Отсутствие сварного шва в бесшовных трубах обеспечивает повышенную прочность и лучшую способность выдерживать давление, однако сварные трубы имеют преимущество в стоимости, составляющее от 20 до 50 процентов, при этом оставаясь подходящими для большинства применений, требующих низкого и среднего давления. Правильный выбор требует оценки ваших эксплуатационных потребностей, а также соответствия применимым нормативным стандартам и имеющимся финансовым ресурсам, вместо того чтобы предполагать, что бесшовные трубы обеспечивают лучшие характеристики, чем другие варианты.
В 2023 году китайский EPC-подрядчик отгрузил двенадцать километров сварных труб ERW на проект по опреснению воды в Саудовской Аравии. Заказчик отклонил всю партию, поскольку спецификация трубопроводов, спрятанная в приложении к контракту, предписывала бесшовную конструкцию в соответствии со стандартом API 5L PSL2. Общие расходы на замену превысили 180 000 долларов, включая расходы на срочную авиадоставку. Сами трубы соответствовали необходимым техническим стандартам для своего предназначения. Причиной отказа стали не дефектные материалы, а несоответствие спецификациям.
В статье представлено полное сравнение бесшовных и сварных труб на основе анализа методов их производства. Вы узнаете о процессе производства каждого типа труб, их прочностных характеристиках, ценах, коррозионной стойкости, а также о конкретных ситуациях, требующих выбора одного типа труб вместо другого. Вы получите практическую модель принятия решений, которую сможете использовать в своей будущей проектной работе.
Основные выводы
- Бесшовные трубы не имеют сварного шва, что обеспечивает им более высокую равномерную прочность и лучшие эксплуатационные характеристики в условиях высокого давления, высоких температур и коррозионной стойкости.
- Сварные трубы изготавливаются путем прокатки стальных листов или рулонов и соединения их кромок, что делает их более экономичными и позволяет выпускать трубы значительно больших диаметров.
- Согласно стандарту ASME B31.3, коэффициент эффективности бесшовных труб составляет E = 1.00, а сварных труб, изготовленных методом электросварки, — E = 0.85.
- Современные сварные трубы со 100% ультразвуковым или рентгенографическим контролем сварного шва все чаще используются в тех областях, где ранее требовались бесшовные трубы.
- Выбор определяется не только типом труб, но и нормами проектирования трубопроводов, условиями эксплуатации, подверженностью коррозии и бюджетом проекта.
- В случае применения нержавеющей стали сварной шов может вызывать сенсибилизацию в зоне термического воздействия, что может потребовать последующей термообработки или способствовать выбору бесшовных конструкций.
Если вам нужна помощь в выборе подходящего типа труб для вашего проекта, наша команда предоставит технические консультации по выбору материалов и анализу технических характеристик.
В чём разница между бесшовными и сварными трубами?
Принципиальное различие между этими двумя понятиями легко понять. Бесшовные трубы изготавливаются путем превращения цельной стальной заготовки в трубу без создания каких-либо сварных соединений. Процесс изготовления сварных труб включает в себя придание стальной пластине или полосе цилиндрической формы и соединение кромок посредством сварки.
Различия в методах производства приводят к многочисленным последствиям, влияющим на прочность, затраты, распределение продукции и однородность размеров изделий. Различные методы производства каждого типа приводят к различным результатам в конкретных сценариях использования.
Как изготавливаются бесшовные трубы
Бесшовная труба изготавливается из цельной круглой стальной заготовки. Исследователи нагрели заготовку примерно до 1,200 градусов Цельсия, после чего с помощью вращающегося пробивного стана создали центральное отверстие в металле по методу Маннесмана. Рабочие растягивали прокатанную заготовку до достижения требуемого внешнего диаметра и толщины стенки.
Стальная труба представляет собой цельный металлический участок, что исключает необходимость продольного сварного шва. Зернистая структура бесшовной трубы сохраняет свою непрерывную форму по всему диаметру, что обеспечивает стабильные механические характеристики.
Данная технология требует значительного энергопотребления при снижении выхода материала. На трубопрокатном стане для производства бесшовных труб обычно перерабатывается только 65-75 процентов массы заготовки в готовые трубы. Остальной материал превращается в окалину, обрезки и технологический брак. Низкий выход готовой продукции приводит к увеличению производственных затрат на изготовление бесшовных труб.
Компания выпускает продукцию ограниченного размера. Большинство заводов по производству бесшовных труб могут производить трубы с наружным диаметром до 24 дюймов (610 мм). Производство труб больших размеров становится невозможным из-за двух факторов: ограничений по размеру заготовки и ограничений по усилию пробивки.
