Besiūliai plieniniai vamzdžiai: išsamus pramonės vadovas, skirtas gamybai, standartams ir atrankai

Besiūliai plieniniai vamzdžiai yra viena iš pagrindinių šiuolaikinės pramonės infrastruktūros medžiagų, tačiau jų gamybos, išbandymo ir specifikacijos būdas dažnai yra menkai suprantamas už metalurgijos ir vamzdynų inžinerijos ribų. Šiame vadove aprašoma, kaip iš tikrųjų gaminami besiūliai vamzdžiai, kuo jie iš esmės skiriasi nuo suvirintų vamzdžių, kaip vienas su kitu yra susiję pagrindiniai tarptautiniai standartai ir kokie veiksniai iš tikrųjų lemia vamzdžių pasirinkimą tokiose pramonės šakose kaip nafta ir dujos, energijos gamyba ir pramoninis perdirbimas.

Besiūlio vamzdžio charakteristika yra paprasta: jis suformuotas iš vieno vientiso plieno ruošinio, kuris kaitinamas ir pradurtas per jo centrą, kad būtų sukurtas tuščiaviduris vamzdis, kurio ilgis ar perimetras nėra suvirintos jungties. Tai skiriasi nuo suvirintų vamzdžių (ERW, LSAW, arbaSSAW), kuris suformuojamas plokščią plieninę plokštę arba ritę susukant į cilindro formą ir suvirinant uždarą siūlę.

Šis vienintelis struktūrinis skirtumas - suvirinimo siūlės buvimas ar nebuvimas - turi didelių pasekmių dviejų tipų vamzdžių veikimui esant įtempiams. Suvirinimo siūlė, kad ir kaip gerai atlikta, sukuria skirtingos mikrostruktūros zoną, galimą liekamąjį įtempį ir statistiškai didesnę defektų tikimybę, palyginti su aplinkiniu netauriuoju metalu. Besiūlis vamzdis, neturintis tokios siūlės, pasižymi vienodesnėmis mechaninėmis savybėmis visomis kryptimis aplink jo perimetrą - savybių inžinieriai vadina izotropiniu stiprumu. Būtent todėl besiūlės konstrukcijos tampa numatytuoju pasirinkimu, kai didėja slėgis, temperatūra ar{6}}saugumas.

Suprasti gamybos procesą naudinga ne kaip smulkmenos, o dėl to, kad jis tiesiogiai paaiškina, kodėl atsiranda tam tikrų dydžių, leistinų nuokrypių ir defektų tipų - informacija, kuri yra svarbi vertinant tiekėją arba šalinant kokybės problemą. Šiuo būdu - pagamintos markės, pvz., karštai valcuotas besiūlis vamzdis -, savo matmenų nuoseklumą ir mechanines savybes paveldi tiesiogiai nuo to, kaip gerai valdomas kiekvienas iš šių etapų.

1. Ruošinio ruošimas ir šildymas.Apvalūs plieno ruošiniai, paprastai ištisinio -liejimo, supjaustomi iki ilgio ir kaitinami rotacinėje krosnyje iki pradurimo temperatūros, paprastai nuo 1150 laipsnių iki 1280 laipsnių, priklausomai nuo plieno rūšies. Tolygus šildymas yra labai svarbus; netolygus temperatūros pasiskirstymas lemia nenuoseklų pradūrimą ir sienelės storio pokyčius pasroviui.

2. Auskarų vėrimas (Mannesmann procesas).Įkaitintas ruošinys paduodamas į pradurimo malūną, kur du kampuoti rulonai sukasi ruošinį, o fiksuotas pradūrimo taškas veržiasi per centrą, išnaudojant reiškinį, vadinamą Mannesmanno efektu - besisukančio strypo polinkis, veikiant šiam specifiniam įtempių modeliui, sukurti vidinę kavitaciją išilgai savo ašies. Taip susidaro storas-tuščiaviduris apvalkalas, vadinamas „motininiu vamzdeliu“.

