Keevitatud terastorud on asendamatud materjalid kaasaegses tööstusinfrastruktuuris, mida kasutatakse laialdaselt nafta- ja gaasitranspordis, munitsipaalveeprojektides, sillaehituses, mereprojektides ja tuuleenergia rajatiste ehitamisel.
Erinevate keevitus- ja vormimismeetodite järgi jaotatakse keevitatud terastorud peamiselt sirge õmblusega keevitatud terastorudeks ja spiraalkeevitatud terastorudeks. Nende hulgas hõlmavad sirge õmblusega keevitatud terastorud takistuskeevitust(ERW) terastorudja pikisuunaline sukelkaarkeevitus(LSAW) terastorud. Seda tüüpi terastorude keevisõmblused on pikisuunalised keevisõmblused, mis on piki toru korpust sirged. Seevastu spiraalkeevitatud terastorud (SSAW) kasutavad pideva spiraali vormimise ja sukelkaarkeevitustehnoloogiat, moodustades spiraalikujulised keevisõmblused, mis on toru korpuse pinnale kaldu.
Kuigi mõlemat tüüpi terastorusid toodetakse lehtede vormimise ja keevitamise teel ning need vastavad vedeliku transpordi ja konstruktsiooni{0}}koormuskandmise nõuetele, on neil põhimõttelisi erinevusi vormimispõhimõtete, keevisõmbluse jaotuse, tootmisprotsesside, mehaaniliste pingeomaduste, suuruse jõudluse ja kohaldatavate töötingimuste osas. Tegeliku inseneri- ja materjalihanke puhul on väga oluline eristada olulisi erinevusi sirgõmbluse ja spiraalõmbluse vahel, mis aitab vältida valet valikut ja sellest tulenevaid kasutusriske.
Põhimõistete ja vormimispõhimõtete erinevused
1. Pikiõmbluse keevitamise põhimõte
Sirge õmblusega keevitamine viitab keevitusprotsessile, kus piki terastoru pikisuunas moodustatakse pidev sirge keevisõmblus. Sirge õmblusega terastorude tooraineks on kindla-laiusega terasplaat või terasriba. Terastorude tootmisel painutatakse lehtteras ja rullitakse see silindrilisteks torutoorikuteks läbi mitme vormimisrulli. Terasriba kaks paralleelset serva on joondatud piki toru korpuse pikisuunas ning seejärel vahe keevitatakse ja sulatatakse, et moodustada korralik pikisuunaline sirge õmblus. Keskmise ja väikese läbimõõduga sirge õmblusega torude puhul kasutatakse kõrgsageduslikku takistuskeevitust (ERW), mille puhul terasribade servi kuumutatakse kõrge sagedusega-vooluga, et saavutada hetkeline ekstrusioon ja sulamine, ilma et oleks vaja täitematerjali. Suure läbimõõduga paksude{8}}seinaga sirge õmblusega torude puhul kasutatakse pikisuunalist sukeldatud kaarkeevitust (LSAW), kasutades läbitungkeevitamiseks keevitustraati ja räbustit. Olenemata sellest, millist protsessi kasutatakse, ulatub keevisõmblus kogu toru korpuse pikkuses.
2. SpiraalkeevitusPõhimõte
Spiraalkeevitus on torude spetsiaalne tootmisprotsess, mis ühendab pideva kaldvormimise ja sukelkaarkeevituse. Erinevalt sirge õmblusega terastorude sirgest painutamisest juhitakse terasriba fikseeritud nurga all vormimisseadmesse ja rullitakse spiraalvaltsimise teel pidevalt silindriliseks torutoorikuks, luues ühtlased spiraalsed vahed. Seejärel teostab sukelkaarkeevitussüsteem pidevat keevitust piki spiraalteed, moodustades lõpuks sujuva ja tiheda spiraalkeevituse. Spiraalsed keevisõmblused on teatud nurga all kaldu ja keevisõmbluse pikkus ületab toru pikkuse. Spiraalkeevituse põhiprintsiibiks on fikseeritud-laiusega terasriba töötlemine erineva läbimõõduga terastorudeks, reguleerides nurka, saavutades paindliku läbimõõdu tootmise, mida pole võimalik saavutada sirge õmblusega keevitusega.