Как изготавливаются сварные трубы
Сварные трубы изготавливаются из стальных листов, полос или рулонов. Материал прокатывается в цилиндрическую форму, а продольные кромки соединяются сваркой.
Используются три основных метода сварки:
- ВПВ (электросварка)Высокочастотный электрический ток нагревает края стальной полосы, которые затем сжимаются. Электросварка (ERW) — наиболее распространенный метод для труб диаметром до 24 дюймов.
- LSAW (продольная дуговая сварка под флюсом)Стальная пластина формуется в цилиндр, а продольный шов сваривается методом дуговой сварки под флюсом. Дуговая сварка под флюсом используется для труб большого диаметра, обычно от 16 до 60 дюймов.
- Сварка под флюсом (спиральная дуговая сварка)Стальная катушка формуется в спираль, и спиральный шов сваривается непрерывно. Технология SSAW используется для трубопроводов очень больших диаметров и большой протяженности.
Производство сварных труб обеспечивает гораздо более высокую степень использования материала. На заводе по производству сварных труб, как правило, более 90 процентов массы рулона или листа превращается в готовую трубу. Этот процесс также быстрее и менее энергоемкий. Эти факторы делают производство сварных труб значительно более экономичным.
Еще одним преимуществом является гибкость в выборе диаметра. Поскольку сварные трубы изготавливаются из листового металла или рулона, их можно производить очень больших диаметров, 100 дюймов и более, что невозможно изготовить в виде бесшовных труб.
Бесшовные и сварные трубы: сравнительный анализ.
| фактор | бесшовная труба | сварная труба | Заметки |
|---|---|---|---|
| Производство | Горячая роторная пробивка из цельной заготовки | Прокатка и сварка листового металла, полосы или рулона. | Бесшовная конструкция не имеет сварного шва. |
| Сварной шов | Ничто | Продольная (ERW, LSAW) или спиральная (SSAW) | Шов является потенциально слабым местом сварной трубы. |
| Силы | Более высокая равномерная прочность; изотропные свойства. | Высокая прочность; шов является потенциальным концентратором напряжений. | Современные ERW сокращают разрыв |
| Рейтинг давления | Отлично подходит для работы при высоком давлении и высокой температуре. | Подходит для низкого и среднего давления | Бесшовная конструкция выдерживает примерно на 20% большее давление. |
| Эффективность совместного использования (ASME B31.3) | E = 1.00 | E = 0.85 (ERW) | Для сварки требуется более толстая стенка при том же давлении. |
| Коррозионная стойкость | Превосходный; нет шва для атаки. | Сварной шов и зона термического воздействия могут быть уязвимы. | Термическая обработка после сварки может смягчить проблемы, связанные с токсичными материалами. |
| Стоимость | На 20-50% дороже, чем сварные. | Более экономичный | Цена указана за единицу; общая стоимость владения может отличаться. |
| Диапазон размера | Обычно с внешним диаметром до ~24 дюймов (610 мм). | Высокая гибкость; возможен диаметр более 100 дюймов. | Для больших диаметров требуется сварка. |
| Допуск толщины стенки | +/-12.5% (может варьироваться из-за эксцентриситета) | +/-10% (ERW) или +/-8% (LSAW) | Сварка обеспечивает более равномерное соединение. |
| Выход материала | 65-75% массы заготовки | Более 90% массы катушки или пластины | Снижение доходности обеспечивает бесперебойное снижение затрат. |
| Время Выполнения | 8-16 недель (стандартный срок); 20+ недель (специализированный срок) | 4-10 недель; часто есть в наличии. | Для бесшовной сборки требуется закупка заготовок. |
| Лучшие приложения | Трубопроводы высокого давления, котлы, химическая промышленность, атомная энергетика | Конструкции, системы водоснабжения, системы отопления, вентиляции и кондиционирования, трубопроводы большого диаметра | Выбор зависит от конкретного приложения. |
В таблице представлены принципиальные различия между двумя вещами, однако для понимания её смысла необходимы числовые данные.
Сварные трубы демонстрируют превосходные характеристики благодаря способности соответствовать требованиям к толщине стенок. Процесс пробивки создает неконтролируемые результаты, из-за которых бесшовная труба испытывает эксцентриситет и колебания толщины стенок по всей окружности. Процесс прокатки устанавливает строгие ограничения, определяющие толщину стенок сварной трубы в соответствии со спецификациями материала листового или полосового материала. Для применений, требующих точной толщины стенок, это может быть важным фактором.
