Sissejuhatus
Electric Resistance Welded (ERW) torud-, mis on toodetud terasribade või -poolide valtsimisel ja seejärel takistuskuumutusega õmbluse keevitamisel, - on saanud laialdaselt kasutatavaks terastoru tüübiks ehituses, veevarustuses, nafta- ja gaasitorudes ning ehitusrakendustes. Nende populaarsus tuleneb majandusliku tõhususe, tootmismugavuse ja paljudes tingimustes vastuvõetava mehaanilise jõudluse kombinatsioonist. ERW-torud ei ole aga piiranguteta: keevitusõmblused, suuruse- ja rõhupiirangud ning kvaliteedi-kontrollitundlikkus seavad nõudlike rakenduste jaoks väljakutseid. Järgmistes osades analüüsime peamisieeliseidjamiinusedERW torusid üksikasjalikult, võttes arvesse tootmis-, mehaanilisi ja rakendustaseme{0}}aspekte.
1. ERW toru peamised eelised
1.1 Kulud ja tootmistõhusus
1.1.1 Suur materjalikasutus ja madalad kulud
ERW tootmine algab terasriba või -pooliga, valtsimisega ja torukujuliseks vormimisega, seejärel pikiõmbluse keevitamisega. See protsess on väga tõhus toormaterjali muutmisel valmis toruks, saavutades sageli materjali kasutusmäära üle 95%. Kuna tahket toorikut pole vaja läbi torgata (nagu õmblusteta torude tootmisel), väheneb oluliselt tooraine raiskamine. Seetõttu maksavad ERW-torud tavaliselt tunduvalt vähem kui sarnaste spetsifikatsioonidega õmblusteta torud, mis muudab need atraktiivseks eelarve--tundlike või suurte{5}}mahuliste projektide jaoks.
1.1.2 Suur tootmiskiirus ja mastaapsus
ERW torude tootmisliinid on sageli kõrgelt automatiseeritud: pidev rull--vormimine ja kõrgsageduskeevitus- võimaldavad keevituskiirust palju suuremad kui käsitsi või partiiprotsessid. See võimaldab suuremahulist toodangut minimaalse tööjõukuluga, vähendades tootmiskulusid ühiku kohta. Projektide puhul, mis nõuavad mitu kilomeetrit toru, muutub see mastaapsus suureks eeliseks.
1.2 Mõõtmete täpsus, pinna kvaliteet ja järjepidevus
1.2.1 Seina ühtlane paksus ja täpne geomeetria
Kuna ERW torud on valmistatud valtsitud ribast/poolist ning läbivad kontrollitud vormimise ja keevitamise, on nende seina paksus kogu pikkuses väga ühtlane. Mõõtmete tolerantse, nagu välisläbimõõt, sirgus ja ümarus (või ovaalsus), saab täpselt kontrollida. See järjepidevus lihtsustab projekteerimist, paigaldamist ja ühendusi, eriti struktuursete või modulaarsete rakenduste puhul, kus täpsus on oluline.
1.2.2 Sileda pinna viimistlus ja madal järel{1}}töötlemisvajadus
Valtsitud terasest valmistatud ERW torudel on tavaliselt siledad välis- ja sisepinnad, võrreldes mõne keevitatud või kuum{0}}viimistletud toruga. Keevitusõmblus on kitsas ja tänapäevased protsessid hõlmavad jäme eemaldamist või sisepinna puhastamist. Tulemuseks on puhas viimistlus, mis vähendab vajadust põhjaliku pinnatöötluse või katmise järele, alandades seeläbi viimistluskulusid ja hõlbustades värvimist, tsinkimist või korrosioonivastaste või esteetiliste vajadustega katmist.
