Основные процессы, области применения и отраслевые меры противодействия войне для двусторонних стальных труб с прямым швом, сваренных под флюсом

Стальные трубы, сваренные под флюсом , как ключевой продукт на современном рынке промышленных стальных труб, демонстрируют глубокую интеграцию материаловедения и технологий сварки благодаря разнообразным производственным процессам и применениям. Двухсторонние прямошовные стальные трубы, сваренные под флюсом, благодаря своим уникальным структурным свойствам и технологическим преимуществам занимают незаменимую позицию в таких приложениях, как транспортировка стальных труб на большие расстояния и опорные конструкции зданий. Процесс производства стальных труб этого типа объединяет технологию автоматической сварки с процессами точной формовки. Двусторонняя дуговая сварка под флюсом обеспечивает высокую прочность и герметичность сварного шва, что делает ее ключевым материалом для обеспечения безопасности транспортировки энергии.

Во-первых, анализ основных процессов двусторонней сварки под флюсом прямошовных стальных труб.

Производство двусторонних прямошовных стальных труб, сваренных под флюсом, начинается с прецизионной обработки высококачественного горячекатаного стального листа. Стальную пластину сначала фрезеруют до желаемой ширины на фрезерном станке, после чего следует несколько этапов постепенного прессования на формовочной машине JCOE для формирования заготовки открытой трубы. На этапе сварки стержня используется двусторонняя дуговая сварка под флюсом: сначала к внутренней стенке трубной заготовки приваривается предварительный сварной шов, затем следует дуговая сварка под флюсом внешней стенки для завершения основного сварного шва и, наконец, на внутренней стенке выполняется ремонтный шов. Этот метод многослойной сварки обеспечивает проплавление сварного шва, превышающее 70% толщины листа, что значительно повышает прочность соединения. Во время сварки дуга, покрытая слоем флюса, плавит металл при высокой температуре 1600°С. Образующийся шлаковый экран эффективно изолирует сварной шов от атмосферы, предотвращая такие дефекты, как пористость и шлаковые включения. По сравнению с обычными стальными трубами, сваренными с прямым швом, процесс двусторонней дуговой сварки под флюсом создает тонкую игольчатую ферритную структуру в зоне сварного шва, что приводит к повышению ударной вязкости более чем на 30% по сравнению с обычными сварными швами. Ультразвуковой контроль и рентгеновский контроль в режиме онлайн гарантируют, что внутреннее качество сварного шва соответствует международным стандартам, таким как API 5L и GB/T 9711. Типичные изделия, такие как стальные трубы класса X80, имеют предел текучести до 555 МПа и выдерживают давление передачи, превышающее 15 МПа. Они широко используются в проектах стальных трубопроводов национального уровня, таких как газопровод Запад-Восток.

Во-вторых, сравнение технико-экономических преимуществ двусторонней сварки под флюсом прямошовной стальной трубы и спиральношовной стальной трубы.

В то время как стальные трубы, сваренные спиральной сваркой под флюсом с двух сторон (например, марки L485M в GB/T 9711), обеспечивают преимущества при непрерывном производстве и больших диаметрах, стальные трубы, сваренные с прямым швом, обеспечивают превосходную стабильность давления и точность размеров. Из-за спирального распределения сварных швов в спиральношовных стальных трубах разложение кольцевых напряжений может привести к образованию слабых мест в условиях высокого давления. Напротив, продольный сварной шов стальной трубы с прямым швом подвергается напряжению, соответствующему главному напряжению, в результате чего давление разрыва обычно на 10–15 % выше. Сравнительные испытания на проекте нефтепровода показали, что усталостная долговечность прямошовных стальных труб той же спецификации достигла 2 миллионов циклов, что примерно в 1,5 раза выше, чем у спиральных труб. Что касается производственных затрат, коэффициент использования материала для прямошовных стальных труб диаметром менее 1420 мм может достигать 96%, в то время как спиральные трубы теряют около 5% лома из-за ограничений по ширине. Однако в сегменте сверхбольших диаметров (например, более 3000 мм) спиральношовные стальные трубы устраняют необходимость в изготовлении на заказ сверхшироких стальных листов, и их экономические преимущества становятся очевидными. Примечательно, что прямошовные стальные трубы легче автоматизировать для расширения. Механическое расширение позволяет поддерживать отклонение круглости в пределах 0,5% D, что является ключевым фактором обеспечения точности соединения труб.

