Hoe gewone naadloze buizen worden geproduceerd
Naadloze stalen buizen worden vervaardigd zonder een longitudinale of spiraalvormige lasnaad, waardoor dit het voorkeursproduct is voor hoge- druk, hoge- temperatuur en vermoeidheid-kritische toepassingen. De meest voorkomende productieroutes zijn warmwalsen, waarbij een massieve ronde knuppel wordt doorboord en langwerpig tot een holle buis, en koud nabewerken, waarbij warm-warmgewalste buizen worden getrokken of gewalst tot strakkere afmetingen en een betere oppervlaktekwaliteit. Normen zoals ASTM A106, API 5L en GB/T 8162 definiëren de kwaliteiten, afmetingen en testvereisten voor naadloze buizen die worden gebruikt in ketel-, raffinaderij-, mechanische en structurele diensten.
De warm-productieroute
Heet-gewalste naadloze buizen worden gemaakt van continu gegoten ronde knuppels. De belangrijkste processtappen zijn:
Inspectie en conditionering van knuppels, inclusief oppervlakteslijpen van defecten;
Verwarming in een roterende haardoven tot de walstemperatuur;
Roterende piercing, waarbij de verwarmde knuppel over een plug wordt gewerkt om een holle schaal te vormen;
Verlenging door een doornmolen of plugmolen om de wanddikte te verminderen en de lengte te vergroten;
Rekverkleining of maatvoering tot de uiteindelijke buitendiameter;
Koelen, rechttrekken, snijden en uiteinde bekleden;
Warmtebehandeling, normaal gesproken normaliserend, waar de specificatie dit vereist.
Elke stap kan defecten introduceren als procesparameters afwijken. Daarom inspecteren kwaliteitsbewuste fabrieken- de knuppel voordat ze worden gewalst en testen ze de voltooide pijp daarna.
Defecten in elke productiefase
Ruwe knuppeldefecten
Continu gegoten knuppels kunnen oppervlaktescheuren, insluiting van oppervlakteslakken, carburisatie, koperinfiltratie, centrale segregatie en interne insluitingssegregatie met zich meebrengen. Deze defecten overleven in de voltooide buis als ze niet vóór het rollen worden verwijderd. Oppervlaktedefecten worden meestal weggeslepen tijdens het conditioneren van knuppels, terwijl interne segregatie alleen kan worden gecontroleerd door gietparameters zoals koelsnelheid en elektromagnetisch roeren.
Hot-walsdefecten
Heet walsen kan krassen op het oppervlak, overlappingen en niet--uniformiteit of vermindering van de wanddikte veroorzaken. Verkeerd uitgelijnde rollen, versleten geleiders of onstabiele temperaturen kunnen excentriciteit veroorzaken, waarbij de ene kant van de buiswand dunner is dan de andere. Excentriciteit is van belang omdat het dunste punt bepalend is voor de drukwaarde.
Verwerkings- en hittebehandelingsfouten-
Na{0}}walsverwerking kunnen scheuren in het oppervlak, abnormale microstructuren als gevolg van een onjuiste warmtebehandeling, een lage vloeigrens door onder-verwerking en een slechte nauwkeurigheid van de schroefdraadbewerking aan de buisuiteinden ontstaan. Afwijkingen in de warmtebehandeling zijn vooral ernstig omdat ze de hele dwars-doorsnede beïnvloeden en niet kunnen worden gerepareerd door vlakslijpen.
Kwaliteitscontrole en hydrostatisch testen
Voordat naadloze buizen worden vrijgegeven, worden ze geverifieerd door een combinatie van tests:
Chemische analyse van de hitte en mechanische tests op monsters, inclusief treksterkte, rek, rek en impact, waar gespecificeerd;
Hydrostatisch testen van elke lengte, waarbij de buis wordt gevuld met water en onder druk wordt gezet tot de gespecificeerde testdruk, de standaardmethode om de drukintegriteit te verifiëren;
Niet-destructief onderzoek zoals ultrasoon of wervelstroom-testen over de volledige lengte;
Maatcontroles op buitendiameter, wanddikte, rechtheid en eindvoorbereiding.
