Išsamus ERW (HFW) plieninių vamzdžių inžinerijos ir pirkimų vadovas

1. Santrauka ir techninis apibrėžimas

Šiuolaikinės konstrukcijų inžinerijos, skysčių perdavimo ir pramoninės gamybos srityse elektriniu atsparumu suvirinti (ERW) plieniniai vamzdžiai yra vienas universaliausių ir ekonomiškiausių{0}}pasaulinės plieninių vamzdžių rinkos segmentų. Pagal techninį apibrėžimą, anERW vamzdisgaminamas šaltai-formuojant didelio-stiprumo anglinio plieno juostelę arba ritę į cilindro formą ir vėliau sulydant jos išilginius kraštus naudojant vietinį elektrinį varžąnepridedant jokio išorinio užpildo metalo(pvz., suvirinimo elektrodai ar srautas).

Šiuolaikinėje inžinerinėje nomenklatūroje terminasAukšto{0}}dažnio suvirinimas (HFW)plieninis vamzdis dažnai naudojamas pakaitomis su šiuolaikiniu ERW, o tai reiškia labai patobulintą ERW gamybos pogrupį, kuriame naudojama aukšto-dažnio kintamoji srovė (didesnė arba lygi 350 kHz), siekiant pašalinti senus suvirinimo linijos defektus, susijusius su žemo dažnio{3}}XX{4}{4}{}am. Kadangi gamybos metu nėra įterpiamas metalo užpildas, suvirinimo zonos cheminė sudėtis išlieka identiška pagrindinio metalo matricai. Dėl to gaunama struktūriškai vienoda vamzdinė konfigūracija, pasižyminti išskirtiniu matmenų tikslumu, itin-mažu sienelės storio ekscentriškumu ir optimizuotu stiprumo-svorio ir{10}}svorio santykiu, pritaikytu kritinėms konstrukcijoms ir slėgį išlaikyti.

2. Išplėstinė aukšto{1}}dažnio forma-ir-saugiklio gamybos procesas

Šiuolaikinių ERW (HFW) vamzdžių konstrukcijos patikimumas ir mechaninės savybės priklauso nuo nuolatinės, visiškai automatizuotos, kelių etapų gamybos linijos. Gamybos procesą sudaro šios griežtai kontroliuojamos termodinaminės ir mechaninės operacijos:

erw and hdg pipe production processes

3. Inžinerinė mechanika: hidrauliniai ir konstrukciniai skaičiavimai

Norėdami saugiai integruoti ERW plieninius vamzdžius į pramoninius vamzdynų tinklus arba konstrukcines konfigūracijas, projektavimo inžinieriai turi naudoti standartizuotas matematines formules, kad apskaičiuotų svorio pajėgumus ir vidinio slėgio rodiklius.

Tūrinis ir svorio nustatymas

Atliekant tarptautinius plieno logistikos ir konstrukcinių apkrovų skaičiavimus, teorinis anglies plieno ERW vamzdžių ilgio vieneto svoris apskaičiuojamas pagal tuščiavidurio cilindro tūrį ir standartinį anglinio plieno tankį (7,85 g/cm).³arba 7850 kg/m³).

Metrikos skaičiavimo formulė:

W=0.0246615×t×(D−t)

Kur:

W=Teorinė vamzdžio masė ilgio vienetui (kilogramai vienam metrui, kg/m)
D=Nurodytas išorinis vamzdžio skersmuo (milimetrais, mm)
t=Nurodytas vamzdžio sienelės storis (milimetrais, mm)
0.0246615=Pastovus veiksnys, apimantis π ir tankio konversijas (π × 7850÷1 000 000)

Imperijos skaičiavimo formulė:

W_lb=10.69×t_in×(D_in−t_in)

Kur:

Wlb=Nominalus vamzdžio svoris vienam ilgio vienetui (svarai pėdai, lb/ft)
Din=Nurodytas išorinis skersmuo (coliais)
skarda=Nurodytas sienelės storis (coliais)

Taikomosios inžinerijos atvejo analizė:

Apskaičiuokite an 12,0 metrų jungties masęAPI 5L klasės X52 ERWvamzdynas, kurio išorinis skersmuo yra 323,9 mm (NPS 12), o sienelės storis 9,52 mm (40 priedas).

