Bezšuvju tērauda caurule: pilnīga rūpniecības rokasgrāmata par ražošanu, standartiem un atlasi

Bezšuvju tērauda caurules ir viens no mūsdienu industriālās infrastruktūras pamatmateriāliem, tomēr veids, kā tās tiek izgatavotas, pārbaudītas un norādītas, bieži vien ir vāji saprotams ārpus metalurģijas un cauruļvadu inženierijas aprindām. Šajā rokasgrāmatā ir aprakstīts, kā faktiski tiek ražotas bezšuvju caurules, kā tās būtiski atšķiras no metinātajām caurulēm, kā viens ar otru ir saistīti galvenie starptautiskie standarti un kādi faktori patiesi nosaka cauruļu izvēli tādās nozarēs kā nafta un gāze, elektroenerģijas ražošana un rūpnieciskā apstrāde.

Bezšuvju caurules raksturojošā īpašība ir vienkārša: tā ir veidota no viena cieta tērauda sagataves, kas tiek uzkarsēta un caurdurta tās centrā, lai izveidotu dobu cauruli, bez metināta savienojuma nekur tās garumā vai apkārtmērā. Tas ir pretstatā metinātajai caurulei (ERW, LSAW, vaiSSAW), ko veido plakanu tērauda plāksni vai spoli velmējot cilindriskā formā un pēc tam aizmetinot šuvi.

Šai vienai strukturālajai atšķirībai - metinājuma šuves esamība vai neesamība - ir lielas sekas tam, kā abu veidu caurules darbojas spriedzes apstākļos. Metināšanas šuve, neatkarīgi no tā, cik labi izpildīta, rada dažādas mikrostruktūras zonu, iespējamo atlikušo spriegumu un statistiski lielāku defektu iespējamību, salīdzinot ar apkārtējo parasto metālu. Bezšuvju caurulei, kurai nav šādas šuves, ir vienmērīgākas mehāniskās īpašības visos virzienos ap tās apkārtmēru -, ko īpašību inženieri dēvē par izotropisko izturību. Tieši tāpēc viengabalainas konstrukcijas kļūst par noklusējuma izvēli, palielinoties spiedienam, temperatūrai vai drošības{6}}kritiskumam.

Izpratne par ražošanas procesu ir noderīga nevis kā sīkums, bet gan tāpēc, ka tā tieši izskaidro, kāpēc rodas noteikti izmēri, pielaides un defektu veidi - informācija, kas ir svarīga, novērtējot piegādātāju vai novēršot kvalitātes problēmas. Šķirnes, kas ražotas, izmantojot šo ceļu -, piemēram, mūsu karsti velmētā bezšuvju caurule -, manto savu izmēru konsistenci un mehāniskās īpašības tieši no tā, cik labi tiek kontrolēts katrs no šiem posmiem.

1. Sagatavju sagatavošana un karsēšana.Apaļas tērauda sagataves, kas parasti ir vienlaidus -lietas, tiek sagrieztas vajadzīgajā garumā un uzkarsētas rotācijas pavarda krāsnī līdz caurduršanas temperatūrai, kas parasti ir no 1150 grādiem līdz 1280 grādiem atkarībā no tērauda kvalitātes. Vienmērīga apkure ir kritiska; nevienmērīgs temperatūras sadalījums izraisa nekonsekventu caurduršanu un sienas biezuma izmaiņas lejup pa straumi.

2. Pīrsings (Mannesmann process).Apsildāmā sagatave tiek ievadīta caurduršanas dzirnavās, kur divi leņķiski ruļļi griež sagatavi, kamēr fiksēts caurduršanas punkts izspiežas cauri centram, izmantojot fenomenu, ko sauc par Manesmana efektu - rotējoša stieņa tendence šajā specifiskajā sprieguma modelī attīstīt iekšējo kavitāciju gar savu asi. Tas rada biezu -sienu dobu apvalku, ko sauc par "mātes cauruli".