В-третьих, инновационные процессы и специальные применения для двусторонней сварки под флюсом прямошовных стальных труб.

В последние годы технология прямошовной сварки стальных труб под флюсом продолжает совершать прорывы. В проекте стального трубопровода для подводных лодок в Южно-Китайском море стальная труба с прямым швом из стали X65 с двухслойным антикоррозионным покрытием FBE + PP достигла энергии удара при низкой температуре более 220 Дж при -40 ° C за счет добавления 0,06% микролегирующих элементов Nb. При строительстве полярных стальных трубопроводов стальная труба X100, изготовленная с использованием TMCP (процесс термомеханического контроля), обеспечивает уменьшение толщины стенки на 15% при сохранении превосходной устойчивости к растрескиванию. Трубы для специализированных применений, таких как атомная энергетика, требуют соответствия характеристикам производительности в направлении Z стандарта RCC-M. В стальных трубах с прямым швом, используемых в защитной оболочке атомной электростанции, используются специально изготовленные стальные пластины с низким содержанием серы и фосфора (S ≤ 0,002%) в сочетании с процессом многопроходной сварки с узким зазором, что позволяет добиться уменьшения толщины поперечного сечения более чем на 75%. В секторе транспортировки угольных шламов композитные прямошовные стальные трубы, покрытые керамическим слоем толщиной 6 мм, обладают в восемь раз большей износостойкостью, чем обычные стальные трубы.

В-четвертых, тенденции развития отрасли и проблемы двусторонней сварки под флюсом прямошовных стальных труб.

С развитием интеллектуального производства ведущие отечественные компании оцифровали весь процесс производства прямошовных стальных труб. Система управления производством (MES), внедренная на одном заводе, позволяет отслеживать в реальном времени более 200 параметров, включая сварочный ток (колебания контролируются в пределах ±15 А) и входную энергию (18–22 кДж/см), повышая уровень квалификации продукции до 99,92%. Однако высококачественная трубопроводная сталь по-прежнему зависит от импорта. Например, 80% стальных листов марок X90/X100 поставляются такими компаниями, как Nippon Steel. Требования защиты окружающей среды также стимулируют технологические инновации. Применение малодымного флюса нового поколения позволило снизить концентрацию пыли в сварочных цехах с 15мг/м³ до 3мг/м³.

По мере роста спроса на строительство стальных труб, работающих на водороде, приоритетом станут исследования и разработки прямошовных стальных труб, устойчивых к водородному охрупчиванию. В настоящее время опытно производится отечественная продукция из стали марки Л415Х с индексом чувствительности к водородному растрескиванию (HIC) ≤2%. Однако в области изготовления глубоководных стальных труб длиной более 1500 метров остается проблема контроля остаточных сварочных напряжений в толстостенных прямошовных стальных трубах (≥40 мм). От суши до моря, от традиционной энергетики до новой передачи энергии, прямошовные стальные трубы, сваренные двусторонней дуговой сваркой под флюсом, продолжают демонстрировать свою основную ценность как источник жизненной силы промышленности. Их технологическая эволюция отражает трансформацию производства в Китае от расширения масштабов к улучшению качества и предвещает безграничные возможности, открывающиеся за счет интеграции новых материалов и процессов. В контексте углеродной нейтральности эти высокопрочные и долговечные стальные трубы, несомненно, будут играть еще более важную роль в реконструкции глобальной энергетической инфраструктуры.