Бесшовные трубы обладают лучшими эксплуатационными характеристиками, чем сварные, поскольку в них отсутствует сварной шов, что защищает от циклических нагрузок и коррозионного повреждения. В сварных трубах образуется зона термического воздействия (ЗТВ), в которой формируется микроструктура, отличающаяся от сварных. В условиях эксплуатации в среде сероводорода и циклических напряжений в ЗТВ сварных труб образуется первичная зона зарождения трещин.
Сравнение показателей прочности и давления
Бесшовные трубы, как правило, обладают более высокой прочностью на растяжение и лучшей несущей способностью, поскольку в них отсутствует сварной шов, который мог бы стать потенциальным местом разрушения. В соответствии с кодом ASME B31.3 «Технологические трубопроводы» бесшовным трубам присваивается коэффициент эффективности соединения E = 1.00, тогда как сварным трубам, изготовленным методом электросварки (ERW), присваивается коэффициент эффективности E = 0.85.
Что это означает на практике? Для сварных труб требуется толщина стенки, превышающая требования к бесшовным трубам, поскольку для достижения того же уровня безопасности, что и у труб из одного и того же материала, требуется на 18 процентов большая толщина стенки. Бесшовные трубы обладают лучшей устойчивостью к давлению, поскольку сохраняют ту же толщину стенки, что и другие трубы.
Разрыв в показателях эффективности значительно сократился.
Современная технология высокочастотной электросварки (HFI) в сочетании со 100-процентным ультразвуковым или рентгенографическим контролем сварного шва позволяет создавать сварные трубы, демонстрирующие надежную работу в различных областях применения, где ранее требовалась бесшовная конструкция. Многие инженерные фирмы изменили свои требования, чтобы разрешить сварные трубы с полным неразрушающим контролем шва для применения с жидкостями категории D в соответствии со стандартами ASME B31.3, которые охватывают негорючие и нетоксичные вещества, используемые при средних температурах и давлениях.
Ключевым моментом является соответствие выбора труб их предполагаемому назначению. В отрасли бесшовные трубы считаются стандартным вариантом, который подрядчики обязаны использовать для транспортировки углеводородов под высоким давлением, труб котлов и в атомных установках, а также в криогенных системах. Современные сварные трубы, прошедшие надлежащую проверку, считаются достаточными для систем водоснабжения, несущих конструкций, систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, а также для трубопроводов общего назначения.
В процессе изготовления бесшовных труб могут возникать дефекты. Пробивка отверстий может приводить к образованию внутренних расслоений, включений и участков эксцентриситета. Для обеспечения надлежащего контроля качества всех типов труб необходимо проводить гидростатические испытания, ультразвуковой контроль и вихретоковый контроль.
Стандарты и требования к испытаниям
Как бесшовные, так и сварные трубы должны соответствовать строгим требованиям испытаний согласно применимым стандартам. Гидростатические испытания требуются в соответствии с большинством спецификаций, включая ASTM A53, ASTM A106 и API 5L. Испытательное давление обычно рассчитывается как 60–80 процентов от указанного минимального предела текучести.
Требования к неразрушающему контролю (НК) различаются в зависимости от типа трубы и стандарта:
- Бесшовная трубаСтандартными методами контроля являются ультразвуковой контроль (УЗК) продольных дефектов, вихретоковый контроль поверхностных дефектов и гидростатические испытания. В некоторых технических требованиях требуется проведение ультразвукового контроля всего тела.
- Сварные трубыПомимо гидростатических испытаний, сварной шов должен быть проверен ультразвуковыми или рентгенографическими методами. Стандарт API 5L PSL2 требует 100-процентной проверки сварного шва трубопровода.
При оценке различий в типоразмерах труб и номинальных давлениях обратитесь к нашему руководству по различиям в типоразмерах труб для получения подробных данных о толщине стенок и давлении.
Сравнение цен: почему бесшовные трубы стоят дороже?
Бесшовные трубы, как правило, стоят на 20–50 процентов дороже, чем сварные трубы аналогичного номинального размера, марки стали и класса прочности. В случае некоторых специальных сплавов и больших диаметров разница может быть еще больше.
Эта разница в стоимости обусловлена несколькими факторами:
- эффективность использования сырьяПри бесшовном производстве в готовую трубу превращается лишь 65-75 процентов заготовки. При сварном производстве перерабатывается более 90 процентов рулона или листа.
- Потребление энергииНагрев цельной заготовки до температуры пробивки и поддержание температуры прокатки требует значительно больше энергии, чем формовка и сварка холодно- или горячекатаной полосы.
- ДебитТрубопрокатные станы для сварки труб работают на более высоких скоростях и производят больше погонных метров в час.
