Hướng dẫn toàn diện về kỹ thuật và mua sắm ống thép ERW (HFW)

Trong kỹ thuật kết cấu hiện đại, truyền dẫn chất lỏng và sản xuất công nghiệp, ống thép hàn điện trở (ERW) đại diện cho một trong những phân khúc linh hoạt và tiết kiệm chi phí nhất-của thị trường ống thép toàn cầu. Theo định nghĩa kỹ thuật, mộtống ERWđược sản xuất bằng cách nguội-tạo thành một dải hoặc cuộn thép cacbon có độ bền-cao thành hình trụ và sau đó nung chảy các cạnh dọc của nó bằng cách nung nóng điện trở cục bộmà không cần thêm bất kỳ kim loại phụ bên ngoài nào(chẳng hạn như điện cực hàn hoặc chất trợ dung).

Trong danh pháp kỹ thuật hiện đại, thuật ngữTần số hàn cao-(HFW)ống thép thường được sử dụng thay thế cho ERW hiện đại, biểu thị một tập hợp con sản xuất ERW được cải tiến cao sử dụng dòng điện xoay chiều tần số cao (Lớn hơn hoặc bằng 350 kHz) để loại bỏ các khuyết tật đường hàn truyền thống liên quan đến hoạt động tần số thấp giữa-thế kỷ 20{4}}thế kỷ{7}}. Bởi vì không có kim loại phụ nào được đưa vào trong quá trình chế tạo nên thành phần hóa học của vùng hàn vẫn giống hệt với nền kim loại gốc. Điều này dẫn đến cấu hình hình ống đồng nhất về mặt cấu trúc mang lại độ chính xác đặc biệt về kích thước, độ lệch tâm có độ dày thành cực thấp và tỷ lệ cường độ trên{10}}trọng lượng được tối ưu hóa dành riêng cho các ứng dụng duy trì áp suất và kết cấu quan trọng.

Độ tin cậy về kết cấu và hiệu suất cơ học của ống ERW (HFW) hiện đại phụ thuộc vào dây chuyền sản xuất nhiều giai đoạn, liên tục, hoàn toàn tự động. Quá trình sản xuất bao gồm các hoạt động nhiệt động và cơ học được kiểm soát chặt chẽ sau đây:

Để tích hợp các ống thép ERW một cách an toàn vào mạng lưới đường ống công nghiệp hoặc cấu hình kết cấu, các kỹ sư thiết kế phải sử dụng các công thức toán học được tiêu chuẩn hóa để tính toán khả năng chịu trọng lượng và xếp hạng áp suất bên trong.

Xác định thể tích và trọng lượng

Trong tính toán tải trọng kết cấu và hậu cần thép quốc tế, trọng lượng lý thuyết trên một đơn vị chiều dài của ống ERW bằng thép cacbon được tính toán dựa trên thể tích của một hình trụ rỗng và mật độ tiêu chuẩn của thép cacbon (7,85 g/cm3).³hoặc 7850 kg/m³).

Công thức tính số liệu:

W=0.0246615×t×(D−t)

Ở đâu:

• W=Khối lượng lý thuyết của ống trên một đơn vị chiều dài (kg trên mét, kg/m)
• D=Đường kính ngoài được chỉ định của ống (mm, mm)
• t=Độ dày thành ống được chỉ định (mm, mm)
• 0.0246615=Hệ số không đổi kết hợp chuyển đổi π và mật độ (π×7850 `1.000.000)

Công thức tính toán Imperial:

W_lb​=10.69×t_TRONG​×(D_TRONG​−t_TRONG​)

Ở đâu:

• Wlb​=Trọng lượng ống danh nghĩa trên một đơn vị chiều dài (lbs trên foot, lb/ft)
• Din​=Đường kính ngoài được chỉ định (inch)
• thiếc​=Độ dày thành được chỉ định (inch)

Nghiên cứu trường hợp kỹ thuật ứng dụng:

Tính khối lượng của khớp 12,0 mét của mộtAPI 5L Lớp X52 ERWđường ống có đường kính ngoài 323,9 mm (NPS 12) và độ dày thành 9,52 mm (Bảng 40).

W=0.0246615×9,52×(323,9−9,52)=0.0246615×9,52×314,38≈73,81 kg/m

Tổng khối lượng trên mỗi khớp nối=73.81 kg/m×12,0 m=885.72 kg

Đánh giá áp suất bên trong: Công thức Barlow

Đối với các ứng dụng đường ống áp lực (ví dụ: đường ống xử lý ASME B31.3, đường ống chất lỏng ASME B31.4 hoặc đường ống khí ASME B31.8), áp suất thiết kế tối đa cho phép hoặc áp suất thử thủy tĩnh được điều chỉnh bởi Công thức Barlow, liên quan đến áp suất chất lỏng bên trong với ứng suất vòng.

