Стальная труба LSAW против стальной трубы ERW: Раскрытие основных технологических различий при сварке стальных труб от дуги до тока

Когда вы собираетесь купить стальные трубы, вы все еще боретесь с вопросом - цена или качество? Данные показывают, что трубы, сваренные электрической контактной сваркой, свариваются быстрее, чем стальные трубы lsaw, в 15 раз. Так почему же стальные трубы lsaw по-прежнему являются наиболее подходящей альтернативой для трубопроводов высокого давления? В этой статье обсуждаются различия между дуговой сваркой плавлением и контактной сваркой, подтвержденные лабораторными данными и инженерными сценариями, чтобы облегчить точное определение требований вашего проекта.

Принципиальные различия в источниках тепла

Дуговая сварка плавлением по сравнению со сваркой давлением с теплотой Джоуля

Стальная труба LSAW: Глубокое проникновение с помощью дуговой сварки плавлением
При сварке стальных труб методом LSAW (Longitudinal Submerged Arc Welding) используется проволока и флюс. Высокая температура (~3000°C) дуги расплавляет основной металл и присадочный материал, которые затем образуют расплавленную ванну глубиной 3-5 мм. Основным преимуществом метода является возможность выполнения глубоких сварных швов, где даже глубина проплавления составляет более 8 мм, таким образом, вся толщина трубы будет прочной. Однако введение большого количества тепла приводит к образованию более широкой зоны термического влияния (ЗТВ) шириной 3-5 мм, что может способствовать локальному огрублению зерна и, как следствие, снижению прочности на разрыв.

Стальная труба ERW: Мгновенная сварка давлением с помощью высокочастотного тока Электрическая сварка сопротивлением, обычно сокращенно называемая ERW стальных труб, использует высокочастотный (100-400 кГц) электрический ток, проходящий через край полосы, где существует контактное сопротивление, что приводит к выделению тепла Джоуля. Металл расплавляется до жидкого состояния за 0,1-0,5 секунды, затем под давлением ролика происходит бесшовное соединение. Плотность энергии источника тепла значительно высока (~10⁶ Вт/см²), однако очень короткая продолжительность нагрева ограничивает зону контакта до 0,1-0,3 мм, при этом размер зерна материала практически не меняется.

Сравнение характеристик источника тепла между LSAW и ERW

Сравнение процессов формовки: предварительная гибка против непрерывной роликовой формовки

LSAW стальная труба JCOE Процесс: Пределы точности и толщины
Метод производства стальных труб LSAW, использующий процесс JCOE (предварительная гибка → обжим → O-образная формовка → расширение), позволяет добиться точности гибки ±0,1 мм за каждый проход. Она может использоваться для производства труб с большой толщиной стенки (8-40 мм) и большими размерами (406-1500 мм) для применения, например, при транспортировке нефти и газа. Несмотря на то, что новая линия стоит более 28 миллионов долларов США, скорость ее производства довольно низкая - до 1-2 метров в минуту.

Непрерывная формовка стальных труб ERW: Эффективность превыше всего
Стальные трубы ERW формируют полосовую сталь в круглую трубу с помощью непрерывных валков и, таким образом, представляют собой один из эффективных методов производства, который обеспечивает скорость цикла 10-30 метров в минуту и при этом потребляет всего 30-50% энергии по сравнению с трубами LSAW. Тем не менее, это высокочастотный ток с ограничением по глубине, что приводит к ограничению толщины материала до ≤20 мм, а углеродный эквивалент материала должен быть ≤0,45, чтобы избежать охрупчивания шва.

Сравнение параметров процесса

Характеристики сварного шва и механизмы образования дефектов

1.Стальная труба LSAW: Глубокое проникновение и скрытые риски
Сварные швы стальных труб LSAW известны своей прочностью (540 МПа в соответствии с API 5L Стандарты) и в то же время имеют некоторые негативные последствия, такие как включение шлака или отсутствие проплавления при многослойной сварке. Из-за шлаковых включений в одном из проектов газопровода был нанесен экономический ущерб в размере 50 миллионов йен из-за утечки. Для обнаружения необходимо использовать ультразвуковой контроль (UT) и радиографический контроль (RT), чтобы коэффициент дефектности не превышал 0,5%.

2.Стальная труба ERW: Эффективность без компромиссов
Сварные швы стальных труб ERW зависят от качества склеивания. Неправильный контроль параметров может привести к появлению оксидных включений (серых пятен) или холодных сварных швов (неполное проплавление). Производитель выхлопных труб для автомобилей забраковал 100 000 изделий из-за серых пятен и потерял более 10 миллионов иен. Новые линии ERW, оснащенные вихретоковым и ультразвуковым контролем в режиме онлайн, позволяют снизить уровень дефектов до ≤0,1%.

Поддержка лабораторных данных

Усталостная прочность: По данным сторонних испытаний, срок службы стальных труб LSAW при циклических нагрузках в 2,3 раза выше, чем у стальных труб ERW (Источник: BaoSteel 2022 Welding Technology White Paper).

Ударная вязкость: Сварные швы стальных труб LSAW достигают ≥40 Дж при -50°C (ASTM A333), в то время как сварные швы стальных труб ERW достигают только ≥27 Дж (ASTM A53).

Логика выбора и границы применения

1.Сценарии высокого давления: Стальная труба LSAW Домен
Стальные трубы LSAW могут использоваться в условиях высокого давления, например ≥12 МПа (например, китайско-российский восточный газопровод), благодаря толстым стенкам и глубокому проникновению, способным выдержать огромное давление. Однако стальные трубы ERW могут применяться только при давлении ≤8 МПа (согласно ASTM A53) и могут работать, просто следуя требованиям контроля качества таких сварных швов.

2.Сценарии, чувствительные к затратам: Стальная труба ERW Экономическое преимущество
Стальные трубы ERW позволяют снизить удельные затраты и время производства на 30-50% и рекомендуются для городских газовых сетей и сельскохозяйственной ирригации. В то же время, более низкий уровень брака труб LSAW является причиной снижения эксплуатационных расходов на 40% в долгосрочной перспективе.

3.Экстремальные условия: LSAW стальная труба Незаменимость

Низкие температуры: Стальные трубы LSAW сохраняют прочность при температуре -50°C, подходят для арктических месторождений.

Коррозия: Однородная микроструктура стальных труб LSAW продлевает срок службы 30% в морской среде.

Сравнение случаев

Заключение: Оптимизация с учетом конкретных сценариев

Спор между стальными трубами LSAW и стальными трубами ERW не сводится к вопросу о том, что одна из них лучше другой. Напротив, речь идет о том, какая из них более уместна в конкретном случае. Трубы LSAW незаменимы при высоком давлении, толщине стенок и экстремальных условиях эксплуатации. Трубы ERW не имеют себе равных в чувствительном к затратам секторе среднего и низкого давления. Ключевыми моментами в этом процессе являются ссылки на отраслевые стандарты, такие как API 5L и ASTM A53, проведение испытаний третьей стороной и контроль затрат в рамках бюджета.