Õmblusteta torud, pikisuunas keevitatud torud ja spiraalkeevitatud torud on terastorude kolm peamist tüüpi ning nende erinevad omadused ja tootmisprotsessid määravad nende vastavad rakendused.
Vaatame, kuidas neid erinevat tüüpi terastorusid valmistatakse.
Terastorude tootmismeetodid
Õmblusteta terastorud
Peamised omadused:Õmblusteta terastorudel ei ole kogu ümbermõõdul keevisõmblust. Need on valmistatud tugeva terasest tooriku läbitorkamisel.
Õmblusteta torude tootmine (Mannesmanni valtsimisprotsess)
Õmblusteta torude tootmine (kuumekstrusioon – kuum õõnessepistamine)
Peamised tootmisprotsessid:
1. Kuumvaltsimise (kuum augustamine/pressimine) protsess (esmane meetod):
Sammud:
Tahke ümmargune toorik → Kuumutatakse ahjus plastiliseks → Läbitorkamisveski loob õõnsa kesta (moodustab õõnsa kareda toru) → Pilgerfreesvaltsimine (pikenemine, seina vähendamine, läbimõõdu reguleerimine) → Suuruse/vähendamise veski täppisviimistluseks → Jahutamine → Sirgendamine → Lõikamine → Kontrollimine.
Esindusprotsessid:
Mannesmanni augustamine, kaldus rulluv augustamine jne.
Omadused:
Kõrge tootmistõhusus ja suure{0}}läbimõõduga paksude{1}}seinaga torude tootmine; see on domineeriv tootmismeetod.
2. Külmtõmbamise (külmvaltsimise) protsess:
Sammud:
Kuumvaltsitud-toru toorikuna → Happeline peitsimine oksiidikatlakivi eemaldamiseks → Fosfaatimine/seebistamine määrimiseks → Külmtõmbamine läbi stantside (või külmvaltsimine) → Kuumtöötlus (sisepingete leevendamiseks) → Sirgendamine → Viimistlemine.
Omadused:
Suur mõõtmete täpsus, suurepärane pinnaviimistlus ja suurepärased mehaanilised omadused,{0}}kuid kõrgemad tootmiskulud ja väiksem väljundmaht. Tavaliselt kasutatakse väikese-läbimõõduga, täppis- või õhukeseseinaliste{3}}torude jaoks.
Eelised:
- Ühtsed mehaanilised omadused: keevisõmblus puudub; homogeenne mikrostruktuur nii ümbermõõdus kui ka pikisuunas, mille tulemuseks on kõrge rõhukindlus.
- Kõrgsurve- ja korrosioonikindlus: sobib nõudlikeks rakendusteks kõrge rõhu, äärmuslike temperatuuride või söövitava keskkonna (nt katla torud, hüdrosilindrid) tingimustes.
- Mitmekülgsed{0}}ristlõiked: suudab luua keerulisi kujundeid-sh ümmargused, ruudukujulised, ristkülikukujulised ja ovaalsed profiilid.
Puudused:
- Kõrge tootmiskulu: keeruline protsessivoog, suur energiatarbimine ja märkimisväärne metallikadu (madal materjali saagis).
- Raskused seina paksuse ühtluse kontrollimisel: eriti paksuseinaliste{0}}torude puhul võivad sisepindadel esineda ekstsentrilisust ja pinnadefekte.
- Suuruse ja spetsifikatsiooni piirangud: piiravad tooriku suurus ja töötlemisseadmed; maksimaalne üksik{0}}pikkus ja välisläbimõõt on piiratud (tavaliselt Φ660 mm või sellega võrdne).
Tüüpilised rakendused:
Nafta- ja keemiatööstus (kõrg-temperatuur, kõrgsurve{1}}torujuhtmed), elektrijaamade katlad, hüdrosüsteemid, laagrihülsid, püstoli/toru torud ja ülitäpsed mehaanilised konstruktsioonikomponendid.
