Ống thép hàn là vật liệu không thể thiếu trong cơ sở hạ tầng công nghiệp hiện đại, được sử dụng rộng rãi trong vận tải dầu khí, dự án nước đô thị, kỹ thuật cầu, dự án hàng hải và xây dựng cơ sở điện gió, cùng nhiều dự án khác.
Theo các phương pháp hàn và tạo hình khác nhau, ống thép hàn chủ yếu được chia thành ống thép hàn đường may thẳng và ống thép hàn xoắn ốc. Trong số đó, ống thép hàn thẳng bao gồm hàn điện trở.(ERW) ống thépvà hàn hồ quang chìm dọc(LSAW) ống thép. Mối hàn của loại ống thép này là mối hàn dọc, thẳng dọc theo thân ống. Ngược lại, ống thép hàn xoắn ốc (SSAW) áp dụng công nghệ hàn hồ quang chìm và tạo hình xoắn ốc liên tục, tạo thành các mối hàn hình xoắn ốc- nghiêng trên bề mặt thân ống.
Mặc dù cả hai loại ống thép đều được sản xuất thông qua quy trình hàn và tạo hình tấm, đồng thời có thể đáp ứng các yêu cầu về vận chuyển chất lỏng và khả năng chịu tải của kết cấu,{0}}nhưng chúng có những khác biệt cơ bản về nguyên tắc tạo hình, phân bố mối hàn, quy trình sản xuất, đặc tính ứng suất cơ học, hiệu suất kích thước và điều kiện làm việc hiện hành. Trong thực tế kỹ thuật và mua sắm vật liệu, điều rất quan trọng là phải phân biệt được sự khác biệt cơ bản giữa mối hàn đường thẳng và mối hàn xoắn ốc, giúp tránh lựa chọn sai và dẫn đến rủi ro vận hành.
Định nghĩa cơ bản và sự khác biệt về nguyên tắc hình thành
1. Nguyên lý hàn đường dọc
Hàn đường may thẳng đề cập đến một quá trình hàn trong đó đường hàn thẳng liên tục được hình thành dọc theo hướng dọc của ống thép. Nguyên liệu thô cho ống thép có đường may thẳng là tấm thép hoặc dải thép có chiều rộng cố định-. Trong quá trình sản xuất ống thép, thép phẳng được uốn cong và cuộn thành phôi ống hình trụ thông qua nhiều con lăn định hình. Hai cạnh song song của dải thép được căn chỉnh dọc theo hướng dọc của thân ống, sau đó khe hở được hàn và hợp nhất để tạo thành một đường thẳng dọc gọn gàng. Đối với các ống nối thẳng có đường kính trung bình và nhỏ, hàn điện trở tần số cao (ERW) được sử dụng, trong đó các cạnh của dải thép được làm nóng bằng dòng điện tần số cao- để đạt được sự đùn và nóng chảy tức thời mà không cần kim loại phụ. Đối với các đường ống thẳng có thành dày{8}}có đường kính lớn, phương pháp hàn hồ quang chìm dọc (LSAW) được sử dụng, sử dụng dây hàn và thuốc hàn để hàn xuyên. Bất kể sử dụng quy trình nào, đường hàn đều kéo dài dọc theo toàn bộ chiều dài của thân ống.
2. hàn xoắn ốcNguyên tắc
Hàn xoắn ốc là một quá trình sản xuất ống đặc biệt kết hợp giữa hàn tạo hình liên tục nghiêng và hàn hồ quang chìm. Không giống như việc uốn thẳng các ống thép có đường may thẳng, dải thép được đưa vào thiết bị tạo hình ở một góc cố định và liên tục được cuộn thành phôi ống hình trụ thông qua việc cán xoắn ốc, tạo ra các khe hở xoắn ốc đồng đều. Sau đó, hệ thống hàn hồ quang chìm thực hiện hàn liên tục dọc theo đường xoắn ốc, cuối cùng tạo thành mối hàn xoắn ốc mịn và dày đặc. Các mối hàn xoắn ốc nghiêng một góc nhất định và chiều dài mối hàn vượt quá chiều dài của ống. Nguyên tắc cốt lõi của hàn xoắn ốc là xử lý dải thép có chiều rộng- cố định thành các ống thép có đường kính khác nhau bằng cách điều chỉnh góc, đạt được khả năng tạo ra đường kính linh hoạt mà phương pháp hàn đường thẳng không thể đạt được.
