Gelaste stalen buizen zijn onmisbare materialen in de moderne industriële infrastructuur en worden veel gebruikt in onder meer het olie- en gastransport, gemeentelijke waterprojecten, bruggenbouw, maritieme projecten en de bouw van windenergiefaciliteiten.
Volgens verschillende las- en vormmethoden worden gelaste stalen buizen hoofdzakelijk verdeeld in gelaste stalen buizen met rechte naad en spiraalgelaste stalen buizen. Onder hen omvatten rechte naadgelaste stalen buizen weerstandslassen(ERW) stalen buizenen longitudinaal ondergedompeld booglassen(LSAW) stalen buizen. De lassen van dit type stalen buis zijn longitudinale lassen die recht langs het buislichaam lopen. Spiraalgelaste stalen buizen (SSAW) maken daarentegen gebruik van de technologie voor continu spiraalvormen en ondergedompeld booglassen, waarbij spiraal-vormige lassen worden gevormd die schuin op het oppervlak van het buislichaam staan.
Hoewel beide soorten stalen buizen worden vervaardigd door middel van plaatvormings- en lasprocessen en kunnen voldoen aan de eisen van vloeistoftransport en structurele belasting-dragen, vertonen ze fundamentele verschillen in vormingsprincipes, lasverdeling, productieprocessen, mechanische spanningskenmerken, prestatie op maat en toepasselijke werkomstandigheden. Bij de daadwerkelijke engineering en materiaalinkoop is het erg belangrijk om onderscheid te maken tussen de essentiële verschillen tussen rechte naadlassen en spiraallassen, wat helpt om onjuiste selectie en de daaruit voortvloeiende operationele risico's te voorkomen.
Basisdefinitie en vormende principeverschillen
1. Principe van langsnaadlassen
Rechte naadlassen verwijst naar een lasproces waarbij een continue rechte lasnaad wordt gevormd langs de lengterichting van de stalen buis. De grondstof voor stalen buizen met rechte naad is een stalen plaat of stalen strip met vaste-breedte. Tijdens de productie van stalen buizen wordt plat staal gebogen en via meerdere vormrollen tot cilindrische pijpstukken gerold. De twee evenwijdige randen van de stalen strip worden uitgelijnd langs de lengterichting van het pijplichaam, en vervolgens wordt de opening gelast en gesmolten om een nette rechte langsnaad te vormen. Voor pijpen met rechte naden met een gemiddelde en kleine diameter wordt hoog{5}}weerstandslassen (ERW) gebruikt, waarbij de randen van de stalen strip worden verwarmd door hoog-stroom om onmiddellijke extrusie en smelten te bereiken, zonder dat er vulmetaal nodig is. Voor dik{8}}wandige buizen met rechte naden met een grote diameter wordt longitudinaal ondergedompeld booglassen (LSAW) gebruikt, waarbij gebruik wordt gemaakt van lasdraad en vloeimiddel voor penetratielassen. Ongeacht welk proces wordt toegepast, de lasnaad strekt zich uit over de gehele lengte van het buislichaam.
2. SpiraallassenBeginsel
Spiraallassen is een speciaal pijpproductieproces dat schuine continue vorming en ondergedompeld booglassen combineert. In tegenstelling tot het recht buigen van stalen buizen met rechte naad, wordt de stalen strip onder een vaste hoek in de vorminrichting gevoerd en continu tot een cilindrische buisplano gerold door spiraalvormig walsen, waardoor uniforme spiraalvormige openingen ontstaan. Vervolgens voert het ondergedompelde booglassysteem continu lassen uit langs het spiraalvormige pad, waardoor uiteindelijk een gladde en dichte spiraallas ontstaat. De spiraallassen staan onder een bepaalde hoek en de laslengte overschrijdt de lengte van de buis. Het kernprincipe van spiraallassen is het verwerken van een stalen strip met vaste- breedte tot stalen buizen met verschillende diameters door de hoek aan te passen, waardoor een flexibele diameterproductie wordt bereikt die niet kan worden bereikt door middel van rechte naadlassen.