Pikisuunas sukeldatud kaarkeevitatud (LSAW) torud
Põhiomadused: keevisõmblus on sirgjoon, mis on paralleelne toru pikiteljega. Need torud valmistatakse terasplaadist või -poolist silindrikujuliseks vormimiseks ja seejärel õmbluse keevitamise teel.
Elektrilise takistusega keevitatud (ERW) toru
Kuuma elektritakistuse keevitatud (kuum ERW) toru
Peamised tootmisprotsessid:
1. Kõrgsageduslik-elektritakistuskeevitatud (HF-ERW) toru:
Protsess:
Terasriba (mähis) moodustatakse pidevalt → Rakendatakse kõrgsageduslikku-voolu, kasutades nahaefekti ja läheduse efekti keevisõmbluse servade kiireks kuumutamiseks sulaolekusse → Tahke{1}}keevitus saavutatakse surverullide survel (täitetraati pole vaja).
Omadused:
Suur kiirus, kõrge efektiivsus, madal hind; minimaalne soojus{0}}mõjutatud tsoon (HAZ), mis tagab hea keevisõmbluse terviklikkuse.
Ühised standardid:
ASTM A500 (struktuurirakendused), JIS G3444 (mehaanilised rakendused).
2. Pikisuunaline sukelkaarega keevitatud (LSAW) toru:
Vormimisprotsessid:
JCOE vormimine: terasplaat painutatakse esmalt serva-, seejärel vormitakse järk-järgult J-, C- ja O-astmete kaudu silindriliseks kestaks, millele järgneb paisumine (laienemine lõpliku läbimõõduni).
UOE vormimine: terasplaadi servad painutatakse eelnevalt-, seejärel pressitakse U-kujuliseks, seejärel O--kujuliseks ja lõpuks keevitatakse enne laiendamist. See meetod nõuab suure-võimsusega seadmeid ja sobib ideaalselt suuremahuliseks-tootmiseks.
Keevitamine:
Pärast vormimist rakendatakse nii sisemiselt kui ka väljastpoolt sukelkaarkeevitust (SAW)-elektrikaar põleb granulaarse vookihi all, tagades kõrge automatiseerituse ja suurepärase keevisõmbluse kvaliteedi.
Omadused:
Võimaldab toota suure -läbimõõduga torusid (kuni Φ1620 mm või suuremaid) ja paksude{2}}seinaga torusid, millel on suurepärane survekindlus ja konstruktsiooni tugevus.
Tüüpilised rakendused:
HF-ERW torud: konstruktsioonikarkassid (nt tellingud), mööbel, madalrõhu-vedeliku transport, autode veovõllid.
LSAW torud: pikamaa{0}}nafta ja gaasi ülekandetorustikud, avamereplatvormide rajatised, munitsipaalvee-/gaasivõrgud ja tuuleturbiinide tornid.
Eelised:
Kõrge tootmise efektiivsus ja madalad kulud: eriti HF{0}}ERW torud võimaldavad pidevat kiiret tootmist.
Suur mõõtmete täpsus ja suurepärane pinnakvaliteet: eeltöödeldud{0}}toormaterjalid tagavad ühtlase seinapaksuse ja esteetiliselt meeldiva viimistluse.
Tugev paindlikkus: toru läbimõõtu saab reguleerida terasriba laiuse muutmisega,{0}}võimaldab toota ühest mähist mitut läbimõõtu.
Puudused:
Pikisuunalise keevisõmbluse olemasolu: keevisliide on potentsiaalne nõrk koht; seega on range keevitamise kvaliteedikontroll hädavajalik.
Läbimõõt on piiratud plaadi laiusega: toru maksimaalne läbimõõt on üldiselt piiratud π × terasplaadi laiusega või sellega võrdne (praktikas piirab seda veelgi vormimisseadmete võimsus).