3. Pagarinājums un sienu samazināšana.Pēc tam pamatcauruli pagarina un samazina tās sieniņu biezumu līdz tuvākajiem galīgajiem izmēriem, izmantojot vienu no vairākiem dzirnavu veidiem: spraudņu dzirnaviņas, serdeņdzirnavas (nepārtrauktas vai fiksētas) vai Assel dzirnavas augstas{0}}precizitātes lietojumiem. Dzirnavu veida izvēle ietekmē sasniedzamās pielaides, un tas ir viens no iemesliem, kāpēc ne visām "bezšuvju caurulēm" no dažādām dzirnavām ir identiska izmēru konsistence, pat ja ir tāds pats nominālais izmērs.

4. Izmēru un stiepšanās samazināšana.Izmēra dzirnavas (un daudziem izmēru diapazoniem stiepes{0}}samazinošas dzirnavas) nodrošina caurules galīgo ārējo diametru un uzlabo sienas biezuma vienmērīgumu. Šis posms ietekmē arī caurules galīgās mehāniskās īpašības, jo reducēšanas procesā tērauds zināmā mērā sacietē.

5. Dzesēšana, termiskā apstrāde un apdare.Caurules atdzesē - parasti uz staigājošas-siju dzesēšanas gultas - un pēc tam iztaisno. Atkarībā no specifikācijas un kvalitātes tiem var tikt veikta normalizācija, rūdīšana un atlaidināšana vai spriedzes atlaidināšana, lai sasniegtu nepieciešamo stiprības, lokanības un graudu struktūras kombināciju. Visbeidzot, caurules tiek sagrieztas vajadzīgajā garumā, un galus nošķeļ, vītņo vai atstāj gludus atbilstoši pasūtījuma prasībām.

6. Pārbaude un testēšana.Pirms izlaišanas caurulei parasti tiek veikta izmēru pārbaude, ultraskaņas pārbaude (UT) attiecībā uz sienas biezumu un iekšējiem defektiem, kā arī hidrostatiskā pārbaude vai apstiprināta nesagraujošā elektromagnētiskā pārbaude, kā arī destruktīva mehāniskā pārbaude (stiepuma, ražības, pagarinājuma un dažkārt arī Šarpija trieciena tests) katra karstuma vai partijas parauga daļām.

Viena no visizplatītākajām piegādes kļūdām ir caurules uzskatīšana par preci, ko galvenokārt nosaka ārējais diametrs un sienu biezums. Praksē reglamentējošais standarts nosaka ķīmiskās robežas, mehānisko īpašību minimumus, pieļaujamos ražošanas procesus un nepieciešamo pārbaudi -, kas nozīmē, ka divas caurules ar identiskiem izmēriem var būt būtiski atšķirīgi izstrādājumi atkarībā no tā, kuram standartam tās ir sertificētas.

• ASTM A106/A53regulē vispārējās un augstas temperatūras{0}}oglekļa tērauda caurules, kas ir izplatītas Ziemeļamerikas procesu un komunālo pakalpojumu cauruļvados. Detalizētu ķīmisko un īpašību sadalījumu visplašāk piedāvātajai kategorijai skatiet mūsu A106 B klases bezšuvju tērauda cauruļu rokasgrāmatā.
• API 5Lregulē cauruļvadu cauruļvadus naftas, gāzes un ūdens pārvadei ar PSL1 un PSL2 produktu specifikāciju līmeņiem, kam ir būtiski atšķirīgas izturības un testēšanas prasības -, kas sīkāk aprakstītas mūsu naftas un gāzes bezšuvju tērauda cauruļu rokasgrāmatā.
• API 5CTregulē naftas atradņu korpusu un caurules, kas ir pilnīgi atšķirīga pielietojuma kategorija nekā cauruļvadu caurule, neskatoties uz izmēru pārklāšanos.
• ASTM A335un līdzīgi leģētā tērauda standarti attiecas uz caurulēm, kas paredzētas lietošanai paaugstinātā-temperatūra, izmantojot hroma-molibdēna sakausējumus (P11, P22, P91), kur šļūdes pretestība - ne tikai stiepes izturība - ir noteicošais projektēšanas apsvērums.
• EN un DIN standarti(EN 10216, DIN 2391 u.c.) attiecas uz Eiropas-ietekmētajiem tirgiem, un tiem ir sava pakāpju nomenklatūra un testēšanas konvencijas, kas nesaista vienu-pret-vienu ar ASTM/API ekvivalentiem.