- Наличие заготовокДля производства высококачественных бесшовных труб требуются чистые заготовки с низким содержанием примесей. Поставки заготовок могут быть ограничены, особенно для специальных сплавов.
- Премии за размерБесшовные трубы большого диаметра являются дефицитным и дорогим товаром, поскольку их производством могут заниматься лишь немногие заводы.
Однако цена за единицу товара — это еще не вся история.
совокупную стоимость владения
Общие затраты на эксплуатацию критически важных систем определят, какой вариант — бесшовные или сварные трубы — окажется более выгодным. Затраты на остановку производства и замену сварных труб, которые ломаются по швам во время работы под высоким давлением, превысят любую первоначальную экономию на материалах. Бесшовные трубы обладают лучшей коррозионной стойкостью, чем сварные, что позволяет увеличить срок эксплуатации и снизить потребность в техническом обслуживании как в средах с агрессивными средами, так и в морской среде.
Газопровод работает под давлением 1200 фунтов на квадратный дюйм. Стоимость бесшовных труб достигает 45 фунтов за метр, в то время как сварные трубы стоят 30 фунтов за метр, что означает 50-процентную надбавку. Первоначальная разница в стоимости составляет 150 000 фунтов на расстояние 10 километров. Разрыв сварного шва приведет к остановке работы на три дня на перерабатывающем предприятии, которое теряет 150 000 фунтов в день. Один инцидент сводит на нет экономию материалов, создавая при этом угрозу безопасности, поскольку разрыв сварного шва приведет к остановке работы на три дня на перерабатывающем предприятии, которое теряет 80 000 фунтов в день.
Экономические преимущества сварных труб становятся очевидными для некритичных применений. Водоочистной станции или коммерческой системе отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха не требуется такая же грузоподъемность и коррозионная стойкость, как у бесшовных труб. Использование бесшовных труб в этих областях применения представляет собой нецелесообразное расходование бюджета.
Муниципальное управление водоснабжения провинции Шаньдун в 2024 году нуждалось в водозаборных трубах диаметром 48 дюймов для нового водохранилища. Бесшовной трубы такого диаметра просто не существует. Инженерная группа выбрала трубы ASTM A53 Grade B, сваренные методом LSAW, которые были доставлены через шесть недель примерно за одну пятую часть стоимости любого теоретически возможного бесшовного решения. Трубопровод исправно функционирует с момента начала эксплуатации.
Коррозионная стойкость и фактор сварного шва
Коррозионное поведение — это одна из областей, где наличие сварного шва действительно имеет значение.
В процессе сварки в свариваемой трубе образуется зона термического воздействия (ЗТВ), которая простирается от сварного шва. ЗТВ имеет иную микроструктуру, чем основной металл. В углеродистой стали это различие приводит к незначительным изменениям, которые не создают серьезных проблем с коррозией в условиях нейтрального pH.
Особенности сварного шва из нержавеющей стали.
Ситуация усложняется в случае труб из нержавеющей стали из-за сложной системы трубопроводов. Высокие температуры во время сварки могут вызывать осаждение карбида хрома на границах зерен в зоне термического воздействия. Этот процесс приводит к истощению хрома в областях, окружающих карбиды, что снижает защиту от коррозии. Это явление известно как сенсибилизация.
В некоторых условиях повышается восприимчивость к межкристаллитной коррозии в сварных швах и зонах термического воздействия из-за сенсибилизации. Стандартным решением является термическая обработка после сварки (ТОС), которую называют отжигом в растворе, поскольку она повторно растворяет карбиды хрома, восстанавливая равномерную коррозионную стойкость. ТОС является методом обработки для ответственных применений нержавеющей стали.
Низкоуглеродистые марки, такие как 304L и 316L, снижают риск сенсибилизации, поскольку их более низкое содержание углерода ограничивает образование карбидов хрома. Стабилизированные марки, такие как 321 и 347, содержат титан или ниобий, которые преимущественно образуют карбиды и защищают хром в матрице.
Зона термического воздействия (ЗТВ) сварных труб становится более уязвимой к сульфидному растрескиванию под напряжением в средах, содержащих сероводород. Именно поэтому во многих спецификациях для нефтегазовой отрасли требуется использование бесшовных труб для трубопроводов, работающих в кислых средах, или сварных труб со строгими ограничениями по твердости ЗТВ и полным неразрушающим контролем.
Разница в коррозионной стойкости между бесшовными и сварными трубами становится незначительной при обычном водоснабжении, воздействии атмосферных условий и благоприятной химической среды. Оба типа труб демонстрируют хорошие эксплуатационные характеристики при выборе марки стали, соответствующей условиям окружающей среды.