Spiraalkeevitatud torud
Peamised omadused:
Keevisõmblus keerleb spiraalselt ümber toru korpuse. Sarnaselt pikisuunas keevitatud torudele valmistatakse ka spiraalkeevitatud torusid terasplaadist või -poolist silindrikujuliseks vormimiseks ja seejärel õmbluse keevitamise teel.
TIG (Tungsten Inert Gas) keevitatud torud
Sukelkaarkeevitatud spiraalsed (SAWH) torud, mis on toodetud spiraalkeevitusprotsessiga
Peamine tootmisprotsess:
Vormimine ja keevitamine:
Kindlaksmääratud laiusega terasriba (pool) moodustatakse pidevalt etteantud spiraalinurga (moodusnurga) all silindriliseks torukestaks.
Vormimise ajal rakendatakse kahepoolset -kaarkeevitust (SAW) samaaegselt nii sise- kui ka välisspiraalõmblustele, tagades keevisõmbluse kõrge terviklikkuse ja tootlikkuse.
Riba laiuse ja spiraalinurga reguleerimisega saab toota erineva läbimõõduga torusid samast-laiusega teraspoolist-, mis pakub toote konfigureerimisel suurepärast paindlikkust.
Postituse-töötlemise etapid:
Lõikamine kindlaksmääratud pikkusega, keevisõmbluse kontroll (nt röntgenikiirgus/UT), hüdrostaatilise rõhu testimine ja valikuline torude laiendamine (mõõtmete täpsuse ja jääkpinge leevendamise parandamiseks).
Eelised:
Suur paindlikkus: teatud laiusega terasriba saab kasutada mitme läbimõõduga torude tootmiseks, mis võimaldab väga kohandatavat tootmist.
Keevisõmblus väldib peamist pingesuunda: spiraalne keevisõmblus moodustab primaarse pingeteljega nurga, mille tulemuseks on tasakaalustatum koormuse jaotus ja parem konstruktsiooni terviklikkus siserõhu all.
Vähendatud oht pragude levikuks: spiraalne geomeetria pikendab pragude teed, muutes väiksema tõenäosusega defektide levimise ümbermõõtu{0}}, mis suurendab töökindlust.
Väiksemad investeeringud seadmetesse: võrreldes LSAW (UOE/JCOE) liinidega nõuavad spiraalkeevitusveskid suhteliselt väiksemaid kapitalikulutusi, mistõttu sobivad need ideaalselt keskmise{0}} kuni suure{1}}läbimõõduga torude tootmiseks.
Puudused:
Pikem keevisõmbluse pikkus: spiraalõmblus on 30%–100% pikem kui samaväärse läbimõõduga sirge-õmbluse toru oma, mis suurendab keevituskoormust ja põhjustab rohkem võimalikke ebastabiilsuse allikaid (nt kaare kõikumised, voo katvuse probleemid).
Väiksem mõõtmete täpsus ja geomeetrilised tolerantsid: ümarus ja sirgus on üldiselt madalamad kui ERW või LSAW torudel, eriti väiksema läbimõõduga torude puhul.
Suuremad sisemised jääkpinged. Keeruline deformatsioon spiraalse vormimise ja keevitamise ajal põhjustab pingete keerukamat jaotumist, mis nõuab hoolikat keevisõmbluse{0}}järgset töötlemist (nt pingevaba lõõmutamist).
Suhteliselt aeglasem tootmiskiirus: tänu pidevale spiraalsele vormimisele ja topelt-külgkeevituse sünkroonimisele on väljundkiirused tavaliselt väiksemad kui suurel-kiirusel HF-ERW liinidel.
Tüüpilised rakendused:
- Madal{0}}survevedeliku transport (vesi, gaas)
- Korpus ja torud (eriti suure{0}}läbimõõduga, õhukeste{1}}seinatega variandid)
- Struktuursed tugielemendid (nt sildade, hoonete, avamereplatvormide jaoks)
- Mõned maismaa nafta- ja gaasiülekandeliinid (kus{0}}kuluefektiivsus kaalub üles ranged mõõtmete nõuded)