Sự khác biệt trong quy trình sản xuất
1. Quy trình hàn đường may thẳng
Quy trình sản xuất ống nối thẳng đơn giản và có tính tự động hóa cao. Toàn bộ quá trình bao gồm tháo cuộn thép, làm phẳng, cắt cạnh, làm thẳng, hàn mối hàn dọc, hoàn thiện mối hàn, làm mát, định cỡ, làm thẳng và cắt{1}}chiều dài. Ống nối thẳng ERW được hàn bằng cách gia nhiệt điện trở tần số-cao, có tốc độ hàn nhanh và hiệu quả sản xuất cao. Ống nối thẳng LSAW sử dụng tấm thép dày tạo hình và hàn hồ quang chìm nhiều lần, với sự kiểm soát chặt chẽ về độ chính xác của khe và độ sâu xuyên thấu. Các thông số tạo hình của dây chuyền sản xuất đường may thẳng được cố định, tạo hình ổn định và độ chính xác kích thước cao. Tuy nhiên, tính linh hoạt trong sản xuất của nó bị hạn chế. Mỗi chiều rộng dải thép chỉ tương ứng với một đường kính ống, do đó phạm vi sản xuất ống có đường kính siêu lớn bị giới hạn bởi chiều rộng của dải thép.
2. Quá trình hàn xoắn ốc
Quá trình hàn xoắn ốc sử dụng phương pháp tạo hình xoắn ốc động liên tục và hàn hồ quang chìm hai mặt. Quy trình quy trình của nó bao gồm tháo cuộn, làm thẳng dải, phay mặt đầu chính xác, tạo hình xoắn ốc góc-có thể điều chỉnh, hàn hồ quang chìm hai mặt-cả bên trong và bên ngoài, đánh bóng đường hàn, làm mát tuần hoàn, hiệu chỉnh kích thước, cắt-bay và thử nghiệm không-phá hủy toàn bộ đường hàn. Đặc điểm nổi bật nhất của quá trình này là góc tạo hình có thể điều chỉnh được. Bằng cách thay đổi góc cấp liệu của dải thép, nhà sản xuất có thể sản xuất ống có đường kính ngoài khác nhau bằng cách sử dụng cùng một nguyên liệu thô, nâng cao đáng kể tính linh hoạt trong sản xuất. Toàn bộ quá trình sản xuất diễn ra liên tục và không bị gián đoạn, phù hợp cho việc sản xuất-quy mô lớn các đường ống có đường kính{10}lớn, thành{11}dày{12}trung bình. Tuy nhiên, hệ thống hàn và tạo hình xoắn ốc có yêu cầu cao về khớp tham số và cần phải kiểm soát chính xác góc tạo hình, tốc độ hàn, dòng điện và điện áp để tránh mối hàn lệch và biến dạng hình thành.
Sự khác biệt về cấu trúc
1. Đặc điểm kết cấu hàn
Đối với ống hàn mối hàn thẳng, trong kết cấu tổng thể chỉ có một đường hàn dọc, với đường hàn ngắn và đường hàn thẳng. Cấu trúc vi mô của mối hàn ổn định. Vùng ảnh hưởng nhiệt tập trung và hẹp, độ đồng đều về cấu trúc tổng thể của thân ống là tốt. Đối với các ống hàn xoắn ốc, các đường nối hàn hình xoắn ốc liên tục được sử dụng. So với các ống nối thẳng có cùng thông số kỹ thuật, chiều dài đường hàn dài hơn. Đường hàn dài hơn làm tăng diện tích hàn tổng thể và về mặt lý thuyết cũng làm tăng khả năng xảy ra các khuyết tật hàn hiện có. Tuy nhiên, đường hàn xoắn ốc liên tục tránh được các khe hở mối hàn cục bộ. Ngoài ra, đường hàn xoắn ốc có đặc điểm chồng chéo và liên tục, từ đó nâng cao tính toàn vẹn cấu trúc tổng thể của thân ống.
Độ chính xác về kích thước và tính linh hoạt trong sản xuất
Ống hàn đường may thẳng có độ chính xác kích thước và chất lượng bề mặt tốt hơn. Quá trình tạo hình ổn định, với dung sai nhỏ về đường kính ngoài, độ dày và độ tròn của thành, thành trong và ngoài mịn, độ thẳng đồng đều. Các thông số tạo hình được tiêu chuẩn hóa làm cho đường ống thẳng phù hợp hơn cho các dự án đường ống có yêu cầu phù hợp và lắp đặt chính xác-. Tuy nhiên, nhược điểm là độ linh hoạt trong sản xuất kém, bị hạn chế bởi chiều rộng của dải thép và không thể chuyển đổi linh hoạt đường kính ống trong quá trình sản xuất. Ngược lại, ống hàn xoắn ốc có độ chính xác kích thước thấp hơn một chút so với ống nối thẳng, với dung sai độ elip nhỏ hơn nhưng có độ linh hoạt sản xuất cực cao. Bằng cách điều chỉnh góc xoắn ốc, một dải thép có thông số kỹ thuật duy nhất có thể tạo ra hàng chục thông số kỹ thuật đường kính ống khác nhau, giảm đáng kể chi phí khuôn mẫu và rút ngắn chu kỳ sản xuất cho các ống có đường kính-lớn tùy chỉnh.