Бесшовные и сварные трубы из нержавеющей стали
Большинство статей о бесшовных и сварных трубах посвящены углеродистой стали. В случае нержавеющих сталей наличие сварного шва создает дополнительные факторы, влияющие на выбор марки и спецификацию.
| Класс | Бесперебойные приложения | Сварные соединения | Ключевые соображения |
|---|---|---|---|
| 304 | Обработка пищевых продуктов под высоким давлением, фармацевтика | Общие трубопроводы для предприятий общественного питания, строительные и санитарные трубопроводы. | Сварной металл марки 304 подходит для большинства видов работ; для агрессивных сред сварки используйте 304L или термически обработанный металл после сварки (PWHT). |
| 316 | Морская среда, химическая промышленность, воздействие хлоридов | Общие услуги в химической отрасли, архитектурные работы, воздуховоды большого диаметра. | Бесшовные конструкции позволяют избежать зоны термического воздействия в условиях воздействия хлоридов; сварные соединения из стали 316 с термической обработкой после сварки широко используются. |
| 2205 Дуплекс | Переработка нефти и газа, опреснение, высокохлоридные растворы | Водоподготовка, целлюлозно-бумажная промышленность, строительные конструкции | Высокая прочность позволяет использовать более тонкие стенки; бесшовные стенки предпочтительны для эксплуатации в средах с высоким давлением и агрессивными средами. |
Для подробного сравнения двух наиболее распространенных марок стали см. наше сравнение 304 и 316. Обе марки доступны в бесшовном и сварном исполнении, но выбор должен зависеть от условий эксплуатации.
В целом, сварные трубы из нержавеющей стали подходят для большинства применений в пищевой промышленности, строительстве и химической промышленности при низком и среднем давлении. Бесшовные трубы из нержавеющей стали предпочтительны для работы при высоком давлении, высоких температурах или в агрессивных средах, где невозможно полностью предотвратить сенсибилизацию зоны термического воздействия. Для морской среды и сред, подверженных воздействию хлоридов, бесшовные трубы из нержавеющей стали марки 316 полностью исключают уязвимость сварного шва.
Области применения: где каждый тип труб демонстрирует свои лучшие качества.
Наилучшие области применения бесшовных труб
Бесшовные трубы — правильный выбор, когда надежность в экстремальных условиях не подлежит обсуждению:
- Передача нефти и газа высокого давленияУчастки трубопровода, работающие при давлении выше стандартного распределительного, особенно в средах, содержащих сероводород.
- Трубы котла и теплообменникаВысокие температуры и давления требуют равномерной толщины стенок и отсутствия слабых мест в швах.
- Химическая и нефтехимическая переработкаДля работы в агрессивных средах при повышенных температурах необходимы стабильные свойства материалов.
- применение атомной энергетикиВ соответствии с требованиями раздела III стандарта ASME, для систем, критически важных с точки зрения безопасности, часто предписывается использование бесшовных труб.
- Аэрокосмические и криогенные услугиЭкстремальные перепады температур и проблемы, связанные с охрупчиванием при низких температурах, делают бесшовную конструкцию предпочтительной.
- Гидравлические и приборные трубкиТрубопроводы малого диаметра, работающие под высоким давлением, где критически важна равномерность толщины стенок.
В морской среде, при обработке химических веществ с высоким содержанием хлоридов и в атомной энергетике, где трубы из нержавеющей стали должны демонстрировать работоспособность без риска образования сварных швов, бесшовные трубы часто являются предпочтительным вариантом для применения в системах из нержавеющей стали.
Наилучшие области применения сварных труб
Сварные трубы — это практичный и экономичный выбор для большинства промышленных применений:
- Структурные и строительные: Строительство каркасов, свай и опор, несущая способность которых находится в пределах допустимых значений для сварных труб.
- Системы водоснабжения и канализации: Муниципальное водоснабжение, транспортировка сточных вод и водоотведение при низком и умеренном давлении.
- Транспортировка жидкостей под низким и средним давлением: Технологические коммуникации, системы охлаждения и некритичные технологические линии.
- Трубопроводы большого диаметра: Трубопроводы для сбора нефти и газа, водопроводы и трубопроводы для транспортировки шлама, диаметр которых превышает возможность бесшовного соединения.
- Системы HVACТрубопроводы для охлажденной воды, горячей воды для отопления и отвода конденсата.
- Архитектурное и общестроительное производствоПерила, ограждения и механические опоры.
В пищевой промышленности, молочной отрасли, химической промышленности и строительстве, где требования к давлению и коррозионной стойкости умеренные, сварные трубы из нержавеющей стали широко используются.