1.3 Mehaaniline tugevus, mitmekülgsus ja praktiline kasutamine
1.3.1 Piisav tugevus paljude rakenduste jaoks
Õigesti valmistatud -, õigete keevitusparameetrite, kontrollitud kuumtöötluse ja kvaliteedikontrolliga - võivad ERW-torud pakkuda mehaanilist tugevust, mis on võrreldav terasplaadi/riba algmaterjaliga. Kui keevisõmblus on metallurgiliselt hästi-liimitud, on sellel piisavad omadused paljude konstruktsiooni-, torustiku- ja keskmise rõhuga vedeliku transportimise ülesannete jaoks. See muudab ERW ökonoomseks, kuid usaldusväärseks valikuks üldotstarbeliste-torujuhtmete, ehituskarkasside, tellingute, vee- või gaasijaotuse ja muude sarnaste kasutuste jaoks.
1.3.2 Suuruste, pikkuste ja rakenduste mitmekülgsus
ERW tootmisliinid on paindlikud: muutes vormimisrullikuid ja keevitusseadeid, saavad tootjad toota erineva välisläbimõõdu, seinapaksusega (teatud piirides) ja pika pideva pikkusega torusid. See kohandatavus sobib paljudele rakendustele - alates väikese-läbimõõduga konstruktsioonitorudest, veevarustustorudest, munitsipaalgaasitrassidest kuni ehituskarkasside ja -tellinguteni. Paljudel juhtudel vähendavad pikad ühe-pikkusega torud kohapealsete keevitusliidete-vajadust, säästes paigaldusaega, tööjõudu ja vähendades võimalikke lekkekohti.
1.4 Keskkonna- ja majanduslik jätkusuutlikkus
Kuna ERW torude tootmine väldib õmblusteta torude jaoks vajalikku{0}}toorikute energiamahukat kuumutamist ja läbitorkamist, on selle energiatarve torutonni kohta väiksem. Samuti vähendab kõrge materjalikasutus jääke ja jäätmeid. Lisaks on teras - alusmaterjal - ise väga taaskasutatav. Seega aitavad ERW-torude tootmine ja kasutusea lõpu-ringlussevõtt kaasa säästlikumale ressursikasutusele ja väiksemale keskkonnajalajäljele võrreldes mõne alternatiivse torutootmisviisiga.
Tabel 1: ERW toru eeliste kokkuvõte
| Eeliste kategooria | Konkreetne kasu | Tüüpiline kasu/mõju |
|---|---|---|
| Materjali- ja kuluefektiivsus | Suur toorainekasutus, vähem jäätmeid | Madalam tootmiskulu - muudab torud odavamaks kui õmblusteta või muud keevitatud torud |
| Tootmise efektiivsus | Automatiseeritud rullide vormimine ja keevitamine, suur kiirus | Suur-maht, kiire kohaletoimetamine, madalam tööjõu-/energiakulu |
| Mõõtmed / pinna kvaliteet | Ühtlane seinapaksus, täpne läbimõõt/ümarus, sile pind | Lihtne paigaldada, tugev konsistents, vähem viimistlust vaja |
| Mehaaniline jõudlus | Keevituse tugevus lähtematerjali lähedal, piisav konstruktsioonitugevus | Sobib konstruktsiooniliseks kasutamiseks, vee/gaasitorustike, tellingute jms jaoks. |
| Mitmekülgsus ja paindlikkus | Lai valik läbimõõtu/seina{0}}paksust/pikkusi, pikki torusid | Kohandatav paljude rakendustega, vähendab välivuukide ja paigaldustööde arvu |
| Keskkonna- / ressursitõhusus | Väiksem energiatarbimine, vähem jäätmeid, taaskasutatavus | Väiksem keskkonnamõju, säästlikum tootmine |
2. Peamised puudused ja piirangudERW toru
2.1 Keevitusõmblus kui konstruktsiooni nõrk koht
2.1.1 Keevitusvigade võimalus
Kuna ERW toru toetub pikisuunalisele õmblusele, muutub keevisõmbluse tsoon -, sealhulgas põhi-metalliliides, kuumusega mõjutatud tsoon (HAZ) ja keevisõmbluse sulamisjoon - konstruktsiooni terviklikkuse seisukohalt kriitiliseks alaks. Kui keevitusparameetreid (vool, kiirus, rõhk, joondus) ei kontrollita rangelt, võivad tekkida sellised defektid nagu mittetäielik läbitungimine, sulandumise puudumine, räbu lisamine, poorid või mikro{4}}praod. Need defektid ohustavad toru tugevust, tihedust ja töökindlust, mis võib põhjustada lekkeid, lõhkemisi või enneaegseid rikkeid pinges või söövitavas keskkonnas.