Verschillen in productieprocessen
1. Lasproces met rechte naad
Het productieproces van rechte naadbuizen is eenvoudig en sterk geautomatiseerd. Het hele proces omvat het afwikkelen van stalen spoelen, afvlakken, afsnijden van randen, rechttrekken, laslassen in de lengterichting, lasafwerking, afkoelen, op maat maken, rechttrekken en lengtesnijden. ERW-buizen met rechte naad worden gelast met behulp van hoog-weerstandsverwarming, met een hoge lassnelheid en een hoge productie-efficiëntie. LSAW-buizen met rechte naad maken gebruik van dikke stalen plaatvorming en meerdere passages van ondergedompeld booglassen, met strikte controle over de sleufnauwkeurigheid en penetratiediepte. De vormparameters van de productielijn met rechte naden zijn vast, de vorming is stabiel en de maatnauwkeurigheid is hoog. De productieflexibiliteit is echter beperkt. Elke breedte van de stalen strip komt overeen met slechts één buisdiameter, dus het productiebereik van buizen met ultra-grote diameter wordt beperkt door de breedte van de stalen strip.
2. Spiraalvormig lasproces
Bij het spiraallasproces wordt gebruik gemaakt van continu dynamisch spiraalvormen en dubbelzijdig -zijdig ondergedompeld booglassen. De processtroom omvat afwikkelen, strippen rechttrekken, nauwkeurig kopvlakfrezen, instelbare-hoekspiraalvorming, dubbelzijdig-zijdig ondergedompeld booglassen aan zowel de binnen- als buitenkant, polijsten van lasnaden, circulatiekoeling, maatcorrectie, vlieg-snijden en niet-destructief testen van volledige lasnaden. Het meest opvallende kenmerk van dit proces is de instelbare vormhoek. Door de invoerhoek van de stalen strip te veranderen, kunnen fabrikanten met dezelfde grondstof buizen met verschillende buitendiameters produceren, waardoor de productieflexibiliteit aanzienlijk wordt vergroot. Het hele productieproces is continu en ononderbroken, geschikt voor productie op grote-schaal van buizen met een grote-diameter en-middeldikke-wand. Het spiraalvorm- en lassysteem stelt echter hoge eisen aan het afstemmen van parameters, en nauwkeurige controle van de vormhoek, lassnelheid, stroom en spanning is noodzakelijk om lasafwijkingen en vormvervorming te voorkomen.
Structurele verschillen
1. Kenmerken van de lasstructuur
Bij gelaste buizen met rechte naad is er slechts één longitudinale lasnaad in de totale constructie, met een kort laspad en een rechte lijn. De microstructuur van de las is stabiel. De door hitte beïnvloede zone is geconcentreerd en smal en de algehele structurele uniformiteit van het buislichaam is goed. Voor spiraalgelaste buizen worden doorlopende spiraal-vormige lasnaden gebruikt. Vergeleken met rechte naadbuizen met dezelfde specificatie is de lasnaadlengte langer. De langere lasnaad vergroot het totale lasoppervlak en vergroot theoretisch ook de kans op bestaande lasfouten. De doorlopende spiraalvormige lasnaad vermijdt echter plaatselijke lasnaden. Bovendien heeft de spiraalvormige lasnaad de kenmerken van overlap en continuïteit, waardoor de algehele structurele integriteit van het pijplichaam wordt verbeterd.
Maatnauwkeurigheid en productieflexibiliteit
De rechte naadgelaste buis heeft een betere maatnauwkeurigheid en oppervlaktekwaliteit. Het vormproces is stabiel, met kleine toleranties voor de buitendiameter, wanddikte en rondheid, gladde binnen- en buitenwanden en uniforme rechtheid. Gestandaardiseerde vormparameters maken de pijp met rechte naad geschikter voor nauwkeurige installatie en pijpleidingprojecten met hoge- eisen. Het nadeel is echter dat de productieflexibiliteit slecht is, beperkt door de breedte van de staalband, en dat er tijdens het productieproces niet flexibel kan worden geschakeld in buisdiameters. Daarentegen heeft de spiraalgelaste buis een iets lagere maatnauwkeurigheid dan de rechte naadbuis, met een kleinere ellipticiteitstolerantie, maar heeft hij een extreem hoge productieflexibiliteit. Door de spiraalhoek aan te passen, kan één enkele specificatie van stalen strip tientallen verschillende buisdiameterspecificaties produceren, waardoor de matrijskosten aanzienlijk worden verlaagd en de productiecyclus voor op maat gemaakte buizen met grote- diameter wordt verkort.