Ở đâu:

• P=Áp suất đo thiết kế bên trong (PSI hoặc MPa)
• S=Cường độ chảy tối thiểu của loại thép được chỉ định (PSI hoặc MPa)
• t=Độ dày thành danh nghĩa (inch hoặc mm)
• D=Đường kính ngoài (inch hoặc mm)
• E = Hệ số hiệu quả mối hàn. Theo các tiêu chuẩn hiện đại (ví dụ: ASME B31.3 Bảng 302.3.4), các ống HFW trải qua quá trình kiểm tra không-phá hủy (NDE) và kiểm tra siêu âm nghiêm ngặt được chỉ định mộtE=1.0. Điều này đánh giá đường hàn ngang bằng 100% với thân ống liền mạch, khác biệt với các biến thể ERW trước đây đã bị giảm-xếp hạng xuống 0,85.
• F=Hệ số an toàn thiết kế (thường nằm trong khoảng từ 0,40 đến 0,72 tùy thuộc vào khoảng cách đến khu vực đông dân cư hoặc các hạn chế về môi trường).

Việc chỉ định tiêu chuẩn quốc tế chính xác sẽ đảm bảo rằng thành phần hóa học, lịch sử nhiệt và tính chất cơ học của ống ERW được cung cấp phù hợp với các thông số của dự án.

Truyền tải hydrocarbon và chất lỏng (Ngành năng lượng)

Thông số kỹ thuật API 5L(Viện Dầu mỏ Hoa Kỳ):Tiêu chuẩn dứt khoát cho ống thép được sử dụng trong hệ thống vận chuyển đường ống cho ngành dầu khí và khí đốt tự nhiên.

• Mức độ đặc điểm kỹ thuật sản phẩm:Tách thànhPSL1(đường ống thương mại tiêu chuẩn) vàPSL2(tiêu chí nghiêm ngặt bao gồm độ bền khi gãy bắt buộc thông qua thử nghiệm khía Charpy V{0}}, lượng cacbon tương đương bị hạn chế đối với khả năng hàn tại hiện trường và nghiêm cấm sửa chữa mối hàn tấm-).

• Các lớp chiếm ưu thế:Cấp B, X42, X46, X52, X56, X60, X65, X70, X80 (trong đó số biểu thị cường độ chảy tối thiểu tính bằng hàng nghìn PSI; ví dụ: Cấp X52 yêu cầu YS Lớn hơn hoặc bằng 52.000 PSI/360 MPa).

ASTM A53 / A53M:Thông số kỹ thuật tiêu chuẩn cho đường ống, thép, đen và nhúng{0}}nóng, tráng kẽm-, hàn và liền mạch.

• Loại E (Hàn điện trở):Có sẵn ở Cấp A và Cấp B. Cấp B là ống tiêu chuẩn được sử dụng trong hệ thống ống nước thương mại, HVAC, phòng cháy chữa cháy và các vòng hơi-áp suất thấp, mang lại cường độ chảy tối thiểu là 240 MPa (35.000 PSI).

Kỹ thuật kết cấu và xây dựng (Phần rỗng)

ASTM A500 / A500M:Ống kết cấu thép cacbon hàn tạo hình nguội-có dạng tròn và hình dạng. Được sử dụng rộng rãi trong khung kiến ​​trúc kết cấu, cột cầu và giàn khung không gian-.

• Các lớp có sẵn:Cấp A, B, C và D. Cấp C đại diện cho lựa chọn cường độ-cao phổ biến nhất (YS Lớn hơn hoặc bằng 317 MPa đối với biên dạng tròn).

EN 10219-1 & 2 (Tiêu chuẩn Châu Âu):Các phần rỗng kết cấu được hàn tạo hình nguội bằng thép không hợp kim và thép hạt mịn.

• Các lớp có sẵn:S235JRH, S275J0H, S355J0H, S355J2H. Danh pháp này biểu thị thép kết cấu ("S"), theo sau là giới hạn chảy tối thiểu ("355" MPa) và các ký hiệu cấp phụ- chỉ định xác minh tác động mạnh ("J0" ở 0 độ , "J2" ở −20 độ ).

Việc chọn loại ống chính xác bao gồm việc vạch ra sự cân bằng-giữa độ chính xác về kích thước, giới hạn độ dày thành ống, thời gian thực hiện mua sắm và hạn chế tài chính.

Trong lịch sử, các ống ERW được sản xuất từ ​​những năm 1950 đến 1970 đã gặp phải một loạt sự cố trong quá trình vận hành dầu khí áp suất cao-. Những sự cố tại hiện trường này chủ yếu xảy ra do hệ thống hàn AC tần số-thấp (1 kHz đến 10 kHz), tạo ra nhiệt độ mối hàn không ổn định, kết hợp với việc không có-xử lý nhiệt cảm ứng sau mối hàn. Điều này để lại một đường hàn giòn dễ bịĂn mòn đường may chọn lọc (ăn mòn rãnh)và bẻ khóa vi mô.

Quá trình sản xuất HFW hiện đại đã loại bỏ những vấn đề này bằng cách vận hành ở tần số cực cao (400 kHz) và yêu cầu ma trận kiểm soát chất lượng không-khuyết tật bao gồm cả Thử nghiệm không-phá hủy (NDT) và thử nghiệm phá hủy.