Стандарты и технические характеристики, которые необходимо знать.
Стандарты на трубы определяют требования к производству, химический состав, механические свойства и протоколы испытаний. Знание того, какой стандарт применяется к какому типу труб, имеет важное значение для правильного составления спецификации. Эти стандарты поддерживаются такими организациями, как ASTM International и Американское общество инженеров-механиков.
| Стандарт | Тип трубы | Материал | Первичное применение | Основные требования |
|---|---|---|---|---|
| ASTM A106 | плавное | Углеродистая сталь | Высокотемпературная эксплуатация | Обязательное гидростатическое испытание; только бесшовные. |
| ASTM A53 | Сварные и бесшовные | Углеродистая сталь | Общее обслуживание и давление | Классы А и В; черные или оцинкованные |
| ASTM A312 | Бесшовные и сварные | Аустенитная нержавеющая сталь | Высокотемпературная и общая коррозия | Подходит для стали марок 304, 304L, 316, 316L и др. |
| ASTM A790 | Бесшовные и сварные | Дуплекс из нержавеющей стали | Коррозионная эксплуатация | Охватывает 2205, 2507 и т. д. |
| API 5л | Бесшовные и сварные | Углеродистая сталь | Транспортировка нефти и газа | PSL1 и PSL2; для сварных швов PSL2 требуется 100% неразрушающий контроль. |
| EN 10216 | плавное | Различные виды стали | для целей давления | Европейский стандарт; эквивалент ASTM A106. |
| EN 10217 | сваренный | Различные виды стали | для целей давления | Европейский стандарт для сварных труб высокого давления |
| JIS G3454 | Бесшовные и сварные | Углеродистая сталь | Обслуживание под давлением | Японский стандарт |
| JIS G3459 | Бесшовные и сварные | Нержавеющая сталь | Обслуживание под давлением | Японский стандарт для труб из нержавеющей стали |
Обратите внимание, что некоторые стандарты, такие как ASTM A53 и API 5L, охватывают как бесшовные, так и сварные трубы. Стандарт устанавливает различные критерии изготовления, испытаний и приемки для каждого типа. Всегда проверяйте, требуется ли для вашего применения версия спецификации, охватывающая как бесшовные, так и сварные трубы.
Как сделать выбор: практическая модель принятия решений
В большинстве статей о бесшовных и сварных трубах описываются технические различия, но не дается никаких рекомендаций по выбору. Вот практическая схема, которую вы можете использовать.
Начните с этих пяти вопросов:
- Какие требования предъявляют ваши нормы проектирования трубопроводов?
Проверьте стандарты ASME B31.3, API 5L или техническую спецификацию вашего клиента. Если стандарт требует бесшовной сварки для вашего класса эксплуатации, это и есть ответ. Например, стандарт ASME B31.3 категории M (токсичные жидкости) и многие спецификации для углеводородов под высоким давлением требуют бесшовной сварки или устанавливают строгие ограничения для сварных труб. - Каковы ваши рабочие давление и температура?
- При давлении выше 1,000 фунтов на квадратный дюйм (69 бар) или температуре выше 750 градусов по Фаренгейту (400 градусов по Цельсию) настоятельно рекомендуется выбирать бесшовные изделия.
- При давлении ниже 300 фунтов на квадратный дюйм (21 бар) и температуре ниже 400 градусов по Фаренгейту (200 градусов по Цельсию) обычно достаточно сварной трубы с надлежащим контролем качества.
- Промежуточный этап: оценка на основе коэффициентов безопасности, последствий отказа и требований нормативных документов.
- Каков уровень коррозионного воздействия?
- Эксплуатация в средах с высоким содержанием кислых газов (сероводород), хлоридов или при циклическом воздействии влаги и сухого воздуха: бесшовные или сварные конструкции с термической обработкой после сварки и полным неразрушающим контролем.
- Нейтральная вода, воздействие атмосферных условий или безвредные химические вещества: сварная труба вполне подойдет.
- Какой диаметр вам нужен?
- При диаметре трубы более 24 дюймов (610 мм) единственным практичным вариантом остается сварная труба.
- Трубы диаметром менее 2 дюймов (50 мм): бесшовные трубы легко доступны и часто имеют конкурентоспособную цену.
- Промежуточный вариант: оба варианта возможны; пусть давление и коррозия станут определяющими факторами при принятии решения.
- Каков твой бюджет?
- Если бесшовная конструкция обходится на 40 процентов дороже, но ваш запас прочности этого требует, то затраты оправданы.
- Если сварная труба, прошедшая полный неразрушающий контроль, соответствует всем техническим требованиям, то сэкономленные средства должны быть заложены в ваш бюджет.
