مزایا و معایب لوله ERW

مقدمه

لوله های جوش داده شده با مقاومت الکتریکی (ERW).- تولید شده با نورد کردن نوارها یا کلاف های فولادی و سپس جوشکاری درز از طریق گرمایش مقاومتی - به یک نوع لوله فولادی پرکاربرد در کاربردهای ساختمانی، تامین آب، نفت و گاز و سازه تبدیل شده است. محبوبیت آنها ناشی از ترکیبی از کارایی اقتصادی، راحتی تولید و عملکرد مکانیکی قابل قبول تحت شرایط بسیاری است. با این حال، لوله‌های ERW بدون محدودیت نیستند: درزهای جوشکاری، محدودیت‌های اندازه و فشار، و کیفیت{4}}حساسیت کنترل چالش‌هایی را برای کاربردهای سخت ایجاد می‌کنند. در بخش های بعدی به تحلیل اصلی می پردازیممزایاومعایبلوله‌های ERW به تفصیل، با در نظر گرفتن جنبه‌های تولید، مکانیکی و سطح کاربرد{0}.

1. مزایای اصلی لوله ERW

1.1 هزینه و کارایی تولید

1.2 دقت ابعادی، کیفیت و سازگاری سطح

1.2.1 ضخامت دیوار یکنواخت و هندسه دقیق

از آنجایی که لوله های ERW از نوار/کویل نورد تشکیل شده و تحت شکل دهی و جوشکاری کنترل شده قرار می گیرند، ضخامت دیواره بسیار ثابتی را در طول خود نشان می دهند. تلورانس های ابعادی مانند قطر بیرونی، صاف بودن و گرد بودن (یا بیضی) را می توان به شدت کنترل کرد. این سازگاری طراحی، نصب و اتصالات را به ویژه برای کاربردهای ساختاری یا مدولار که دقت مهم است، ساده می کند.

1.2.2 سطح صاف و پست پایین{1}}نیازهای پردازش

لوله‌های ERW که از فولاد نورد شده ساخته شده‌اند، در مقایسه با برخی از لوله‌های جوش داده شده یا داغ{0}}در مقایسه با لوله‌های جوشکاری شده یا گرم، سطوح داخلی و خارجی صافی دارند. درز جوش باریک است و فرآیندهای مدرن شامل حذف سوراخ یا تمیز کردن سطح داخلی است. نتیجه یک پرداخت تمیز است که نیاز به عملیات سطحی یا پوشش گسترده را کاهش می دهد، در نتیجه هزینه تکمیل را کاهش می دهد و رنگ آمیزی، گالوانیزه کردن، یا پوشش برای نیازهای ضد خوردگی یا زیبایی شناختی را تسهیل می کند.

1.3 استحکام مکانیکی، تطبیق پذیری و استفاده عملی

1.3.1 استحکام کافی برای بسیاری از کاربردها

زمانی که لوله‌های ERW به درستی - با پارامترهای جوشکاری صحیح، عملیات حرارتی کنترل‌شده، و بازرسی کیفیت - تولید شوند، می‌توانند استحکام مکانیکی قابل مقایسه با مواد ورق/نوار فولادی اصلی ارائه دهند. درز جوش زمانی که از نظر متالورژیکی خوب-به هم متصل شود، خواص کافی برای بسیاری از کارهای ساختاری، لوله کشی و انتقال سیال با فشار متوسط- را نشان می دهد. این امر ERW را به گزینه ای مقرون به صرفه و در عین حال قابل اعتماد برای خطوط لوله{6} همه منظوره، چارچوب ساختمان، داربست، توزیع آب یا گاز و سایر مصارف مشابه تبدیل می کند.

1.3.2 تطبیق پذیری در اندازه ها، طول ها و کاربردها

خطوط تولید ERW انعطاف‌پذیر هستند: با تغییر غلتک‌های شکل‌دهی و تنظیمات جوش، تولیدکنندگان می‌توانند لوله‌هایی با قطرهای بیرونی مختلف، ضخامت{0}دیوار (در محدوده‌های معین) و در طول‌های پیوسته طولانی تولید کنند. این سازگاری برای طیف وسیعی از کاربردها - از لوله‌های ساختاری با قطر کوچک-، خطوط تامین آب، خطوط گاز شهری، تا چارچوب‌های ساختمانی و داربست مناسب است. در بسیاری از موارد، لوله‌های تک‌طول{5} طولانی نیاز به اتصالات جوشی در محل را کاهش می‌دهند، در زمان نصب، نیروی کار و کاهش نقاط نشتی احتمالی صرفه‌جویی می‌کنند.