Het barsten tijdens een hydrostatische test is bijna altijd te herleiden tot een van de hierboven beschreven defecten. Daarom is de inspectievolgorde van belang: een defecte knuppel, of een walsgang die een ronde heeft geïntroduceerd, wordt meestal door NDT of door de test zelf opgevangen voordat de pijp de fabriek verlaat.
De uitdaging van diepwater HP/HT-stijgbuizen
Diepwater hoge-druk/hoge- temperatuur (HP/HT) stijgbuizen drijven naadloze buizen tot het uiterste. Omdat stijgbuizen een zeer hoge interne druk en externe hydrostatische druk moeten dragen, vereisen conventionele sterktematerialen zeer zware wanden. Voor een stijgbuis met een buitendiameter van 8 tot 10 inch kan de wanddikte ongeveer 50 mm bedragen. Dergelijke zware wanden vormen een uitdaging voor de productielimieten, maken het lassen moeilijk, verhogen het laadvermogen van het schip en vereisen een zeer hoge installatiespanning. Dit is de reden waarom HP/HT-riserprojecten al vroeg in de ontwerpfase hogere- sterkteklassen en zorgvuldige dimensionering evalueren.
Veelgestelde vragen
Wat is het verschil tussen naadloze en gelaste buizen?
Naadloze buizen worden doorboord en gevormd uit een massieve knuppel zonder longitudinale las, terwijl gelaste buizen worden gevormd uit strip of plaat en langs de naad worden samengevoegd. Naadloze buizen hebben de voorkeur voor hoge-druk en hoge- temperaturen, omdat er geen laszone is die geïnspecteerd of verzwakt moet worden.
Waarom worden knuppels geïnspecteerd voordat ze worden gewalst?
Staafdefecten zoals oppervlaktescheuren, slakken en segregatie kunnen het walsen overleven en in de voltooide buis verschijnen. Het conditioneren van de knuppel vóór het doorboren verwijdert oppervlaktedefecten op het goedkoopste punt in het proces en voorkomt stroomafwaartse fouten.
Wat veroorzaakt excentriciteit in de wanddikte in naadloze buizen?
Excentriciteit wordt meestal veroorzaakt door onstabiele doorsteek- of rekomstandigheden, waaronder rolslijtage, temperatuurschommelingen of onjuiste uitlijning van het gereedschap. Het dunste punt van de muur bepaalt de drukwaarde, dus molens controleren de excentriciteit met strikte maatmonsters.
Hoe wordt naadloze buis hydrostatisch getest?
Elke lengte wordt gevuld met water, ontlucht en onder druk gezet tot de testdruk berekend op basis van de buisafmetingen en -specificaties, doorgaans 60 tot 80 procent van de gespecificeerde vloeigrens, en gedurende de vereiste verblijftijd vastgehouden terwijl de molen op lekkage let.
Waarom is de HP/HT-stijgbuis zo zwaar?
De combinatie van hoge interne druk en externe druk in diep water vereist een dikke muur. Voor conventionele kwaliteiten kan een stijgbuis met een buitendiameter van 8-10 inch muren nodig hebben van bijna 50 mm, wat het gewicht, de lasproblemen en de installatiespanning verhoogt.
Welke warmtebehandeling is normaal voor naadloze koolstofbuizen?
Normaliseren is de meest gebruikelijke warmtebehandeling voor naadloze buizen van koolstofstaal, waarbij de korrelstructuur na het walsen wordt verfijnd. Hogere kwaliteiten kunnen worden afgeschrikt en getemperd, terwijl koud-afgewerkte buizen na het trekken meestal worden genormaliseerd of spanningsvrij worden gemaakt.