Менеджер по закупкам на нефтехимическом заводе в провинции Чжэцзян использовал этот контрольный список для недавнего проекта расширения. Первоначальная спецификация предусматривала использование бесшовных труб из стали 316L по всей системе. Команда оценила условия эксплуатации и пришла к выводу, что трубопроводы подачи реактора и паропроводы высокого давления должны быть бесшовными. Команда заменила трубы системы охлаждения, подачи азота и вспомогательные трубопроводы на сварные трубы из стали 316L, которые прошли полную рентгеновскую проверку. В результате пересмотра удалось сэкономить около 185 000 труб из 2.1 миллиона, не снизив при этом надежность системы.
Вопросы поставок, сроков выполнения и выбора поставщиков.
Помимо технических характеристик, на выбор между бесшовными и сварными трубами влияют и практические факторы, связанные с поставками.
Сроки поставки значительно различаются для двух материалов. Для производства бесшовных труб компаниям необходимо получать заготовки, которые проходят процессы нагрева и пробивки, требующие обширной финишной обработки. Для стандартных марок требуется от 8 до 16 недель, в то время как для специальных сплавов — 20 недель и более. Производство сварных труб начинается с использования имеющегося рулонного или листового материала. Стандартные размеры продукции имеются на складе, в то время как клиенты могут ожидать доставку своих индивидуальных заказов в течение 4–8 недель после размещения запроса.
Сварные трубы становятся предпочтительным вариантом для небольших проектов, поскольку к ним предъявляются более низкие требования к минимальному объему заказа. Заводы по производству бесшовных труб часто устанавливают минимальный тоннаж для каждого размера и марки. Единственным приемлемым вариантом для проекта, требующего трехсот метров трубного материала, является закупка сварных труб со склада дистрибьютора.
Сварные трубы упрощают доступ к трубам нестандартных размеров. Процесс производства сварных труб позволяет создавать изделия нестандартных размеров за счет специальной регулировки вальцов, зависящей от выбранной толщины листового металла. Производство бесшовных труб небольших размеров по индивидуальному заказу требует закупки заготовок и смены штампов, что создает значительные финансовые барьеры для предприятий.
В разных регионах мира доступность бесшовных труб различается. Большая часть производства бесшовных труб сосредоточена в Азиатско-Тихоокеанском регионе, в основном на предприятиях Китая, Японии и Индии. Бесшовные трубы, закупаемые в этих регионах, обеспечат экономически эффективные решения для международных проектов, но предприятиям необходимо подтвердить качество продукции и получить необходимые сертификаты.
Компания LIANYUNGANG DAPU METAL CO. LTD поставляет клиентам как бесшовные, так и сварные стальные трубы из углеродистой, нержавеющей и легированных материалов. Наш склад включает стандартные размеры, готовые к отгрузке по всему миру, а также мы поддерживаем изготовление труб по индивидуальным спецификациям для конкретных проектов.
Часто задаваемые вопросы
В чём разница между производством бесшовных и сварных труб?
Производство бесшовных труб начинается с нагрева стальной заготовки, которую затем операторы прорезают по центру с помощью вращающегося пробивного стана. Далее процесс начинается с резки стальной пластины или полосы, из которой формируется цилиндр, после чего для соединения кромок используются методы сварки, такие как электросварка (ERW), левосторонняя сварка (LSAW) или левосторонняя сварка (SSAW).
Всегда ли бесшовные трубы прочнее сварных?
Бесшовные трубы обладают большей прочностью, что позволяет им выдерживать на 15-20 процентов большее давление, чем сварные трубы, соответствующие их материальным характеристикам и толщине стенки. Современная система сварных труб HFI-ERW обеспечивает надежную работу благодаря комплексному методу контроля, который оценивает все сварные швы для применения в условиях среднего давления. Разница в прочности материалов имеет решающее значение в областях применения, где действуют условия высокого давления, высоких температур и циклических нагрузок.
Устраняет ли технология сварных труб слабость шва?
Современные технологии сварки и автоматизированный неразрушающий контроль значительно снизили риск дефектов швов, но не устранили принципиальное различие. Сварной шов и зона термического воздействия по-прежнему представляют собой металлургический разрыв. Эта проблема не представляет значительных трудностей для большинства применений, работающих при низком и среднем давлении. При выборе трубопроводов для эксплуатации в условиях высокого давления и воздействия агрессивных сред швы являются важнейшим фактором.
Почему бесшовные трубы дороже сварных?