Tootmisprotsesside erinevused
1. Sirge õmblusega keevitusprotsess
Sirge õmblusega torude tootmisprotsess on lihtne ja kõrgelt automatiseeritud. Kogu protsess hõlmab terasrullide lahtikerimist, lamedamist, servade lõikamist, sirgendamist, pikisuunalist keevitamist, keevisõmbluse viimistlemist, jahutamist, suuruse määramist, sirgendamist ja pikkuse{1}}lõikamist. ERW sirge õmblusega torud keevitatakse kõrgsagedustakistusega-kuumutusega, millel on kiire keevituskiirus ja kõrge tootmistõhusus. LSAW sirge õmblusega torud kasutavad paksu terasplaadi vormimist ja mitmekordset sukelkaare keevitamist, kusjuures pilu täpsust ja läbistussügavust kontrollitakse rangelt. Sirge õmbluse tootmisliini vormimisparameetrid on fikseeritud, vormimine on stabiilne ja mõõtmete täpsus on kõrge. Selle tootmise paindlikkus on aga piiratud. Iga terasriba laius vastab ainult ühele toru läbimõõdule, seega on ülisuure-läbimõõduga torude tootmisvalik piiratud terasriba laiusega.
2. Spiraalkeevitusprotsess
Spiraalkeevitusprotsess kasutab pidevat dünaamilist spiraalivormimist ja kahepoolset -kaarkaarkeevitust. Selle protsessi voog hõlmab lahtikerimist, ribade sirgendamist, otspinna täpset freesimist, reguleeritavat-nurga spiraali vormimist, kahepoolset sukelkaarkeevitust nii seest kui väljast, keevisõmbluse poleerimist, tsirkulatsioonijahutust, suuruse korrigeerimist, lendu{4}}lõikamist ja keevisõmbluse täielikku mittepurustavat{{5} katset. Selle protsessi kõige silmatorkavam omadus on reguleeritav vormimisnurk. Terasriba etteandenurka muutes saavad tootjad toota erineva välisläbimõõduga torusid, kasutades sama toorainet, suurendades oluliselt tootmise paindlikkust. Kogu tootmisprotsess on pidev ja katkematu ning sobib suure-läbimõõduga-keskmise paksusega{12}}torude suuremahuliseks tootmiseks. Spiraalvormimis- ja keevitussüsteemil on aga kõrged nõuded parameetrite sobitamisele ning keevisõmbluse nihke ja vormimise deformatsiooni vältimiseks on vaja täpselt reguleerida vormimisnurka, keevituskiirust, voolu ja pinget.
Struktuurilised erinevused
1. Keevituskonstruktsiooni omadused
Sirge õmblusega keevistorude puhul on kogu konstruktsioonis ainult üks pikisuunaline keevisõmblus, millel on lühike keevisõmblus ja sirgjoon. Keevisõmbluse mikrostruktuur on stabiilne. Kuumusmõjutatud tsoon on kontsentreeritud ja kitsas ning toru korpuse üldine struktuurne ühtlus on hea. Spiraalkeevitatud torude puhul kasutatakse pidevaid spiraalseid -kujulisi keevisõmblusi. Võrreldes sama spetsifikatsiooniga sirge õmblusega torudega, on keevisõmbluse pikkus pikem. Pikem keevisõmblus suurendab üldist keevituspinda ja teoreetiliselt suurendab ka olemasolevate keevitusdefektide tekkimise võimalust. Kuid pidev spiraalne keevisõmblus väldib kohalikke keevisliidete vahesid. Lisaks on spiraalsel keevisõmblusel kattuvuse ja järjepidevuse omadused, suurendades seeläbi toru korpuse üldist struktuurilist terviklikkust.
Mõõtmete täpsus ja tootmise paindlikkus
Sirge õmblusega keevitatud torul on parem mõõtmete täpsus ja pinna kvaliteet. Vormimisprotsess on stabiilne, välisläbimõõdu, seina paksuse ja ümaruse tolerantsid on väikesed, sise- ja välisseinad on siledad ning ühtlane sirgus. Standardiseeritud vormimisparameetrid muudavad sirge õmblusega toru sobivamaks täpseks paigaldamiseks ja kõrgete -nõuetega torujuhtmeprojektide jaoks. Puuduseks on aga see, et tootmispaindlikkus on halb, seda piirab terasriba laius ja seda ei saa tootmisprotsessi käigus paindlikult torude läbimõõtu vahetada. Seevastu spiraalkeevitatud toru mõõtmete täpsus on pisut madalam kui sirge õmblusega torul, väiksema elliptilisuse tolerantsiga, kuid sellel on äärmiselt suur tootmispaindlikkus. Spiraali nurga reguleerimisega saab ühe terasriba spetsifikatsiooniga luua kümneid erineva toru läbimõõduga spetsifikatsioone, mis vähendab oluliselt hallituskulusid ja lühendab kohandatud suure{6}}läbimõõduga torude tootmistsüklit.
