Teknisen määritelmän mukaan anERW putkion valmistettu kylmämuovaamalla-luja hiiliteräsnauha tai -kela lieriömäiseksi ja sen jälkeen sulattamalla sen pituussuuntaiset reunat käyttämällä paikallista sähkövastuslämmitystäilman ulkoisen täytemetallin lisäämistä(kuten hitsauselektrodit tai sulate).

Nykyaikaisessa tekniikan nimikkeistössä termiKorkea{0}}taajuushitsaus (HFW)teräsputkia käytetään usein korvattuna nykyaikaisen ERW:n kanssa, mikä tarkoittaa ERW-tuotannon erittäin hienostunutta osajoukkoa, joka käyttää korkeataajuista vaihtovirtaa (suurempi tai yhtä suuri kuin 350 kHz) poistamaan vanhat hitsauslinjavirheet, jotka liittyvät taajuuden puoliväliin{3}}1900-luvun{4}{4}{7} Koska valmistuksen aikana ei lisätä täytemetallia, hitsausalueen kemiallinen koostumus pysyy identtisenä perusmetallimatriisin kanssa. Tämä johtaa rakenteellisesti yhtenäiseen putkimuotoon, joka tarjoaa poikkeuksellisen mittatarkkuuden, ultra-pienen seinämän paksuuden epäkeskisyyden ja optimoidun lujuus-/-painosuhteen, joka on räätälöity kriittisiin rakenteellisiin ja painetta säilyttäviin sovelluksiin.

Nykyaikaisten ERW-putkien (HFW) rakenteellinen luotettavuus ja mekaaninen suorituskyky riippuvat jatkuvasta, täysin automatisoidusta, monivaiheisesta tuotantolinjasta. Valmistusprosessi koostuu seuraavista tiukasti kontrolloiduista termodynaamisista ja mekaanisista toimenpiteistä:

Integroidakseen ERW-teräsputket turvallisesti teollisuusputkiverkkoihin tai rakennekokoonpanoihin suunnittelijoiden on käytettävä standardoituja matemaattisia kaavoja painokapasiteetin ja sisäisen paineen laskemiseen.

Tilavuuden ja painon määritys

Kansainvälisissä teräslogistiikan ja rakennekuormituslaskelmissa hiiliteräksisten ERW-putkien teoreettinen paino pituusyksikköä kohti lasketaan onton sylinterin tilavuuden ja hiiliteräksen standarditiheyden (7,85 g/cm) perusteella.³tai 7850 kg/m³).

Metrinen laskentakaava:

W=0.0246615×t×(D−t)

Jossa:

• W=Teoreettinen putken massa pituusyksikköä kohti (kg/metri, kg/m)
• D=Putken määritetty ulkohalkaisija (millimetreinä, mm)
• t=Putken seinämän paksuus (millimetriä, mm)
• 0.0246615=Vakiokerroin, joka sisältää π- ja tiheysmuunnokset (π×7850÷1 000 000)

Imperial laskentakaava:

W_pauna​=10.69×t_sisään​×(D_sisään​−t_sisään​)

Jossa:

• Wlb​=Putken nimellispaino pituusyksikköä kohti (naulaa jalkaa kohti, lb/ft)
• Din​=Määritetty ulkohalkaisija (tuumaa)
• tina​=Määritetty seinämän paksuus (tuumaa)

Sovellettavan tekniikan tapaustutkimus:

Laske an 12,0 metrin liitoksen massaAPI 5L Luokka X52 ERWputki, jonka ulkohalkaisija on 323,9 mm (NPS 12) ja seinämän paksuus 9,52 mm (taulukko 40).

L=0.0246615×9,52×(323,9–9,52)=0.0246615×9,52×314,38≈73,81 kg/m

Kokonaismassa niveltä kohti=73.81 kg/m×12,0 m=885.72 kg

Sisäinen paineluokitus: Barlow's Formula

Paineputkisovelluksissa (esim. ASME B31.3 -prosessiputkistot, ASME B31.4 -nesteputkistot tai ASME B31.8 -kaasuputket) suurinta sallittua suunnittelupainetta tai hydrostaattista testipainetta säätelee Barlow'n kaava, joka yhdistää nesteen sisäisen paineen renkaan jännitykseen.

Jossa:

• P=Sisäinen suunniteltu ylipaine (PSI tai MPa)
• S=Määritellyn teräslaadun (PSI tai MPa) pienin myötöraja
• t=Nimellinen seinämäpaksuus (tuumaa tai mm)
• D=Ulkohalkaisija (tuumaa tai mm)
• E = Hitsausliitoksen tehokkuustekijä. Nykyaikaisten standardien mukaan (esim. ASME B31.3 Taulukko 302.3.4) HFW-putkille, joille tehdään tiukka ei--tuhoava tutkimus (NDE) ja ultraäänitarkastus, on määritettyE=1.0. Tämä luokittelee hitsauslinjan 100 %:n pariteetiksi saumattoman putken rungon kanssa, mikä eroaa historiallisista ERW-varianteista, joiden arvoksi määritettiin 0,85.
• F=Suunniteltu turvallisuuskerroin (tyypillisesti välillä 0,40 - 0,72 riippuen asuttujen alueiden läheisyydestä tai ympäristön rajoituksista).