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

Bendra jungties masė=73.81 kg/m × 12,0 m=885.72 kg

Vidinio slėgio įvertinimas: Barlow formulė

Slėginiams vamzdynams (pvz., ASME B31.3 proceso vamzdynams, ASME B31.4 skysčių vamzdynams arba ASME B31.8 dujotiekiams) didžiausias leistinas projektinis slėgis arba hidrostatinis bandymo slėgis yra reguliuojamas pagal Barlow formulę, kuri susieja vidinį skysčio slėgį su lanko įtempimu.

info-130-41

Kur:

P=Vidinis projektinis manometrinis slėgis (PSI arba MPa)
S=Minimali nurodytos plieno rūšies takumo riba (PSI arba MPa)
t=Nominalus sienelės storis (coliais arba mm)
D=Išorinis skersmuo (coliais arba mm)
E = Suvirinimo jungties efektyvumo koeficientas. Pagal šiuolaikinius standartus (pvz., ASME B31.3 302.3.4 lentelę), HFW vamzdžiams, kuriems atliekamas griežtas neardomasis tyrimas (NDE) ir ultragarsinis patikrinimas, priskiriamasE=1.0. Taip suvirinimo linija yra 100 % lygiagreti su besiūliu vamzdžio korpusu, skirtingai nuo istorinių ERW variantų, kurių vertė buvo -0,85.
F=Projektinis saugos koeficientas (paprastai svyruoja nuo 0,40 iki 0,72, atsižvelgiant į artumą apgyvendintoms vietovėms arba aplinkos apribojimus).

4. Tarptautiniai techniniai standartai ir medžiagų klasės

Tinkamo tarptautinio standarto nurodymas užtikrina, kad tiekiamo ERW vamzdžio cheminė sudėtis, šiluminė istorija ir mechaninės savybės atitiks projekto parametrus.

Angliavandenilių ir skysčių perdavimas (energetikos sektorius)

API specifikacija 5L(Amerikos naftos institutas):Galutinis standartas plieniniams vamzdžiams, naudojamiems naftos ir gamtinių dujų pramonės vamzdynų transportavimo sistemose.

Produkto specifikacijų lygiai:Išsiskyrė įPSL1(standartinis komercinės linijos vamzdis) irPSL2(griežti kriterijai, įskaitant privalomą atsparumą plyšimui atliekant Charpy V{0}}įpjovos bandymą, ribotus anglies ekvivalentus suvirinimui lauke ir griežtą plokščių -suvirinimo siūlių taisymo draudimą).

Dominuojantys laipsniai:B laipsnis, X42, X46, X52, X56, X60, X65, X70, X80 (kai skaičius reiškia mažiausią takumo ribą tūkstančiais PSI; pvz., X52 klasei reikalingas YS didesnis nei 52 000 PSI/360 MPa arba lygus jai).

ASTM A53 / A53M:Standartinės specifikacijos vamzdžiams, plieniniams, juodiems ir karštai panardintiems,{0}}cinkuotiems, suvirintiems ir besiūliams.

E tipas (suvirintas elektriniu pasipriešinimu):Galimi A ir B klasės. B klasė yra standartinis vamzdis, naudojamas komercinės santechnikos, ŠVOK, priešgaisrinės apsaugos ir žemo -slėgio garo kilpose, kurio minimali takumo riba yra 240 MPa (35 000 PSI).

Konstrukcijos ir civilinė inžinerija (tuščiaviduriai skyriai)

ASTM A500 / A500M:Šaltai formuoti -apvalūs ir formų suvirinti anglinio plieno konstrukciniai vamzdžiai. Plačiai naudojamas konstrukciniuose architektūriniuose rėmuose, tiltų kolonose ir erdvės-karkasinėse santvarose.

Galimi pažymiai:A, B, C ir D laipsniai. C klasė yra labiausiai paplitęs didelio stiprumo pasirinkimas (YS didesnis arba lygus 317 MPa apvaliems profiliams).

EN 10219-1 ir 2 (Europos standartas):Šaltai suformuotos suvirintos konstrukcinės tuščiavidurės ne{0}}legiruotojo ir smulkiagrūdžio plieno profiliai.

Galimi pažymiai:S235JRH, S275J0H, S355J0H, S355J2H. Nomenklatūra žymi konstrukcinį plieną („S“), o po to nurodoma mažiausia takumo riba („355“ MPa) ir sub -klasės pavadinimai, nurodantys smėlėto smūgio patikrinimą („J0“ esant 0 laipsniui, „J2“ esant –20 laipsnių).