Technische voordelen en beperkingen
1. Voor- en nadelen van rechte naadlassen
Rechte naadlassen heeft de voordelen van een hoge lassnelheid, hoge productie-efficiëntie, hoge productkwalificatie, regelmatige lasvorming, smalle, door hitte beïnvloede zone en stabiele mechanische eigenschappen. Het wordt voornamelijk toegepast in het productieproces van dun- en middel- dik- buismateriaal met middelmatige diameter, dun- en middeldik-. Hoe minder lasnaden de kans op het optreden van defecten kunnen verkleinen en uitgebreide inspectie en onderhoud kunnen vergemakkelijken. De belangrijkste nadelen liggen in de slechte flexibiliteit, de beperkte productiecapaciteit voor grote diameters en het zwakke vermogen om spanningen te verspreiden. Onder ultra-hoge druk en belastingsveranderingen is lassen met rechte naden gevoeliger voor falen van de spanningsconcentratie.
2. Voor- en nadelen van spiraallassen
De belangrijkste voordelen van spiraallassen liggen in het vermogen om de diameter flexibel aan te passen, uitstekende prestaties op het gebied van spanningsverspreiding, sterke productiemogelijkheden voor pijpleidingen met grote- diameter en hoge structurele veiligheid. Spiraallassen kunnen de verspreiding van scheuren effectief tegengaan en zijn geschikt voor lange-transport onder hoge- druk. De belangrijkste nadelen zijn een langere lastijd, een lagere productie-efficiëntie van één-machine, een hoger risico op kleine defecten naarmate de laslengte toeneemt, en een iets lagere maatnauwkeurigheid.
Verschillen in industriële toepassing
Vanwege hun onderscheidende prestatiekenmerken hebben rechte naadgelaste buizen en spiraalgelaste buizen duidelijke grenzen gesteld voor de toepassingsmogelijkheden in de industriële techniek. Gelaste buizen met rechte naad worden veel gebruikt in stedelijke watervoorziening en -afvoer, brandbeveiligingspijpleidingen, structurele pijppalen, lage- gastransport en mechanische apparatuur die pijpleidingen ondersteunt. Vanwege hun hoge maatnauwkeurigheid en stabiele laskwaliteit zijn hoogwaardige ERW- en LSAW-buizen met rechte naad ook geschikt voor pijpleidingprojecten met hoge druk over korte- afstanden en hoge druk. Terwijl spiraalgelaste buizen hoofdzakelijk worden gebruikt voor inter-regionale olie- en gaspijpleidingen, gemeentelijke watertransportpijpleidingen met grote- diameter, waterbouwpijppalen, windenergie-infrastructuur en hydraulische drukpijpleidingen, die lange- transportprojecten over lange afstanden zijn.
Het belangrijkste verschil tussen rechte naadlassen en spiraallassen ligt in de verschillende vormtrajecten, lasverdelingspatronen, enz. Rechte naadlassen kenmerken lineaire lassen, hoge maatnauwkeurigheid, hoge productie-efficiëntie en een eenvoudige structuur, en zijn geschikt voor gestandaardiseerde pijpleidingprojecten met een gemiddelde tot kleine diameter en hoge- precisie. Spiraallassen maakt gebruik van schuine spiraallassen en kan de diameter flexibel aanpassen. Het is onmisbaar bij de constructie van pijpleidingen met grote-diameter, lange- afstanden en hoge- druk. Geen van de twee lasprocessen heeft absolute superioriteit of inferioriteit. Hun toepassingswaarde hangt af van de werkelijke technische omstandigheden, drukniveaus, specificaties voor buisdiameters en kostenbudgetten. Met de voortdurende verbetering van lasautomatisering en intelligente detectietechnologieën wordt de prestatiekloof tussen beide geleidelijk kleiner. In de toekomst zal de verfijnde en gedifferentieerde toepassing van technologieën voor lassen met rechte naden en spiraallassen de hoogwaardige ontwikkeling van de productie- en pijpleidingindustrieën van stalen buizen verder bevorderen.