1.4 پایداری زیست محیطی و اقتصادی

از آنجایی که تولید لوله ERW از گرم کردن و سوراخ کردن شدید بیلت{0}}برای لوله های بدون درز اجتناب می کند، مصرف انرژی آن به ازای هر تن لوله کمتر است. همچنین استفاده زیاد از مواد باعث کاهش ضایعات و ضایعات می شود. علاوه بر این، فولاد - ماده پایه - خود بسیار قابل بازیافت است. بنابراین، تولید لوله ERW و بازیافت پایان عمر-به استفاده پایدارتر از منابع و ردپای زیست محیطی کمتر در مقایسه با برخی از مسیرهای جایگزین تولید لوله کمک می‌کند.

جدول 1: خلاصه مزایای لوله ERW

2. معایب و محدودیت های اصلیلوله ERW

2.1 درز جوش به عنوان یک نقطه ضعف سازه

2.1.1 پتانسیل عیوب جوش

از آنجایی که لوله ERW به یک درز طولی متکی است، منطقه جوش - شامل رابط اصلی-فلز، منطقه متاثر از حرارت (HAZ) و خط همجوشی جوش - به یک منطقه حیاتی برای یکپارچگی سازه تبدیل می‌شود. اگر پارامترهای جوشکاری (جریان، سرعت، فشار، تراز) به شدت کنترل نشوند، عیوب مانند نفوذ ناقص، عدم همجوشی، انباشتگی سرباره، منافذ، یا{4}}ترک‌های ریز ممکن است رخ دهد. این عیوب استحکام، سفتی و قابلیت اطمینان لوله را به خطر می اندازد و به طور بالقوه منجر به نشتی، ترکیدگی یا شکست زودرس در شرایط استرس یا محیط های خورنده می شود.

2.1.2 بازرسی و کنترل کیفیت بالاتر

به دلیل نقش حیاتی درز، لوله‌های ERW نیازمند آزمایش‌های دقیق غیرمخرب (NDT) - اولتراسونیک، جریان گردابی، آزمایش هیدرواستاتیک، بازرسی درز جوش و گاهی اوقات تحلیل‌های متالوگرافی هستند. در مقایسه با لوله های بدون درز، کنترل کیفیت حساس تر است. حتی انحرافات کوچک در تولید ممکن است منجر به رد شود. این امر تقاضاهای بیشتری را برای نظارت بر ساخت و زیرساخت بازرسی ایجاد می‌کند و در صورت نیاز به قابلیت اطمینان بالا، پیچیدگی مدیریت پروژه را افزایش می‌دهد.

2.2 اندازه، دیوار{1}}ضخامت و محدودیت‌های ظرفیت فشار

2.2.1 ضخامت دیوار / محدوده قطر محدود

تولید لوله ERW برای قطرهای کوچک و متوسط ​​و ضخامت دیواره‌های متوسط ​​مناسب است، اما برای لوله‌های با قطرهای بسیار بزرگ یا لوله‌های سنگین-دیواره{2}}ضخیم، مقرون به صرفه یا امکان پذیر است. با افزایش قطر یا ضخامت دیواره، حفظ دقت شکل، کیفیت جوش و یکنواختی سخت‌تر می‌شود. خطر بی نظمی درز جوش افزایش می یابد. برای خطوط لوله-قطر بزرگ، دیواره{6}}ضخیم{{6} یا بسیار سنگین-روشهای دیگر (مثلاً فرآیندهای درز{10}}جوشکاری قوس الکتریکی، بدون درز، یا ضخامت تخصصی{11}}روش‌ها) اغلب ترجیح داده می‌شوند.

2.2.2 فشار / ظرفیت بار کمتر در مقایسه با لوله بدون درز

به دلیل درز و ناهمگونی بالقوه در ناحیه جوش، لوله‌های ERW معمولاً در مقایسه با لوله‌های بدون درز، ظرفیت باربری و فشار کمتری- دارند. برای کاربردهای-فشار،{3} بالا (مثلاً خطوط لوله نفت/گاز در مسافت طولانی، خطوط بخار با فشار بالا، سیالات صنعتی سنگین)، آسیب‌پذیری ذاتی درز و ناهمگونی احتمالی ناحیه جوش- ممکن است ERW را رد کند. این امر مناسب بودن ERW را برای سخت ترین شرایط خدمات محدود می کند.