5. Lyginamoji matrica: ERW ir besiūlių, LSAW ir SSAW

Pasirinkus tinkamą vamzdžių tipologiją, reikia suderinti{0}}matmenų tikslumą, sienelės storio ribas, pirkimo laiką ir finansinius apribojimus.

Techniniai parametrai	ERW / HFW (elektrinis pasipriešinimas)	SML (besiūlis)	LSAW (išilginis panardintas lankas)	SSAW (spiralinis panardintas lankas)
Matmenų diapazonas (OD)	nuo 21,3 mm iki 660 mm (1/2" iki 26")	nuo 10,3 mm iki 711 mm (1/8" iki 28")	nuo 406 mm iki 1524 mm+ (16" iki 60"+)	nuo 219 mm iki 3048 mm+ (8" iki 120"+)
Sienelės storio riba (WT)	Maks. maždaug . 22 mm	Daugiausia apie . 60 mm+	Daugiausia apie . 50 mm+	Maks. maždaug . 25 mm
Sienelės storis Ekscentriškumas	Puikus (mažiau nei arba lygus ±5%); labai vienodas juostos įvestis.	Prastas arba Vidutinis (Mažiau arba lygus ±12,5%); linkę į šerdies dreifą.	Puikus (Mažiau arba lygus ±5%); tikslus plieninės plokštės įėjimas.	Vidutinis; priklauso nuo nuolatinio ritės formavimo įtempimo.
Paviršiaus lygumas	Prasmingesnis; malūn-nuvalykite apnašas nuo karštai valcuotų{1}}juostelių.	Šiurkštesnis; vėrimas aukštoje{0}}temperatūroje.	Vidutinis; pasižymi ryškiomis vidinėmis / išorinėmis suvirinimo siūlėmis.	Vidutinis; ištisinis spiralinės suvirinimo siūlės išsikišimas.
Suvirinimo jungties konfigūracija	Viena išilginė linija; visiškai lygus (nupjautas šerdis).	Nėra; ištisinis tvirto plieno korpusas.	Vienos arba dvigubos išilginės linijos; reikia sunkios vielos užpildo.	Ištisinė sraigtinė siūlė; reikalingas vidinis / išorinis vielos užpildas.
Santykinė gamybos kaina	Nuo žemo iki vidutinio; labai efektyvus automatinis pralaidumas.	Aukštas; intensyvūs šiluminės energijos ir perdirbimo ciklai.	Aukštas; specializuoti sunkiojo formavimo presai (JCOE).	Nuo žemo iki vidutinio; lankstus formavimas iš siaurų ritinių.

6. Istorinių gedimų diagnostika ir šiuolaikiniai kokybės kontrolės protokolai

Istoriškai ERW vamzdžiai, pagaminti nuo XX amžiaus šeštojo iki aštuntojo dešimtmečio, patyrė daugybę gedimų, susijusių su aukšto -slėgio naftos ir dujų tiekimo paslaugomis. Šiuos lauko gedimus daugiausia lėmė žemo -dažnio (1 kHz–10 kHz) kintamosios srovės suvirinimo sistemos, kurios generuodavo nevienodą suvirinimo temperatūrą, kartu su tuo, kad nebuvo po-suvirinimo indukcinio terminio apdorojimo. Dėl to trapi suvirinimo linija tapo jautriAtrankinė siūlių korozija (griovelių korozija)ir mikro{0}}krekingo.

Šiuolaikinė HFW gamyba pašalino šias problemas, nes veikia itin aukštais

Išsamios neardomojo{0} bandymo (NDT) matrica

In-Line ultragarsinis bandymas (UT):Automatinės kelių{0}}zondų matricos nepertraukiamai stebi suvirinimo liniją iš karto po apipjaustymo ir siūlės normalizavimo. Jutikliai pro sintezės zoną įvairiais šlyties kampais išskiria aukšto{2}}dažnio garso bangas, kad aptiktų vidinius plokštuminius defektus, tuštumas ar intarpus.
Sūkurinės srovės peržiūra (ET):Naudoja elektromagnetinę indukciją, kad aptiktų paviršiaus ir paviršiaus -paviršiaus makro-defektus išilgai vamzdžio periferijos, užtikrinant visišką apvalkalo vientisumą prieš vamzdžiui pereinant į dydžio nustatymo fazę.
Hidrostatinio slėgio kvalifikacija:Kiekviena slėgio -vardinio ERW vamzdžio jungtis sandarinama hidrostatiniame testeryje, pripildoma išvalyto vandens ir veikiama iki iš anksto nustatyto įtempio lygio-dažnai viršijančio 20 MPa (3000 PSI), atsižvelgiant į plieno rūšį-, ir palaikoma privalomą trukmę (5–10 sekundžių) ir absoliučiam vandens sandarumui{{8} patikrinti. našumo-taško atsparumas.