Ma trận thử nghiệm không phá hủy (NDT) toàn diện

• Trong-Kiểm tra siêu âm trong dây chuyền (UT):Mảng nhiều{0}đầu dò tự động liên tục giám sát đường hàn ngay sau khi cắt nhanh và chuẩn hóa đường may. Cảm biến chiếu sóng âm thanh tần số cao-thông qua vùng nhiệt hạch ở nhiều góc cắt khác nhau để phát hiện các vết nứt, khoảng trống hoặc tạp chất phẳng bên trong.
• Sàng lọc dòng điện xoáy (ET):Sử dụng cảm ứng điện từ để xác định các khuyết tật-macro bề mặt{1}}phụ dọc theo ngoại vi đường ống, đảm bảo tính toàn vẹn của lớp vỏ trước khi đường ống bước vào giai đoạn định cỡ.
• Trình độ áp suất thủy tĩnh:Mỗi khớp nối của ống ERW định mức áp suất -được định mức đều được bịt kín trong máy thử thủy tĩnh, đổ đầy nước đã xử lý và được điều áp đến-mức ứng suất được xác định trước-thường vượt quá 20 MPa (3000 PSI) dựa trên loại thép-và được giữ trong khoảng thời gian bắt buộc (5 đến 10 giây) để xác minh độ kín-tuyệt đối của nước và khả năng kháng điểm chảy{9}}.

Kiểm tra cơ học và phá hủy bắt buộc

Để xác minh độ dẻo kết cấu của đường hàn khi bị biến dạng đột ngột, các vòng mẫu được cắt định kỳ trong quá trình sản xuất và được đánh giá mang tính phá hủy trong phòng thí nghiệm:

• Thử nghiệm làm phẳng (ASTM A53 / API 5L):Một mẫu vòng ống được đặt giữa hai tấm thép cứng song song và được nén bằng lực thủy lực. Quá trình kiểm tra được thực hiện theo hai giai đoạn riêng biệt:

1. Giai đoạn một (Độ dẻo của mối hàn):Mối hàn được định hướng một góc 90° so với hướng của lực tác dụng. Các tấm đóng lại bằng 2/3 đường kính ngoài ban đầu của ống. Đường hàn không được có vết nứt, vết nứt vi-hoặc lỗ hở bên trong.
2. Giai đoạn hai (Độ dẻo của cơ thể):Quá trình nén tiếp tục cho đến khi các thành trong của ống gặp nhau (làm phẳng hoàn toàn khoảng cách bằng 1/3 hoặc 2 lần độ dày thành). Không có sự tách lớp, gãy giòn hoặc tách kim loại cơ bản nào có thể xảy ra trong quá trình biến dạng cực độ này.

• Kiểm tra uốn cong:Đối với đường kính danh nghĩa nhỏ hơn ( Nhỏ hơn hoặc bằng NPS 2), mối nối ống được uốn nguội-quanh trục hình trụ một góc 90° hoặc 180° mà không có vết nứt dọc theo đường nung chảy.

Tùy thuộc vào môi trường hoạt động-dù là dưới biển, dưới lòng đất hay tiếp xúc với điều kiện khí quyển-ống ERW bằng thép carbon trơn có thể trải qua nhiều lần sửa đổi cấu trúc và bảo quản bề mặt hạ lưu:

Lớp phủ bên ngoài và bên trong chống ăn mòn

 

01.

Ba{0}}Polyethylene ba lớp (3LPE):

Tiêu chuẩn vàng cho đường truyền dẫn nước hoặc hydrocarbon dưới lòng đất. Nó bao gồm lớp lót-Hiệu suất cao Fusion Bonded Epoxy (FBE) để bám dính hóa học, lớp keo copolyme trung gian và lớp bên ngoài dày là Polyethylene mật độ-cao (HDPE) để chống va đập cơ học và chống ẩm.

02.

Mạ kẽm nhúng nóng-(HDG):

Đối với các ống ASTM A53 được triển khai trong hệ thống ống nước, HVAC hoặc giàn giáo kết cấu, ống được làm sạch trong bể ngâm axit và ngâm trong bể kẽm nóng chảy ở nhiệt độ khoảng 450 độ. Điều này tạo thành một liên kết luyện kim với độ dày lớp mạ kẽm vượt quá 45 \\mum (320 g/m²⁾, cung cấp sự bảo vệ catốt hy sinh chống lại quá trình oxy hóa trong khí quyển.

Kết thúc-Chuẩn bị hình học khuôn mặt

• Kết thúc vát (BE):Đối với các đường ống được nối thông qua hàn chu vi tại hiện trường, các đầu ống được gia công theo góc xiên chính xác-thường là 30° (+5º,−0°) với mặt gốc (đất) là 1,6 mm (±0,8 mm)-tuân thủ các tiêu chuẩn ASME B16.25.
• Đầu có rãnh (GRV):Để-lắp ráp nhanh các vòng chống cháy hoặc khai thác nước, các đầu ống được cán nguội-với rãnh chu vi tương thích với Victaulic hoặc các hệ thống khớp nối cơ học tương tự.

Liên hệ với chúng tôi