2.3 حساسیت به خوردگی و اثرات زیست محیطی

اگرچه لوله‌های ERW ممکن است برای محافظت در برابر خوردگی روکش یا گالوانیزه شوند، درز جوش و HAZ ممکن است ویژگی‌های متالورژیکی کمی در مقایسه با فلز پایه - از جمله تنش‌های پسماند، تغییرات ریزساختاری، یا غلظت‌های دربرگیری داشته باشند. در محیط های خورنده (مخصوصاً با سیالات تهاجمی، گازهای اسیدی یا خوردگی خارجی خاک)، این ناهمگونی های مربوط به درزها ممکن است به مکان های شروع خوردگی ترجیحی تبدیل شوند. با گذشت زمان، این امر می‌تواند منجر به-خوردگی ناحیه جوش، ایجاد حفره یا تنش{5}}ترک خوردگی شود و دوام طولانی‌مدت-را تضعیف کند، به‌ویژه اگر نگهداری یا پوشش کافی نباشد.

2.4 تنوع کیفیت در تولید انبوه

از آنجایی که خطوط ERW اغلب مقادیر زیادی لوله را به سرعت تولید می کنند، همیشه این خطر وجود دارد که برخی از دسته ها به دلیل ناهماهنگی مواد خام، تنظیمات نامناسب پارامترهای جوشکاری، یا ناکافی بودن عملیات جوشکاری - دچار انحراف شوند. کیفیت ناسازگار ممکن است به صورت عیوب جوش، عدم دقت ابعادی یا سطح ناهموار ظاهر شود. برای پروژه هایی که قابلیت اطمینان بسیار مهم است، این تنوع نیاز به رژیم های بازرسی دقیق دارد و اغلب منجر به نرخ های رد یا هزینه های بازرسی بالاتر می شود.

جدول 2: خلاصه معایب اصلی لوله ERW

3. مناسب بودن برنامه: کجالوله های ERWاکسل - و جایی که آنها را ندارند

3.1 سناریوهای کاربردی ایده آل

لوله های ERW به ویژه برای موارد زیر مناسب هستند:

• انتقال سیال با فشار کم-به-متوسط: خطوط آبرسانی، زهکشی، توزیع گاز شهری و سیالات صنعتی که در آن فشار کاری و خورندگی متوسط ​​است.
• کاربری های سازه ای و ساختمانی: چارچوب های ساختمانی، داربست ها، خرپاها، نرده های محافظ، خطوط لوله برای سیستم های اسپرینکلر آتش نشانی، قاب های ساختمانی موقت، و سایر لوله های سازه ای که هندسه دقیق، صاف بودن و هزینه{0}}کارایی آن اهمیت دارد.
• پروژه‌های-حجم، هزینه-حساس: زیرساخت های شهری (آب و گاز)، آبیاری کشاورزی، سیستم های تهویه مطبوع، ساخت و ساز عمومی ساختمان - که در آن هزینه کم و عرضه زیاد بر نیاز به رتبه بندی فشار بالا بیشتر است.
• کاربردهایی که نیاز به ابعاد لوله یکنواخت و نصب آسان دارند: به دلیل تلورانس‌های تنگ، قوام، و سطح صاف، ERW زمانی مناسب است که بسیاری از بخش‌های لوله باید با حداقل تنظیم یا جوشکاری در سایت قرار گیرند.

3.2 موقعیت هایی که لوله های ERW کمتر مناسب هستند

لوله های ERW کمتر برای موارد زیر مناسب هستند:

• خدمات{0}}فشار یا استرس بالا-: خطوط لوله انتقال نفت/گاز در مسافت‌های طولانی، بخار-با فشار بالا، کارخانه‌های شیمیایی با سیالات تهاجمی، یا هر برنامه‌ای که نیاز به استحکام درز قابل اعتماد تحت بارهای سنگین دارد.
• خطوط لوله{0}}قطر یا ضخیم-دیواره بزرگ: زمانی که قطر و ضخامت دیوار فراتر از قابلیت تشکیل ERW است - برای مثال، خطوط لوله بزرگ نفت خام، پوشش چاه عمیق، یا لوله های حمل و نقل سیال صنعتی سنگین.
• محیط های خورنده یا تهاجمی خشن: به خصوص اگر نگهداری یا پوشش‌ها غیرعملی باشد - زیرا درزهای جوش و HAZ ممکن است ترجیحاً خورده شوند.
• کاربردهای ایمنی حیاتی که در آن خطر شکست باید حداقل باشد: جایی که حاشیه های ایمنی اضافی، یکنواختی و یکپارچگی ثابت شده (مانند لوله های بدون درز) بر صرفه جویی در هزینه ترجیح داده می شود.