Privalomas ardomasis ir mechaninis bandymas

Siekiant patikrinti suvirinimo linijos konstrukcinį lankstumą esant staigiam deformavimui, pavyzdiniai žiedai periodiškai nupjaunami iš gamybos ciklo ir laboratoriniai destruktyviai vertinami:

Išlyginimo testas (ASTM A53 / API 5L):Vamzdžio žiedo pavyzdys dedamas tarp dviejų lygiagrečių standžių plieninių plokščių ir suspaudžiamas hidrauline jėga. Bandymas atliekamas dviem skirtingais etapais:

Pirmas etapas (suvirinimo lankstumas):Suvirinimo siūlė nukreipta 90° kampu veikiančios jėgos kryptimi. Plokštės uždaromos iki 2/3 pradinio vamzdžio išorinio skersmens. Ant suvirinimo linijos neturi būti įtrūkimų, mikro{5}}įtrūkimų ar vidinio atsivėrimo.
Antrasis etapas (kūno lankstumas):Suspaudimas tęsiamas tol, kol susilieja vidinės vamzdžio sienelės (visiškai išlygintos iki 1/3 arba 2 kartų sienelės storio atstumu). Šios ekstremalios deformacijos metu negali atsirasti laminačių, trapių lūžių ar netauriųjų metalų skilimo.

Lenkimo testas:Esant mažesniam vardiniam skersmeniui (Mažiau nei arba lygus NPS 2), vamzdžio jungtis yra šaltai -sulenkta aplink cilindrinį šerdį 90º arba 180º kampu, nepaliekant įtrūkimų išilgai lydymosi linijos.

7. Išplėstinė pritaikymo ir naudojimo lauko dangų inžinerija

Priklausomai nuo eksploatavimo aplinkos, -ar povandeninis, požeminis ar veikiamas atmosferos sąlygų,-paprastų anglinio plieno ERW vamzdžių paviršius gali būti išsaugomas ir struktūriniai pakeitimai:

Antikorozinės išorinės ir vidinės dangos

01.

Trijų{0}}sluoksnių polietilenas (3LPE):

Auksinis standartas požeminėms angliavandenilių arba vandens perdavimo linijoms. Jį sudaro didelio našumo -Fusion Bonded Epoxy (FBE) grunto sluoksnis, skirtas cheminiam sukibimui, tarpinis kopolimerinis lipnus sluoksnis ir storas išorinis didelio -tankio polietileno (HDPE) sluoksnis, skirtas mechaniniam poveikiui ir apsaugai nuo drėgmės.

02.

Karštas{0}}galvanizavimas (HDG):

ASTM A53 vamzdžiams, naudojamiems vandentiekyje, ŠVOK ar konstrukciniuose pastoliuose, vamzdis valomas rūgštaus marinavimo vonioje ir panardinamas į išlydyto cinko vonią maždaug 450 laipsnių kampu. Tai sudaro metalurginį ryšį, kurio cinko dangos storis viršija 45 μm (320 g/m).²⁾, užtikrinanti katodinę apsaugą nuo atmosferos oksidacijos.

Pabaiga{0}}veido geometrijos paruošimas

Nuožulniai galai (BE):Vamzdynų, sujungtų suvirinant lauke, vamzdžių galai apdirbami tiksliu nuožulniu kampu -paprastai 30º (+5º,−0º), o šaknies paviršius (žemė) yra 1,6 mm (±0,8 mm)-, atitinkantis ASME B16.25 standartus.
Grioveliai (GRV):Greitai{0}}sumontuojant priešgaisrinę apsaugą arba kasybos vandens kilpas, vamzdžių galai šaltai-valcuojami su apskritimo grioveliu, suderinamu su Victaulic ar panašiomis mechaninėmis sujungimo sistemomis.

Susisiekite su mumis