Более высокие производственные затраты на бесшовные трубы свидетельствуют о том, что для их изготовления требуется больше ресурсов, чем для сварных труб, поскольку для бесшовных труб требуется на 20-50 процентов больше материалов. Преимущество бесшовных труб оправдано, когда требуется высочайшая надежность.
Можно ли использовать бесшовные и сварные трубы взаимозаменяемо?
Эти два материала являются взаимозаменяемыми вариантами для базовых систем низкого давления, не предъявляющих критических требований, но при этом не обладают полной совместимостью. Для условий высокого давления, высокой температуры, коррозии или циклических нагрузок бесшовные и сварные трубы имеют разные эксплуатационные характеристики. Окончательное решение всегда должно основываться на применимом стандарте проектирования трубопроводов, спецификациях заказчика и инженерном анализе.
Что лучше для нефтегазопроводов: бесшовные или сварные?
Это зависит от условий эксплуатации. Для магистралей высокого давления, работы с агрессивными средами и систем, критически важных с точки зрения безопасности, часто требуются бесшовные трубы. Для сборных трубопроводов большого диаметра, трубопроводов для впрыска воды и распределительных трубопроводов низкого давления обычно используются сварные трубы. Стандарт API 5L охватывает оба типа и устанавливает различные требования к испытаниям для каждого из них.
Как определить, бесшовная труба или сварная?
Простейший метод определения типа трубы требует визуального осмотра. Сварные трубы обычно имеют сварной шов, который виден либо на внутренней, либо на внешней поверхности трубы вдоль продольного шва. Бесшовные трубы имеют единую поверхность, на которой отсутствуют видимые сварные швы. Неразрушающие методы контроля, такие как вихретоковый контроль, должны подтверждать наличие линий шва, которые становятся видимыми после шлифовки сварного шва до ровной поверхности.
В чём заключаются недостатки сварных труб?
Основными недостатками являются потенциальная слабость сварного шва, снижение несущей способности по сравнению с бесшовными трубами тех же размеров, подверженность зоны термического влияния коррозии в агрессивных средах и более низкие коэффициенты эффективности соединения согласно некоторым нормам проектирования трубопроводов. Недостатки этих систем представляют собой серьезную проблему для большинства применений, но современные технологии сварки и методы контроля позволяют решить эту проблему.
В каких случаях следует отдать предпочтение бесшовной трубе перед сварной?
Бесшовные трубы следует выбирать в тех случаях, когда применение связано с высоким давлением (выше 1000 psi), высокой температурой (выше 750 градусов по Фаренгейту), коррозионными средами, где невозможно минимизировать воздействие зоны термического влияния, циклическими нагрузками или когда соответствующие нормы и правила предписывают бесшовную конструкцию. Бесшовные трубы также необходимы, когда диаметр трубы невелик и бесшовные трубы легко доступны по конкурентоспособной цене.
Какие стандарты применяются к бесшовным и сварным трубам?
К числу распространенных стандартов, применяемых к бесшовным трубам, относятся ASTM A106, ASTM A312 (включая сварные трубы), ASTM A335, EN 10216 и JIS G3454. К числу распространенных стандартов для сварных труб относятся ASTM A53, ASTM A671, API 5L (включая бесшовные трубы), EN 10217 и JIS G3457. Некоторые стандарты, такие как ASTM A53 и API 5L, охватывают оба типа труб, но с различными требованиями к каждому из них.
Заключение
В споре о бесшовных и сварных трубах нет универсального решения. Бесшовные трубы обеспечивают превосходную прочность и устойчивость к давлению, а также улучшенную защиту от коррозии для ответственных применений. Сварные трубы имеют существенные преимущества в стоимости, позволяют использовать трубы большего диаметра и быстрее поставляются для большинства промышленных задач.
Правильный выбор оборудования требует соответствия вашим эксплуатационным требованиям, стандартам водоснабжения и санитарным нормам, а также финансовых возможностям. Высокая цена бесшовных труб обеспечивает оптимальное соотношение цены и качества для критически важных применений с высоким давлением и высокой температурой. Для коммунальных служб, строительных проектов и транспортировки жидкостей требуются современные сварные трубы, которые проходят надлежащую проверку и являются наиболее экономически эффективным решением.
Участникам проекта следует обращаться к нам за технической помощью в определении подходящего типа труб для своих проектов. Компания LIANYUNGANG DAPU METAL CO., LTD поставляет бесшовные и сварные стальные трубы из углеродистой, нержавеющей и легированной стали с полной сертификацией и осуществляет доставку по всему миру.
Запросите ценовое предложение для вашего следующего проекта или ознакомьтесь с нашим ассортиментом труб из нержавеющей стали, чтобы найти подходящий материал для вашего применения.