Oikean kansainvälisen standardin määrittäminen varmistaa, että toimitetun ERW-putken kemiallinen koostumus, lämpöhistoria ja mekaaniset ominaisuudet vastaavat projektin parametreja.

Hiilivety- ja nestesiirto (energia-ala)

API-specifikaatio 5L(American Petroleum Institute):Lopullinen standardi teräsputkille, joita käytetään öljy- ja maakaasuteollisuuden putkikuljetusjärjestelmissä.

• Tuotespesifikaatiotasot:Erotettu osaksiPSL1(tavallinen kaupallinen putki) jaPSL2(tiukat kriteerit, mukaan lukien pakollinen murtolujuus Charpy V{0}}-lovitestauksen avulla, rajoitetut hiiliekvivalentit kenttähitsattavuuden kannalta ja tiukka levyn-korjausten kielto).

• Hallitsevat arvosanat:Luokka B, X42, X46, X52, X56, X60, X65, X70, X80 (jossa numero ilmaisee pienimmän myötörajan tuhansissa PSI:issä; esim. luokka X52 vaatii YS:n, joka on suurempi tai yhtä suuri kuin 52 000 PSI/360 MPa).

ASTM A53 / A53M:Standardivaatimukset putkille, teräkselle, mustalle ja kuuma{0}}kastettu, sinkki-pinnoitettu, hitsattu ja saumaton.

• Tyyppi E (sähkövastushitsattu):Saatavana luokissa A ja B. Luokka B on tavallinen putki, jota käytetään kaupallisissa putkistoissa, LVI-, palosuojaus- ja matalapaineisissa höyrysilmukoissa, ja sen vähimmäismyötölujuus on 240 MPa (35 000 PSI).

Rakennus- ja rakennustekniikka (ontot osat)

ASTM A500 / A500M:Kylmämuovattu-hitsattu hiiliteräksestä valmistettu rakenneputki pyöreinä ja muotoisina. Käytetään laajasti arkkitehtonisissa rakenteissa, siltapilareissa ja avaruus{2}}runkoristikoissa.

• Saatavilla olevat arvosanat:Luokat A, B, C ja D. Luokka C edustaa yleisintä lujuutta (YS suurempi tai yhtä suuri kuin 317 MPa pyöreillä profiileilla).

EN 10219-1 ja 2 (eurooppalainen standardi):Kylmämuovatut hitsatut rakenteelliset ontot osat seostamattomista ja hienoraeteräksistä.

• Saatavilla olevat arvosanat:S235JRH, S275J0H, S355J0H, S355J2H. Nimikkeistö tarkoittaa rakenneterästä ("S"), jota seuraa pienin myötölujuus ("355" MPa) ja ala-laatumerkinnät, jotka määrittelevät karkean iskunvarmuuden ("J0" 0 asteessa, "J2" -20 asteessa).

Oikean putkityypin valitseminen edellyttää kompromissien kartoittamista{0}}mittojen tarkkuuden, seinämän paksuusrajojen, hankinnan läpimenoaikojen ja taloudellisten rajoitusten välillä.

Historiallisesti 1950- ja 1970-luvuilla valmistetut ERW-putket kärsivät joukosta vikoja korkeapaineisessa öljy- ja kaasuhuollossa. Nämä kenttähäiriöt johtuivat pääasiassa matalataajuisista (1 kHz - 10 kHz) AC-hitsausjärjestelmistä, jotka synnyttivät epäyhtenäisiä hitsauslämpötiloja yhdistettynä jälkeisen-hitsin induktiolämpökäsittelyn puuttumiseen. Tämä jätti hauraan hitsauslinjan alttiiksiSelektiivinen sauman korroosio (urakorroosio)ja mikro{0}}halkeilu.

Nykyaikainen HFW-valmistus on eliminoinut nämä ongelmat toimimalla ultra-korkeilla taajuuksilla (400 kHz) ja ottamalla käyttöön nolla-vian laadunvalvontamatriisin, joka koostuu sekä rikkomattomasta -testauksesta (NDT) että tuhoavasta testauksesta.