3. Pailgėjimas ir sienelės sumažinimas.Tada pagrindinis vamzdis pailginamas, o jo sienelės storis sumažinamas iki galutinių matmenų, naudojant vieną iš kelių frezavimo tipų: kamštinį malūną, įtvarinį malūną (ištisinį arba nepertraukiamą) arba Assel malūną, skirtą didelio{0}}tikslumo darbams. Malūno tipo pasirinkimas turi įtakos pasiekiamiems nuokrypiams ir yra viena iš priežasčių, kodėl ne visų besiūlių vamzdžių iš skirtingų malūnų matmenų konsistencija yra identiška, net ir to paties vardinio dydžio.

4. Dydžio nustatymas ir tempimo mažinimas.Dydžio malūnėlis (ir daugelio dydžių diapazonų tempimą{0}}mažinanti malūnė) padidina vamzdžio galutinį išorinį skersmenį ir pagerina sienelės storio vienodumą. Šis etapas taip pat turi įtakos galutinėms vamzdžio mechaninėms savybėms, nes redukavimo proceso metu plienas tam tikru laipsniu sukietėja.

5. Aušinimas, terminis apdorojimas ir apdaila.Vamzdžiai aušinami - paprastai ant einamosios-sijos aušinimo lovos -, tada ištiesinami. Atsižvelgiant į specifikaciją ir rūšį, jie gali būti normalizuojami, grūdinami ir grūdinami arba atkaitinami nuo įtempių{4}, kad būtų pasiektas reikiamas stiprumo, plastiškumo ir grūdėtumo derinys. Galiausiai vamzdžiai supjaustomi iki ilgio, o galai nusmailinami, įsriegiami arba paliekami lygūs pagal užsakymo reikalavimus.

6. Patikra ir bandymai.Prieš išleidžiant vamzdį paprastai atliekama matmenų patikra, atliekamas ultragarsinis bandymas (UT) siekiant nustatyti sienelės storį ir vidinius defektus, hidrostatinis arba patvirtintas neardomasis elektromagnetinis bandymas, taip pat ardomieji mechaniniai bandymai (tempimo, išeigos, pailgėjimo ir kartais Charpy smūgio bandymai) kiekvieno karščio ar partijos mėginio atkarpoms.

Viena iš dažniausiai pasitaikančių tiekimo klaidų yra vamzdžio traktavimas kaip prekė, kurią pirmiausia lemia išorinis skersmuo ir sienelės storis. Praktiškai reglamentuojantis standartas nustato chemines ribas, mechaninių savybių minimumus, leistinus gamybos procesus ir būtinus bandymus -, o tai reiškia, kad du identiškų matmenų vamzdžiai gali būti iš esmės skirtingi produktai, atsižvelgiant į tai, kuriam standartui jie yra sertifikuoti.

• ASTM A106 / A53reguliuoja bendruosius ir aukštos temperatūros anglinio plieno vamzdžius, paplitusius Šiaurės Amerikos procesų ir komunaliniuose vamzdynuose. Norėdami gauti išsamų chemijos ir savybių suskirstymą plačiausiai parduodamos klasės, žr. mūsų A106 klasės B besiūlių plieno vamzdžių vadovą.
• API 5Lreglamentuoja naftos, dujų ir vandens perdavimo vamzdžius, o PSL1 ir PSL2 gaminių specifikacijų lygiai turi reikšmingai skirtingą atsparumą ir bandymo reikalavimus -, išsamiau aprašyti mūsų besiūlių plieninių vamzdžių naftos ir dujų vadove.
• API 5CTreguliuoja naftos telkinių korpusą ir vamzdžius – tai visiškai kitokia taikymo kategorija nei vamzdyno, nepaisant matmenų persidengimo.
• ASTM A335ir panašūs legiruotojo plieno standartai reglamentuoja vamzdžius, skirtus naudoti aukštesnėje -temperatūroje, naudojant chromo-molibdeno lydinius (P11, P22, P91), kur atsparumas valkšnumui - ne tik tempiamasis stipris - yra pagrindinis konstrukcijos aspektas.
• EN ir DIN standartus(EN 10216, DIN 2391 ir t. t.) taikomi Europos -įtakotose rinkose ir turi savo klasių nomenklatūrą bei testavimo taisykles, kurios nesusieja-su-vienu su ASTM/API atitikmenimis.