4. ملاحظات طراحی و بهترین روش ها هنگام استفادهلوله های ERW

4.1 کنترل دقیق کیفیت ساخت

برای به حداکثر رساندن مزایای ERW و به حداقل رساندن خطرات، تولیدکنندگان و کاربران باید اطمینان حاصل کنند: تنظیمات پارامتر جوشکاری مناسب (جریان جوشکاری، فشار غلتک، سرعت)، تراز دقیق لبه‌های نوار فولادی، حذف موثر سوراخ‌ها، ورودی گرمای یکنواخت، و آزمایش غیر مخرب قابل اعتماد (التراسونیک یا گردابی{1}آزمایش جریان هیدرواستاتیک مورد نیاز، بازرسی هیدرواستاتیک مورد نیاز).

4.2 انتخاب برنامه مناسب بر اساس فشار، اندازه و محیط

قبل از انتخاب لوله‌های ERW، مهندسان باید به دقت ارزیابی کنند: آیا درجه فشار مورد نیاز، قطر لوله، ضخامت دیواره، محیط خوردگی و چرخه‌های خستگی در توانایی ERW قرار دارند یا خیر. برای سرویس‌های فشار{{1}، قطر بزرگ یا خورنده، سایر انواع لوله (مثلاً لوله‌های بدون درز، ضخیم-جوش داده شده با دیواره یا قوس{6}) ممکن است مناسب‌تر باشند.

4.3 پست{1}}تصفیه تولید و حفاظت در برابر خوردگی

اعمال پوشش‌های ضد خوردگی مناسب (گالوانیزه کردن، روکش اپوکسی، پوشش‌های محافظ خارجی) و اطمینان از تعمیرات حفاظتی در برابر خوردگی - به‌ویژه در درزهای جوش - می‌تواند به افزایش عمر مفید کمک کند. برای خطوط لوله ای که آب، گاز یا سایر سیالات را حمل می کنند، بازرسی های دوره ای از مناطق جوش و تعمیر و نگهداری برای تشخیص علائم اولیه خوردگی یا خستگی توصیه می شود.

4.4 نصب و راهبرد مشترک

برای کاهش تعداد اتصالات (که می‌تواند منبع نشتی یا خرابی باشد)، استفاده از لوله‌های بلند تک- ERW در صورت امکان مفید است. در مواردی که جوشکاری یا اتصال میدانی مورد نیاز است، روش‌های جوشکاری دقیق، بازرسی‌های اتصالات، و آزمایش‌های غیر مخرب بعد از جوشکاری باید استانداردهای کارخانه را منعکس کند تا از ایجاد نقاط ضعف جدید جلوگیری شود.

نتیجه گیری

لوله های ERWیک راه حل مقرون به صرفه، کارآمد و همه کاره برای بسیاری از نیازهای لوله کشی صنعتی، شهری و سازه ای است. نقاط قوت آنها - استفاده زیاد از مواد، هزینه ساخت کم، دقت ابعادی، سطح صاف و استحکام کافی برای کاربردهای کم{3}} تا فشار متوسط- آنها را به انتخابی-برای بسیاری از کاربردهای تأمین آب، توزیع گاز، سازه‌ها و مهندسی عمومی تبدیل می‌کند.

با این حال، لوله های ERW با محدودیت های ذاتی همراه هستند: درز جوش طولی می تواند یک نقطه ضعف ساختاری باشد. اندازه، ضخامت دیواره و ظرفیت فشار محدود شده است. و عملکرد آنها در محیط های سخت یا سخت (فشار بالا، سیالات خورنده، بارهای سنگین) ممکن است با لوله های بدون درز یا تخصصی جوش داده شده مطابقت نداشته باشد. علاوه بر این، از آنجایی که کیفیت ERW به شدت به دقت در تولید بستگی دارد، کنترل کیفیت قوی و رژیم های بازرسی برای اطمینان از ایمنی و قابلیت اطمینان الزامی است.

بنابراین، انتخاب لوله ERW باید یک تصمیم دقیق - برای متعادل کردن هزینه، الزامات پروژه، شرایط محیطی، و-نیازهای عملکرد بلند مدت باشد. در بسیاری از موارد، ERW یک راه حل بسیار کارآمد ارائه می دهد. در برخی دیگر، انواع لوله های قوی تر ممکن است تضمین شود.