Kattava -tuhoamaton testaus (NDT) -matriisi

• In-Line Ultraäänitestaus (UT):Automaattiset moni{0}}anturiryhmät valvovat jatkuvasti hitsauslinjaa välittömästi välähdyksen ja sauman normalisoinnin jälkeen. Anturit projisoivat korkeataajuisia ääniaaltoja fuusioalueen läpi eri leikkauskulmissa havaitakseen sisäiset tasomaiset virheet, aukot tai sulkeumat.
• Pyörrevirtaseulonta (ET):Käyttää sähkömagneettista induktiota tunnistaakseen pinta- ja pinta-{0}}pinta-makro--virheet putken kehällä ja varmistaakseen vaipan täydellisen eheyden ennen kuin putki siirtyy mitoitusvaiheeseen.
• Hydrostaattisen paineen pätevyys:Jokainen yksittäinen paineen -mitoitettu ERW-putki tiivistetään hydrostaattiseen testaajaan, täytetään käsitellyllä vedellä ja paineistetaan ennalta määrättyyn jännitystasoon-, joka on usein yli 20 MPa (3000 PSI) teräslaadun perusteella-, ja sitä pidetään pakollisen ajan (5-10 sekuntia absoluuttisen vesitiiviyden varmistamiseksi) tuotto-pistevastus.

Pakollinen tuhoava ja mekaaninen testaus

Hitsauslinjan rakenteellisen sitkeyden varmistamiseksi äkillisen muodonmuutoksen aikana näyterenkaat leikataan ajoittain tuotantoajosta ja niille tehdään tuhoisat laboratorioarvioinnit:

• Tasoitustesti (ASTM A53 / API 5L):Putkirengasnäyte asetetaan kahden rinnakkaisen jäykän teräslevyn väliin ja puristetaan kokoon hydraulisella voimalla. Testi suoritetaan kahdessa erillisessä vaiheessa:

1. Vaihe yksi (hitsauksen sitkeys):Hitsaus on suunnattu 90º kohdistetun voiman suuntaan nähden. Levyt sulkeutuvat 2/3 putken alkuperäisestä ulkohalkaisijasta. Hitsauslinjassa ei saa olla halkeamia, mikro{5}}halkeamia tai sisäisiä aukkoja.
2. Vaihe kaksi (rungon taipuisuus):Puristus jatkuu, kunnes putken sisäseinämät kohtaavat (litistetty kokonaan etäisyydelle 1/3 tai 2 kertaa seinämän paksuus). Tämän äärimmäisen muodonmuutoksen aikana ei saa tapahtua laminoituja, hauraita murtumia tai epäjalometallin halkeamia.

• Taivutustesti:Pienemmillä nimellishalkaisijoilla (pienempi tai yhtä suuri kuin NPS 2) putkiliitos taivutetaan kylmänä-sylinterimäisen tuurnan ympärille 90º tai 180º ilman murtumia sulatuslinjalla.

Käyttöympäristöstä riippuen-onko merenalainen, maanalainen tai alttiina ilmakehän olosuhteille-pelkät hiiliteräksiset ERW-putket voivat joutua läpi useita alavirran pintasäilöntä- ja rakenteellisia muutoksia:

Korroosionesto-ulkoiset ja sisäiset pinnoitteet

 

01.

Kolmikerroksinen polyeteeni (3LPE):

Kultastandardi maanalaisille hiilivety- tai vesisiirtolinjoille. Se sisältää korkean -suorituskykyisen Fusion Bonded Epoxy (FBE) -pohjakerroksen kemiallista tarttumista varten, välikopolymeeriliimakerroksen ja paksun ulkokerroksen korkean -tiheyden polyeteeniä (HDPE) mekaanisen vaikutuksen ja kosteuden suojaamiseksi.

02.

Kuumasink{0}} (HDG):

LVI-, LVI- tai rakennustelineissä käytettäviä ASTM A53 -putkia varten putki puhdistetaan happamassa peittauskylvyssä ja upotetaan sulaan sinkkihauteeseen noin 450 asteessa. Tämä muodostaa metallurgisen sidoksen, jonka sinkkipinnoitteen paksuus on yli 45 µm (320 g/m).²⁾, joka tarjoaa uhrautuvan katodisen suojan ilmakehän hapettumista vastaan.

Lopeta{0}}kasvogeometrian valmistelu

• Viistot päät (BE):Putkien päät on koneistettu kenttäympäryshitsauksella liitettyjen putkien tarkkaan viistekulmaan -tyypillisesti 30º (+5º,−0º) ja juuren pinta (maa) on 1,6 mm (±0,8 mm)-standardien ASME B16.25 mukaisesti.
• Uritetut päät (GRV):Nopeaa-asennusta varten palosuojausta tai kaivosvesisilmukoita varten putken päät kylmävalssataan-kehäuralla, joka on yhteensopiva Victaulicin tai vastaavien mekaanisten kytkentäjärjestelmien kanssa.

Ota yhteyttä