2.1.2 Kõrgemad kontrolli- ja kvaliteedikontrolli nõuded
Õmbluse kriitilise tähtsuse tõttu nõuavad ERW-torud ranget mitte{0}}purustavat katset (NDT) - ultraheli-, pöörisvoolu-, hüdrostaatilist testimist, keevisõmbluse kontrollimist ja mõnikord ka metallograafilisi analüüse. Võrreldes õmblusteta torudega on kvaliteedikontroll tundlikum; isegi väikesed tootmishälbed võivad viia tagasilükkamiseni. See seab suuremad nõudmised tootmise järelevalve ja kontrolli infrastruktuurile, suurendades üldist projektijuhtimise keerukust, kui on vaja suurt töökindlust.
2.2 Suurus, sein{1}}paksus ja survevõimsuse piirangud
2.2.1 Piiratud seina paksuse / läbimõõdu vahemik
ERW-torude tootmine-sobib hästi väikese ja keskmise läbimõõduga ning mõõduka seinapaksusega, kuid muutub vähem ökonoomseks või teostatavaks väga suure läbimõõduga või paksude -seinaga raskete{2}}torude puhul. Läbimõõdu või seina paksuse suurenedes muutub vormimise täpsuse, keevisõmbluse kvaliteedi ja ühtluse säilitamine raskemaks; suureneb keevisõmbluse ebakorrapärasuse oht. Suure-läbimõõduga, paksuseinaliste-või väga raskete{7}}torujuhtmete puhul eelistatakse sageli muid meetodeid (nt õmbluskeevitatud kaarkeevitus, õmblusteta või spetsiaalsed paksuseinaga{11}}protsessid).
2.2.2 Madalam rõhk / koormustaluvus võrreldes õmblusteta toruga
Õmbluse ja keevistsooni võimaliku heterogeensuse tõttu on ERW-torudel üldiselt väiksem rõhk ja koormus{0}}kandevõime kui õmblusteta torudel. Kõrg-rõhu ja suure -pingega rakenduste (nt pika-nafta/gaasitorustiku, kõrgrõhu-aurutorude, raskete tööstuslike vedelike puhul) võib õmbluse olemuslik haavatavus ja võimalik keevis-tsooni heterogeensus ERW-d diskvalifitseerida. See piirab ERW sobivust kõige nõudlikumate teenindustingimuste jaoks.
2.3 Vastuvõtlikkus korrosioonile ja keskkonnamõjudele
Kuigi ERW-torud võivad olla korrosioonikaitseks kaetud või tsingitud, võivad keevisõmblusel ja HAZ-il olla mitteväärismetallist - veidi erinevad metallurgilised omadused, sealhulgas jääkpinged, mikrostruktuurilised muutused või inklusioonide kontsentratsioonid. Söövitavas keskkonnas (eriti agressiivsete vedelike, happeliste gaaside või pinnase välise korrosiooni korral) võivad need õmblusega seotud heterogeensused muutuda eelistatud korrosioonialgatuskohtadeks. Aja jooksul võib see põhjustada keevisõmbluse-korrosiooni, punkt- või pingekorrosiooni{5}}pragusid, mis kahjustab pikaajalist-vastupidavust, eriti kui hooldus või katmine on ebapiisav.
2.4 Kvaliteedi varieeruvus masstootmises
Kuna ERW-liinid toodavad sageli suures koguses torusid kiiresti, on alati oht, et mõned partiid võivad - kõrvale kalduda kas toormaterjali ebaühtluse, ebaõigete keevitusparameetrite seadistuste või ebapiisava järel{1}}töötluse tõttu. Ebaühtlane kvaliteet võib ilmneda keevisõmbluste defektide, mõõtmete ebatäpsuste või ebaühtlase pinnaviimistlusena. Projektide puhul, kus usaldusväärsus on kriitiline, nõuab see varieeruvus rangeid kontrollirežiime ja põhjustab sageli suuremaid tagasilükkamise määra või kontrollikulusid.