Ưu điểm và hạn chế kỹ thuật
1. Ưu điểm và nhược điểm của hàn đường may thẳng
Hàn đường may thẳng có ưu điểm là tốc độ hàn nhanh, hiệu quả sản xuất cao, tỷ lệ chất lượng sản phẩm cao, hình thành mối hàn đều đặn, vùng chịu nhiệt hẹp và tính chất cơ học ổn định. Nó chủ yếu được áp dụng trong quy trình sản xuất vật liệu ống có thành-có đường kính trung bình, thành-mỏng và thành-dày{4}}trung bình. Càng ít mối hàn có thể làm giảm khả năng xảy ra khuyết tật và tạo điều kiện thuận lợi cho việc kiểm tra và bảo trì toàn diện. Nhược điểm chính của nó nằm ở tính linh hoạt kém, khả năng sản xuất hạn chế đối với đường kính lớn và khả năng phân tán ứng suất yếu. Trong điều kiện thay đổi tải trọng và áp suất cực cao, đường hàn thẳng dễ bị hỏng tập trung ứng suất hơn.
2. Ưu điểm và nhược điểm của mối hàn xoắn ốc
Ưu điểm cốt lõi của hàn xoắn ốc nằm ở khả năng điều chỉnh đường kính linh hoạt, hiệu suất phân tán ứng suất tuyệt vời, khả năng sản xuất mạnh mẽ đối với-đường ống có đường kính lớn và độ an toàn về kết cấu cao. Mối hàn xoắn ốc có thể ngăn chặn sự lan truyền vết nứt một cách hiệu quả và thích hợp cho việc vận chuyển áp suất cao-khoảng cách{3}}dài. Nhược điểm chính là thời gian hàn dài hơn, hiệu suất sản xuất-máy đơn thấp hơn, nguy cơ xảy ra các khuyết tật nhỏ cao hơn khi chiều dài mối hàn tăng lên và độ chính xác về kích thước thấp hơn một chút.
Sự khác biệt trong ứng dụng công nghiệp
Do đặc tính hiệu suất riêng biệt của chúng, ống hàn đường thẳng và ống hàn xoắn ốc đã thiết lập ranh giới ứng dụng rõ ràng trong kỹ thuật công nghiệp. Ống hàn có đường nối thẳng được sử dụng rộng rãi trong cấp thoát nước đô thị, đường ống phòng cháy chữa cháy, cọc ống kết cấu xây dựng, vận chuyển khí áp suất thấp{1}}và đường ống hỗ trợ thiết bị cơ khí. Do độ chính xác về kích thước cao và chất lượng hàn ổn định, các ống nối thẳng ERW và LSAW cấp cao-cũng thích hợp cho các dự án đường ống áp suất-khoảng cách cao-ngắn. Trong khi các ống hàn xoắn ốc chủ yếu được sử dụng cho các đường ống dẫn dầu và khí đốt xuyên khu vực, đường ống dẫn nước có đường kính lớn-của thành phố, cọc ống kỹ thuật hàng hải, cơ sở hạ tầng năng lượng gió và đường ống áp lực thủy lực, là những dự án vận chuyển đường dài.
Sự khác biệt cốt lõi giữa hàn đường may thẳng và hàn xoắn ốc nằm ở các quỹ đạo tạo hình, kiểu phân bố mối hàn khác nhau, v.v. Hàn đường may thẳng có các mối hàn tuyến tính, độ chính xác kích thước cao, hiệu quả sản xuất cao và cấu trúc đơn giản, đồng thời phù hợp với các dự án đường ống có độ chính xác cao, đường kính từ trung bình đến trung bình và có độ chính xác cao. Hàn xoắn ốc sử dụng các mối hàn xoắn ốc nghiêng và có thể điều chỉnh đường kính một cách linh hoạt. Nó không thể thiếu trong việc xây dựng các đường ống có đường kính-lớn, khoảng cách-dài và áp suất{6}}cao. Cả hai quá trình hàn đều không có ưu thế hay nhược điểm tuyệt đối. Giá trị ứng dụng của chúng phụ thuộc vào điều kiện kỹ thuật thực tế, mức áp suất, thông số kỹ thuật đường kính ống và ngân sách chi phí. Với việc liên tục nâng cấp công nghệ tự động hóa hàn và phát hiện thông minh, khoảng cách hiệu suất giữa hai công nghệ này đang dần được thu hẹp. Trong tương lai, ứng dụng tinh tế và khác biệt của công nghệ hàn đường thẳng và hàn xoắn ốc sẽ thúc đẩy hơn nữa sự phát triển{11}chất lượng cao của ngành sản xuất ống thép và kỹ thuật đường ống.