 

ASTM A106 KARŠTAI APDAILAUS BESIŪLYS VAMZDŽIAS

 

API5L BESIŪLYS VAMZDŽIS

 

DIN 1629 ST 52 besiūliai plieniniai vamzdžiai

 

EN 10216 PLIENINIS VAMZDIS SLĖGIUI

Vamzdis, kuris atitinka matmenų reikalavimus, bet buvo pagamintas arba išbandytas pagal netinkamą naudojimo standartą, nėra tinkamas pakaitalas, nepaisant to, kaip panašus jis atrodo specifikacijų lape. Tai pasikartojantis painiavos taškas vykdant tarptautinius pirkimus, kai tiekėjo teiginys „lygiavertis laipsnis“ visada turi būti nepriklausomai patikrintas pagal faktinio standarto cheminių ir mechaninių savybių lenteles, o ne priimamas nominalia verte.

Nuolatinis nesusipratimas vamzdynų pramonėje yra tas, kad slėgio talpa yra fiksuotas tam tikro vamzdžio dydžio požymis. Taip nėra. Slėgio įvertinimas yra inžinerinio skaičiavimo rezultatas -, paprastai išreiškiamas Barlow formule (P=2St/D) -, pagal kurią atsižvelgiama į sienelės storį, medžiagos takumo ribą, išorinį skersmenį ir projektinį saugos koeficientą, nustatytą vadovaujantis kodu (pvz., ASME B31.3 proceso vamzdynams arba B31.8 dujų perdavimui). Šis skaičiavimas ir su juo susiję kompromisai{8}}praktiškai išsamiai išnagrinėti mūsų aukšto slėgio besiūlių vamzdžių pasirinkimo vadove.

Tai reiškia, kad tas pats vardinis vamzdžio dydis gali turėti labai skirtingus slėgio rodiklius, priklausomai nuo sienos storio (grafiko) ir medžiagos klasės. Tai taip pat reiškia, kad naujovinimas į aukštesnio-stiprumo plieno rūšį nėra automatiškai „geresnis“ pasirinkimas: aukštesnės-stiprumo klasės leidžia plonesnes sieneles esant tokiam pačiam slėgio įvertinimui, o tai sumažina svorį ir medžiagų sąnaudas, bet taip pat gali sukelti valdymo, suvirinamumo ir gamybos komplikacijų, kurių išvengtų žemesnės klasės su storesne siena. Profesionalus vamzdžių pasirinkimas pasveria šiuos kompromisus- su konkretaus projekto gamybos galimybėmis ir aptarnavimo sąlygomis, o ne pagal numatytuosius nustatymus pagal aukščiausią galimą lygį.

Kadangi vamzdžių defektai dažnai yra nepastebimi iš išorės, dokumentacija ir bandymų grandinė yra svarbios kaip fizinis produktas. Kai kurie dalykai nusipelno ypatingo pirkėjų dėmesio:

Malūno bandymo sertifikatai (MTC)išduoti pagal EN 10204 yra įvairių tipų. 3.1 sertifikatą tvirtina paties gamintojo kokybės skyrius; 3.2 sertifikatą turi patvirtinti nepriklausomas inspektorius arba pirkėjo įgaliotasis atstovas, matantis faktinį bandymą. Ne-kritinėms programoms dažnai pakanka 3.1; kritinio slėgio ar saugos programoms daugelyje projektų specifikacijų reikalaujama 3.2, ir tai turi būti išdėstyta prieš gaminant arba gaminant, o ne po to.