Tabel 2: ERW torude peamiste puuduste kokkuvõte
| Puudus / piirang | Kirjeldus / põhjus | Mõju/mure |
|---|---|---|
| Keevisõmbluse defektid | Valed keevitusparameetrid, halb juhtimine | Vähenenud tugevus, lekkeoht, konstruktsiooni rike |
| Vajadus range kvaliteedikontrolli järele | Õmbluse tundlikkus, -vajalik mittepurustav testimine | Suurenenud kontrolli hind ja keerukus, võimalik partii tagasilükkamine |
| Suuruse / paksuse piirangud | Rulli-vormimise ja keevitamise piirangud | Ei sobi suure-läbimõõduga või paksuseinaliste{1}}torujuhtmete jaoks |
| Vähendatud rõhk ja kandevõime | Õmbluse tsoon nõrgem vs õmblusteta toru | Piirab kasutamist kõrgrõhu,{0}}suure koormusega-kriitilistes rakendustes |
| Vastuvõtlikkus korrosioonile / keskkonnale | Metallurgiline heterogeensus õmbluses / HAZ | Suurem hooldusvajadus, võimalik keevis{0}}korrosioon või pragunemine |
| Kvaliteedi varieeruvus masstootmise korral | Suur maht, tootmiskiirus, tooraine varieeruvus | Ebaühtlane toru kvaliteet, nõuab partii kontrollimist |
3. Sobivus kasutamiseks: kusERW torudExcel - ja seal, kus seda pole
3.1 Ideaalsed rakenduse stsenaariumid
ERW torud sobivad eriti hästi:
- Madala{0}}kuni-keskmise rõhuga vedeliku transport: veevarustus, kanalisatsioon, munitsipaalgaasijaotus ja tööstuslikud vedelikutorud, kus töörõhk ja söövitavus on mõõdukad.
- Struktuursed ja ehituslikud kasutusalad: ehituskarkassid, tellingud, fermid, kaitsepiirded, sprinklersüsteemide torustikud, ajutised ehitusraamid ja muud konstruktsioonitorud, mille puhul on oluline täpne geomeetria, sirgus ja kulutõhusus{0}}.
- Suuremahulised-kulutundlikud-projektid: munitsipaalinfrastruktuur (vesi ja gaas), põllumajanduslik niisutus, HVAC-süsteemid, üldine hoonete ehitus -, kus madalad kulud ja suur tarne kaaluvad üles vajaduse kõrge rõhu järgi.
- Rakendused, mis nõuavad ühtseid torumõõtmeid ja lihtsat paigaldamist: kitsaste tolerantside, konsistentsi ja sileda pinnaviimistluse tõttu sobib ERW juhul, kui paljud torusegmendid peavad sobima minimaalse reguleerimise või keevitamise teel-kohal.
3.2 Olukorrad, kus ERW torud on vähem sobivad
ERW torud sobivad vähem:
- Kõrge{0}}rõhu või{1}}stressi teenused: pikad-nafta/gaasi ülekandetorustikud, kõrgsurveaur-, agressiivsete vedelikega keemiatehased või mis tahes rakendus, mis nõuab suure koormuse korral usaldusväärset õmbluse tugevust.
- Suure-läbimõõduga või paksude{1}}seinaga torujuhtmed: kui läbimõõt ja seina paksus ületavad ERW moodustamisvõimet -, näiteks suured toornafta torujuhtmed, sügavad-kaevu korpused või rasked tööstuslikud vedeliku transporditorud.
- Karmid söövitavad või agressiivsed keskkonnad: eriti kui hooldus või katmine on ebapraktiline -, sest keevisõmblused ja HAZ võivad eelistatavalt korrodeeruda.