 

ASTM A106 KARSTI APSTRĀDĀTA BEZŠŪVES CAURULE

 

API5L BEZŠŪVES CAURULES

 

DIN 1629 ST 52 šuvju tērauda caurule

 

EN 10216 TĒRAUDA CAURULES SPIEDIENAM

Caurule, kas atbilst izmēru prasībām, bet ir ražota vai pārbaudīta saskaņā ar nepareizu lietojuma standartu, nav atbilstošs aizstājējs neatkarīgi no tā, cik līdzīga tā parādās specifikāciju lapā. Pārrobežu iepirkumā tas bieži rodas neskaidrības, kur piegādātāja apgalvojums par "līdzvērtīgu pakāpi" vienmēr ir neatkarīgi jāpārbauda, ​​salīdzinot ar faktiskā standarta ķīmisko un mehānisko īpašību tabulām, nevis jāpieņem pēc nominālvērtības.

Pastāvīgs pārpratums cauruļvadu nozarē ir tāds, ka spiediena jauda ir noteikta caurules izmēra fiksēts atribūts. Tā nav. Spiediena reitings ir inženiertehniskā aprēķina rezultāts -, ko parasti izsaka ar Bārlova formulu (P=2St/D) -, kurā ņemts vērā sienas biezums, materiāla tecēšanas robeža, ārējais diametrs un projektētais drošības koeficients, ko nosaka regulējošais kods (piemēram, ASME B31.3 procesa cauruļvadiem vai B31.8 gāzes pārvadei). Šis aprēķins un ar to saistītie kompromisi{8}}ir praktiski detalizēti izpētīti mūsu augstspiediena bezšuvju cauruļu atlases rokasgrāmatā.

Tas nozīmē, ka vienam un tam pašam nominālajam caurules izmēram var būt krasi atšķirīgi spiediena rādītāji atkarībā no sienas biezuma (grafika) un materiāla kvalitātes. Tas nozīmē arī to, ka pāreja uz augstākas-izturības tērauda klasi nav automātiski "labāka" izvēle: augstākas-izturības pakāpes pieļauj plānākas sienas ar tādu pašu spiediena pakāpi, kas samazina svaru un materiālu izmaksas, bet var arī radīt vadāmības, metināmības un ražošanas sarežģījumus, no kuriem zemāka šķira ar biezāku sienu varētu izvairīties. Profesionāla cauruļu izvēle izsver šos kompromisus-atbilstoši konkrētā projekta ražošanas iespējām un apkalpošanas apstākļiem, nevis pēc noklusējuma tiek izvēlēta augstākā pieejamā pakāpe.

Tā kā cauruļu defekti bieži ir neredzami no ārpuses, dokumentācijas un testēšanas ķēde ir tikpat svarīga kā fiziskais produkts. Daži punkti ir pelnījuši īpašu uzmanību pircējiem:

Dzirnavu pārbaudes sertifikāti (MTC)izdoti saskaņā ar EN 10204 ir dažādi veidi. 3.1 sertifikātu apstiprina paša ražotāja kvalitātes nodaļa; 3.2. apakšpunkta sertifikātam ir nepieciešama neatkarīga inspektora vai pircēja pilnvarotā pārstāvja validācija, kas ir faktiskās pārbaudes liecinieks. Ne-kritiskām lietojumprogrammām bieži pietiek ar 3.1; kritiskā spiediena vai drošības lietojumiem daudzās projektu specifikācijās ir nepieciešams 3.2, un tas ir jāsakārto pirms vai ražošanas laikā, nevis pēc fakta.

Pozitīvā materiāla identifikācija (PMI)ir pelnījis īpašu pieminēšanu par leģētā tērauda iepirkumu. Tādas kategorijas kā P11, P22 un P91 var vizuāli un pēc izmēriem neatšķirt no oglekļa tērauda vai cita no citas, taču tām ir ļoti atšķirīgi augstas temperatūras veiktspējas raksturlielumi. Šo pakāpju sajaukšanās- ir izraisījusi reālas, labi{7}}dokumentētas rūpnieciskas kļūmes. PMI testēšana, ko parasti veic ar pārnēsājamu rentgenstaru fluorescences (XRF) analizatoru, pārbauda faktisko sastāvu saskaņā ar sertifikātu, un tā ir jāuzskata par standarta praksi - nevis kā papildu{11}}pielikumu - jebkuram leģētā tērauda pasūtījumam, kas atbalsta svarīgu pakalpojumu.