Tehnilised eelised ja piirangud
1. Sirge õmblusega keevitamise eelised ja puudused
Sirge õmblusega keevitamise eelised on kiire keevituskiirus, kõrge tootmistõhusus, kõrge toote kvalifitseerimise määr, korrapärane keevisõmbluse moodustumine, kitsas kuumuse mõjuala ja stabiilsed mehaanilised omadused. Seda kasutatakse peamiselt keskmise-läbimõõduga, õhukese-seinaga ja keskmise-paksusega{4}}torumaterjalide tootmisprotsessis. Vähem keevisõmblusi võib vähendada defektide esinemise tõenäosust ja hõlbustada igakülgset kontrolli ja hooldust. Selle peamised puudused seisnevad halvas paindlikkuses, piiratud tootmisvõimsuses suurte läbimõõtude jaoks ja nõrgas pinge hajutamise võimes. Üli-kõrge rõhu ja koormuse muutumise tingimustes on sirge õmblusega keevitamisel suurem pinge kontsentratsiooni katkemine.
2. Spiraalkeevisõmbluste eelised ja puudused
Spiraalkeevituse peamised eelised seisnevad selle võimes paindlikult läbimõõtu reguleerida, suurepärases pinge hajutamise jõudluses, suure{0}}läbimõõduga torujuhtmete tugevas tootmisvõimsuses ja kõrges konstruktsiooniohutuses. Spiraalsed keevisõmblused võivad tõhusalt pärssida pragude levikut ja sobivad pika-kõrgsurve{3}}transpordi jaoks. Peamised puudused on pikem keevitusaeg, madalam ühe-masina tootmise efektiivsus, suurem pisivigade oht keevisõmbluse pikkuse suurenemisel ja veidi väiksem mõõtmete täpsus.
Erinevused tööstuslikus rakenduses
Tänu oma eristatavatele toimivusomadustele on sirge õmblusega keevitatud torudel ja spiraalkeevitatud torudel tööstustehnikas selged kasutuspiirid. Sirge õmblusega keevitatud torusid kasutatakse laialdaselt linnade veevarustuses ja kanalisatsioonis, tuletõkketorustikes, konstruktsioonitoruvaiades, madalrõhuga gaasitranspordis ja torujuhtmeid toetavates mehaanilistes seadmetes. Kõrge mõõtmete täpsuse ja stabiilse keevituskvaliteedi tõttu sobivad kõrge -klassi ERW ja LSAW sirge õmblusega torud ka lühikese-vahemaa kõrgsurvega torujuhtmeprojektide jaoks. Kui spiraalkeevitatud torusid kasutatakse peamiselt rist-piirkondlikes nafta- ja gaasimagistraaltorustikes, suure-läbimõõduga munitsipaalvee ülekandetorustike, meretehniliste torude vaiade, tuuleenergia infrastruktuuri ja hüdrosurvetorustike jaoks, mis on pikamaatranspordiprojektid.
Sirgeõmbluskeevituse ja spiraalkeevituse põhierinevus seisneb erinevates vormimistrajektoorides, keevisõmbluse jaotusmustrites jne. Sirgeõmbluskeevitusel on lineaarsed keevisõmblused, suur mõõtmete täpsus, kõrge tootmistõhusus ja lihtne struktuur ning see sobib standardiseeritud, keskmise kuni väikese läbimõõduga ja suure-täpsete torujuhtmeprojektide jaoks. Spiraalkeevitus kasutab kaldspiraalkeevisõmblusi ja läbimõõtu saab paindlikult reguleerida. See on asendamatu suure-läbimõõduga, pika-vahemaa ja kõrgsurvega torujuhtmete{6}}ehitamisel. Kumbki kahest keevitusprotsessist ei ole absoluutselt parem ega halvem. Nende kasutusväärtus sõltub tegelikest tehnilistest tingimustest, rõhutasemetest, toru läbimõõdu spetsifikatsioonidest ja kulueelarvetest. Keevitusautomaatika ja intelligentsete tuvastamistehnoloogiate pideva uuendamisega väheneb nende kahe jõudluse erinevus järk-järgult. Tulevikus edendab sirgõmbluskeevituse ja spiraalkeevituse tehnoloogiate täiustatud ja diferentseeritud rakendamine veelgi{11}}terastorude tootmise ja torujuhtmete inseneritööstuse kõrgekvaliteedilist arengut.