Teigiamas medžiagos identifikavimas (PMI)nusipelno specialaus paminėjimo dėl legiruotojo plieno pirkimo. Tokios markės kaip P11, P22 ir P91 gali būti vizualiai ir matmenimis neatskiriamos nuo anglinio plieno arba viena nuo kitos, tačiau pasižymi labai skirtingomis aukštos{4}} temperatūros charakteristikomis. Šių klasių-maišymas sukėlė tikrų,{7}}pagrįstų dokumentais pagrįstų pramonės nesėkmių. PMI bandymas, paprastai atliekamas naudojant nešiojamąjį rentgeno fluorescencijos (XRF) analizatorių, patikrina tikrąją sudėtį pagal sertifikatą ir turėtų būti laikomas standartine praktika -, o ne pasirenkamu priedu-prie - bet kokiam legiruotojo plieno užsakymui, teikiančiam svarbią paslaugą.

Šilumos ir partijos atsekamumasleidžia atsekti bet kurį vamzdžio segmentą iki pradinio plieno karščio, susiejant jį su konkrečios cheminės sudėties ir tos gamybos partijos mechaninių bandymų rezultatais. Projektams, kuriems taikoma teisinė priežiūra (vamzdynai, slėginiai indai, branduoliniai -gretimi įrenginiai), visiškas atsekamumas nuo šilumos kiekio iki galutinio sumontuoto vamzdžio dažnai yra sutartinis ir teisinis reikalavimas, o ne tik geriausia praktika.

Šiuo metu besiūlių vamzdžių pramonėje paklausos modelius ir specifikacijų reikalavimus formuoja kelios struktūrinės tendencijos:

Giliavandenių ir netradicinių naftos ir dujų plėtrair toliau skatina paklausą link aukštesnio-rūšio, rūgštaus-paslaugoms-patinkančio vamzdyno ir korpuso, o šuliniai gilėja ir susiduria su ėsdinančiomis, aukštesnio{3}}slėgio rezervuaro sąlygomis nei prieš dešimtmetį. Tai padidino santykinę NACE MR0175/ISO 15156 atitikties svarbą priimant sprendimus dėl tiekimo.

Energijos gamybos perėjimai, įskaitant esamų šiluminių elektrinių modernizavimą ir eksploatavimo{0}}pratęsimą kartu su naujais-statymo projektais, ir toliau išlaiko legiruotojo plieno rūšių, pvz., P91 ir P22, paklausą, net kai keičiasi platesnis energijos derinys -, nes esama aukštos-temperatūros garo infrastruktūra veikia dešimtmečius, o jiems reikia lygiaverčių variklių. pakaitinė medžiaga.

Griežtesni kokybės lūkesčiai iš EPC rangovų ir reguliavimo institucijųtrečiosios šalies-patikrinimo, PMI ir visų dokumentų paketus padarė vis labiau standartinius, o ne išskirtinius, ypač projektams jurisdikcijose, kuriose taikomi griežtesni slėginės įrangos reglamentai.

Regioninio standarto konvergencija ir divergencija- Nors ASTM ir API standartai išlieka dominuojantys Šiaurės Amerikos ir daugelyje Artimųjų Rytų bei Azijos rinkų, EN standartai lygiagrečiai dominuoja Europoje, o pirkėjams vis labiau reikia tiekėjų, galinčių sertifikuoti kelias tos pačios fizinės produktų linijos standartų šeimas, o ne laikytis vienos standartinės sistemos.

Besiūlių plieninių vamzdžių pasirinkimas galiausiai yra inžinerinis sprendimas, užmaskuotas kaip pirkimo užduotis. Tinkamas pasirinkimas priklauso nuo aiškaus darbinio slėgio, temperatūros, korozijos potencialo, taikomo projektavimo kodo ir gamybos reikalavimų - aiškaus -akivaizdžio įvertinimo, o ne nuo didžiausio sienelės storio ar didžiausio{3}}galio stiprumo pasirinkimo. Pirkėjai, kurie supranta gamybos procesą, esminius sutampančių standartų skirtumus ir tikrinimo veiksmus, kurie atskiria tikrą atitiktį nuo dokumentų laikymosi, yra daug geriau pasirengę teisingai nurodyti pirmą kartą, išvengiant brangaus pertvarkymo, projekto vėlavimų ar -, blogiausiu atveju, -, o ne-paslaugų gedimų, atsirandančių dėl besiūlio gaminio traktavimo kaip besiūlių produktų.

Susisiekite dabar