- Kriitilised ohutusrakendused, kus rikkeoht peab olema minimaalne: kus üleliigseid ohutusvarusid, ühtlust ja tõestatud terviklikkust (nagu õmblusteta torud) eelistatakse kulude kokkuhoiule.
4. Disainikaalutlused ja kasutamise parimad tavadERW torud
4.1 Range tootmiskvaliteedi kontroll
ERW eeliste maksimeerimiseks ja riskide minimeerimiseks peavad tootjad ja kasutajad tagama: õiged keevitusparameetrite seadistused (keevitusvool, rulliku rõhk, kiirus), terasribade servade täpne joondamine, tõhus jäme eemaldamine, ühtlane soojussisend ja usaldusväärne mittepurustav katse (ultraheli- või pööris{1}}voolukontroll, vajadusel metallograafiline proovikatse).
4.2 Sobiv rakenduste valik rõhu, suuruse ja keskkonna alusel
Enne ERW torude valimist peavad insenerid hoolikalt hindama: kas nõutav surveaste, toru läbimõõt, seina paksus, korrosioonikeskkond ja väsimustsüklid jäävad ERW võimekuse piiridesse. Kõrge- rõhu, suure-läbimõõduga või söövitava töö jaoks võivad muud tüüpi torud (nt õmblusteta, paksuseinaga-keevitatud või kaarkeevitatud torud) olla sobivamad.
4.3 Tootmisjärgne töötlemine- ja korrosioonikaitse
Sobivate -korrosioonivastaste katete (galvaniseerimine, epoksüvooder, välised kaitsekatted) kandmine ja korrosiooni-kaitse hooldus -, eriti keevisõmblustel -, võib aidata pikendada kasutusiga. Vett, gaasi või muid vedelikke kandvate torustike puhul on soovitatav perioodiliselt kontrollida keevisõmblusalasid ja teha hooldust, et tuvastada varajased korrosiooni- või väsimusmärgid.
4.4 Paigaldamise ja ühendamise strateegia
Ühenduste arvu vähendamiseks (mis võivad olla lekete või rikete allikad) on kasulik kasutada võimalusel pikki ühe{0}}pikkusega ERW torusid. Kohtades, kus on vaja välikeevitust või liitekohti, peaksid hoolikad keevitusprotseduurid, vuukide kontrollimine ja keevitusjärgne -purustav katsetamine peegeldama tehasestandardeid, et vältida uute nõrkade külgede esilekutsumist.
Järeldus
ERW torudesindavad kulutõhusat,{0}}tõhusat ja mitmekülgset lahendust paljude tööstuslike, munitsipaal- ja ehitustorustike vajaduste jaoks. Nende tugevad küljed - kõrge materjalikasutus, madalad tootmiskulud, mõõtmete täpsus, sile pinnaviimistlus ja piisav tugevus madala- kuni keskmise -survega rakenduste jaoks - muudavad need paljude veevarustuse, gaasijaotuse, konstruktsiooni- ja üldinsenerirakenduste jaoks sobivaks-.
ERW torudel on aga omased piirangud: pikisuunaline keevisõmblus võib olla konstruktsiooni nõrk koht; suurus, seina paksus ja survevõime on piiratud; ja nende jõudlus nõudlikes või karmides keskkondades (kõrge rõhk, söövitavad vedelikud, rasked koormused) ei pruugi ühtida õmblusteta või spetsiaalsete keevitatud torude omaga. Lisaks, kuna ERW kvaliteet sõltub suuresti tootmise hoolsusest, on ohutuse ja töökindluse tagamiseks kohustuslikud tugevad kvaliteedikontrolli- ja kontrollirežiimid.
Seetõttu peaks ERW toru valimine olema hoolikas otsus, - tasakaalustades kulusid, projekti nõudeid, keskkonnatingimusi ja{1}}pikaajalisi jõudlusvajadusi. Paljudel juhtudel pakub ERW väga tõhusat lahendust; teistel juhtudel võivad olla õigustatud vastupidavamad torutüübid.
