Comparación de tubos soldados en espiral y tubos soldados con costura recta

Comparación de las características técnicas de la tubería soldada en espiral (SSAW) y la tubería soldada con costura recta (tubería ERW/LSAW):
1. Propiedades metalúrgicas de los materiales

Los tubos longitudinales soldados por arco sumergido se producen a partir de placas de acero, mientras que los tubos soldados en espiral se producen a partir de bobinas laminadas en caliente. El proceso de laminación del laminador de bandas en caliente tiene una serie de ventajas y tiene la capacidad del proceso metalúrgico para producir acero para tuberías de alta calidad. Por ejemplo, se instala un sistema de refrigeración por agua en la etapa de salida para acelerar el enfriamiento, lo que permite el uso de composiciones de baja aleación para lograr grados de resistencia especiales y tenacidad a baja temperatura, mejorando así la soldabilidad del acero. Sin embargo, este sistema básicamente no está disponible en las plantas de producción de placas de acero. El contenido de aleación (contenido de carbon) de las placas enrolladas es a menudo menor que el de grados similares de placas de acero, lo que también mejora la soldabilidad de los tubos soldados en espiral.

Lo que necesita más explicación es que dado que la dirección de rodamiento del tubo soldado en espiral no es perpendicular al eje del tubo de acero (su sujeción depende del ángulo en espiral del tubo de acero), y la dirección de rodamiento de la placa de acero del tubo recto La tubería de acero con costura es perpendicular al eje de la tubería de acero, por lo tanto, la espiral La resistencia al agrietamiento de los materiales de las tuberías soldadas es mejor que la de las tuberías de acero con costura recta.

2. Proceso de soldadura

En términos del proceso de soldadura, los métodos de soldadura de los tubos soldados en espiral y los tubos de acero con costura recta son los mismos, pero los tubos soldados con costura recta inevitablemente tendrán muchas soldaduras en forma de T, por lo que la probabilidad de defectos de soldadura también aumenta considerablemente, y la soldadura Los residuos en las soldaduras en forma de T son La tensión es grande y el metal de soldadura a menudo se encuentra en un estado de tensión tridimensional, lo que aumenta la posibilidad de grietas.

Además, de acuerdo con las regulaciones del proceso de soldadura por arco sumergido, cada soldadura debe tener un punto de inicio del arco y un punto de extinción del arco. Sin embargo, cada tubería soldada con costura recta no puede cumplir esta condición al soldar la costura circunferencial, por lo que puede haber una extinción del arco. Punto. Más defectos de soldadura.

3. Características de resistencia

Cuando una tubería se somete a presión interna, generalmente se producen dos tensiones principales en la pared de la tubería, a saber, la tensión radial δY y la tensión axial δX. La tensión resultante en la soldadura es δ=δY(l/4sin2α+cos2α)1/2, donde α es el ángulo de hélice de la soldadura del tubo soldado en espiral.

El ángulo de hélice de la tubería soldada en espiral es generalmente de 50 a 75 grados, por lo que la tensión sintética en la soldadura en espiral es del 60 al 85% de la tensión principal de la tubería soldada con costura recta. Bajo la misma presión de trabajo, el espesor de la pared de los tubos soldados en espiral del mismo diámetro se puede reducir en comparación con los tubos soldados con costura recta.

Según las características anteriores, podemos saber:
A. Cuando una tubería soldada en espiral explota, dado que la tensión normal y la tensión sintética en la soldadura son relativamente pequeñas, el orificio de explosión generalmente no se origina en la soldadura en espiral y su seguridad es mayor que la de las tuberías soldadas con costura recta.
B. Cuando hay defectos paralelos a la soldadura en espiral cerca de la soldadura en espiral, el riesgo de expansión de la soldadura en espiral no es tan grande como el de la soldadura recta porque la fuerza sobre la soldadura en espiral es menor.
C. Dado que la tensión radial es la tensión máxima existente en la tubería de acero, la soldadura soportará la carga máxima cuando esté en la dirección de la tensión vertical. Es decir, la costura recta soporta la mayor carga, la soldadura circunferencial soporta la carga más pequeña y la costura en espiral está entre las dos.