Siltuma un partijas izsekojamībaļauj izsekot jebkura caurules segmenta sākotnējam tērauda siltumam, savienojot to ar konkrēto ķīmisko sastāvu un mehāniskās pārbaudes rezultātiem šai ražošanas partijai. Projektiem, uz kuriem attiecas normatīvā uzraudzība (cauruļvadi, spiedtvertnes, blakus esošās kodoliekārtas), pilnīga izsekojamība no siltuma daudzuma līdz galīgajai uzstādītajai caurulei bieži ir līgumiska un normatīva prasība, nevis tikai labākā prakse.

Vairākas strukturālas tendences pašlaik veido pieprasījuma modeļus un specifikācijas prasības bezšuvju cauruļu nozarē:

Dziļūdens un netradicionālās naftas un gāzes attīstībaturpina virzīt pieprasījumu uz augstākas-pakāpes, skābu-pakalpojumu-piemērotu cauruļvadu un apvalku, kā arī urbumi iet dziļāk un saskaras ar kodīgākiem, augstāka-spiediena rezervuāra apstākļiem nekā pirms desmit gadiem. Tas ir palielinājis NACE MR0175/ISO 15156 atbilstības relatīvo nozīmi lēmumos par piegādi.

Enerģijas ražošanas pārejas, tostarp esošo termoelektrostaciju modernizēšana un darbmūža{0}}pagarināšana līdztekus jauniem-būvju projektiem, turpina uzturēt pieprasījumu pēc leģētā tērauda kategorijām, piemēram, P91 un P22, pat ja mainās plašāks enerģijas sadalījums -, jo esošā augstas{5}}temperatūras tvaika infrastruktūra paliek ekspluatācijā gadu desmitiem, un tai ir vajadzīgi līdzvērtīgi dzinēji gadu desmitiem, un tam ir nepieciešami līdzīgi{}{{6 nomaiņas materiāls.

Stingrākas kvalitātes prasības no EPC līgumslēdzējiem un regulatoriemir padarījuši trešo-pušu pārbaudes, PMI un pilnās dokumentācijas pakotnes arvien vairāk standarta, nevis izņēmuma kārtā, jo īpaši projektiem jurisdikcijās ar stingrākiem spiediena iekārtu noteikumiem.

Reģionālā standarta konverģence un diverģence-, lai gan ASTM un API standarti joprojām dominē Ziemeļamerikas un daudzos Tuvo Austrumu un Āzijas tirgos, EN standarti Eiropā dominē paralēli, un pircējiem arvien vairāk ir vajadzīgi piegādātāji, kas spēj sertificēties vairākām standartu saimēm vienai un tai pašai fiziskajai produktu līnijai, nevis izmanto vienotu standarta sistēmu.

Bezšuvju tērauda cauruļu izvēle galu galā ir inženiertehnisks lēmums, kas slēpts kā iepirkuma uzdevums. Pareizā izvēle ir atkarīga no skaidra-novērtējuma par darba spiedienu, temperatūru, korozijas potenciālu, piemērojamo konstrukcijas kodu un ražošanas prasībām -, nevis no lielākā sienas biezuma vai augstākās{3}}izturības pakāpes izvēles. Pircēji, kuri izprot ražošanas procesu, būtiskās atšķirības starp standartiem, kas pārklājas, un verifikācijas darbības, kas nodala patiesu atbilstību no atbilstības dokumentācijai, ir daudz labāk pozīcijā, lai pareizi norādītu pirmo reizi, izvairoties no dārgas pārstrādes, projektu aizkavēšanās vai - sliktākajā gadījumā - drīzāk-pakalpojuma kļūmēm, kas rodas, apstrādājot bezšuvju dzinēju kā bezšuvju izstrādājumu.

Sazinieties tagad