4. Resistencia al estallido por presión estática

A través de pruebas comparativas relevantes, se ha verificado que los valores medidos de presión de fluencia y presión de estallido de tuberías soldadas en espiral y tuberías soldadas con costura recta son básicamente consistentes con los valores teóricos, y las desviaciones son cercanas. Sin embargo, ya sea presión de fluencia o presión de rotura, las tuberías soldadas en espiral son más bajas que las tuberías soldadas con costura recta. La prueba de voladura también muestra que la tasa de deformación circunferencial del orificio de voladura del tubo soldado en espiral es significativamente mayor que la del tubo soldado con costura recta. Esto confirma que la capacidad de deformación plástica de los tubos soldados en espiral es mejor que la de los tubos soldados con costura recta, y la apertura de explosión generalmente se limita a un paso. Esto se debe a que las soldaduras en espiral desempeñan un papel importante en la limitación de la expansión de la grieta.

5. Dureza y resistencia a la fatiga

La tendencia de desarrollo de las tuberías es de gran diámetro y alta resistencia. A medida que aumenta el diámetro de la tubería de acero y aumenta la calidad del acero utilizado, aumenta constantemente la tendencia de la punta de fractura dúctil a expandirse de manera constante. Según las pruebas realizadas por instituciones de investigación relevantes en los Estados Unidos, aunque los tubos soldados en espiral y los tubos soldados con costura recta tienen el mismo nivel, los tubos soldados en espiral tienen una mayor resistencia al impacto.
Debido a los cambios en el volumen de transmisión de las tuberías de transporte, las tuberías de acero están sujetas a cargas alternas aleatorias durante la operación real. Comprender la baja resistencia a la fatiga cíclica de las tuberías de acero es de gran importancia para juzgar la vida útil de las tuberías.

Según los resultados de las mediciones, la resistencia a la fatiga de los tubos soldados en espiral es la misma que la de los tubos sin costura y los tubos soldados por resistencia. Los datos de la prueba se distribuyen en la misma área que los tubos sin costura y los tubos con resistencia, pero son más altos que los de arco sumergido ordinario. tubos soldados con costura.

6. Soldabilidad en sitio
La soldabilidad en sitio está determinada principalmente por el material de la tubería de acero y la tolerancia dimensional del ajuste del puerto.

Teniendo en cuenta los requisitos para la instalación y construcción de tubos de acero, la continuidad del procesamiento y producción de tubos de acero y la consistencia de la forma y las dimensiones geométricas son particularmente importantes.

La producción de tubos soldados en espiral es básicamente un proceso estable y continuo bajo las mismas condiciones de trabajo: mientras que el proceso de producción de tubos soldados con costura recta está segmentado, incluyendo toda la placa/cabezal de presión/prelaminado/soldadura por puntos/soldadura/acabado/ montaje, etc. Proceso de varios pasos. Esta es una característica importante que distingue la producción de tubos soldados en espiral de la producción de tubos soldados con costura recta.

Las condiciones de producción estables hacen que sea muy conveniente controlar la calidad de la soldadura y garantizar las dimensiones geométricas. Debido a la forma regular del tubo soldado en espiral y a la distribución uniforme de las soldaduras, en comparación con el tubo soldado con costura recta, el tubo de acero en espiral tiene muy buena ovalidad de la boca del tubo y verticalidad de la cara del extremo, lo que garantiza la precisión del ensamblaje del acero en sitio. Conjunto de soldadura de tuberías.

7. Influencia en las características de flujo del medio transportado

La caída de presión en la tubería de transmisión es directamente proporcional a la longitud de la tubería, el coeficiente de viscosidad del fluido, la velocidad del fluido y el coeficiente de resistencia del fluido, e inversamente proporcional al diámetro interior de la tubería. El coeficiente de resistencia al fluido está relacionado tanto con el número de Reynolds como con la rugosidad de la superficie de la pared interior de la tubería. Se ha determinado que el impacto de la rugosidad de la superficie de la pared interior de la tubería es diez veces mayor que el impacto del área elevada local (tal como una soldadura en espiral o una soldadura longitudinal, o incluso una soldadura anular interior).

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