המדריך המקיף להנדסה ורכש לצינורות פלדה ERW (HFW).

בהנדסת מבנים מודרנית, העברת נוזלים וייצור תעשייתי, צינורות פלדה מרותכים מסוג Electric Resistance Welded (ERW) מייצגים את אחד הפלחים המגוונים והחסכוניים ביותר- בשוק צינורות הפלדה העולמיים. לפי הגדרה טכנית, אצינור ERWמיוצר על ידי יצירת רצועה או סליל מפלדת פחמן קרה-בחוזק- גבוה לצורה גלילית, ולאחר מכן איחוי הקצוות האורכיים שלה באמצעות חימום התנגדות חשמלית מקומיתללא תוספת של מתכת מילוי חיצונית(כגון אלקטרודות ריתוך או שטף).

בתוך המינוח ההנדסי העכשווי, המונחמרותך בתדר גבוה-(HFW)צינור פלדה נמצא בשימוש תכוף להחלפה עם ERW מודרני, המציין תת-קבוצה מעודנת ביותר של ייצור ERW המשתמשת בזרם חילופין-גבוה (גדול מ-350 קילו-הרץ או שווה ל-350 קילו-הרץ) כדי לחסל את פגמי קו הריתוך הישנים הקשורים לפעילות בתדירות נמוכה{{4}7} של אמצע-המאה ה-20. מכיוון שלא מוכנסת מתכת מילוי במהלך הייצור, ההרכב הכימי של אזור הריתוך נשאר זהה למטריצת מתכת האב. זה מביא לתצורת צינורית אחידה מבחינה מבנית המציעה דיוק מימדי יוצא דופן, אקסצנטריות-עובי דופן נמוכה במיוחד ויחס אופטימלי בין חוזק-ל-משקל המותאם ליישומים קריטיים של מבנה ושמירה על לחץ.

האמינות המבנית והביצועים המכניים של צינורות ERW (HFW) מודרניים תלויים בקו ייצור רציף, אוטומטי לחלוטין, רב-שלבי. תהליך הייצור מורכב מהפעולות התרמודינמיות והמכניות הבאות בשליטה הדוקה:

כדי לשלב צינורות פלדה ERW בבטחה ברשתות צנרת תעשייתיות או בתצורות מבניות, מהנדסי תכנון חייבים להשתמש בנוסחאות מתמטיות סטנדרטיות כדי לחשב קיבולות משקל ודירוגי לחץ פנימיים.

קביעת נפח ומשקל

בחישובי לוגיסטיקה וטעינה מבנית בינלאומית של פלדה, המשקל התיאורטי ליחידת אורך של צינורות ERW מפלדת פחמן מחושב על סמך נפח גליל חלול והצפיפות הסטנדרטית של פלדת פחמן (7.85 גרם/ס"מ)³או 7850 ק"ג/מ"ר³).

נוסחת חישוב מטרי:

W=0.0246615×t×(D−t)

אֵיפֹה:

• W=מסת צינור תיאורטית ליחידת אורך (קילוגרם למטר, ק"ג/מ"ר)
• D=קוטר חיצוני שצוין של הצינור (מילימטרים, מ"מ)
• t=עובי דופן שצוין של הצינור (מילימטרים, מ"מ)
• 0.0246615=גורם קבוע המשלב המרות π וצפיפות (π×7850÷1,000,000)

נוסחת חישוב אימפריאלית:

W_lb​=10.69×t_ב​×(D_ב​−t_ב​)

אֵיפֹה:

• Wlb​=משקל צינור נומינלי ליחידת אורך (פאונד לכל רגל, lb/ft)
• דין​=קוטר חיצוני שצוין (אינץ')
• פח​=עובי דופן שצוין (אינץ')

תיאור מקרה של הנדסה שימושית:

חשב את המסה של מפרק באורך 12.0 מטר של אAPI 5L Grade X52 ERWצינור בקוטר חיצוני של 323.9 מ"מ (NPS 12) ועובי דופן של 9.52 מ"מ (נספח 40).

W=0.0246615×9.52×(323.9−9.52)=0.0246615×9.52×314.38≈73.81 kg/m

מסה כוללת למפרק=73.81 ק"ג/מ"ר×12.0 מ'=885.72 ק"ג

דירוג לחץ פנימי: הנוסחה של בארלו

עבור יישומי צנרת לחץ (למשל, צנרת תהליך ASME B31.3, צינורות נוזל ASME B31.4 או צינורות גז ASME B31.8), לחץ התכנון המרבי המותר או לחץ הבדיקה ההידרוסטטי נשלט על ידי הנוסחה של Barlow, המקשרת את לחץ הנוזל הפנימי ללחץ החישוק.

אֵיפֹה:

• P=מד לחץ עיצוב פנימי (PSI או MPa)
• S=חוזק תפוקה מינימלי של דרגת הפלדה שצוינה (PSI או MPa)
• t=עובי דופן נומינלי (אינץ' או מ"מ)
• D=קוטר חיצוני (אינץ' או מ"מ)
• E = מקדם יעילות מפרק ריתוך. לפי תקנים מודרניים (למשל, ASME B31.3 טבלה 302.3.4), צינורות HFW שעוברים בדיקה קפדנית לא-הרסנית (NDE) ובדיקה אולטרסאונד מוקציםE=1.0. זה מדרג את קו הריתוך בשוויון של 100% לגוף הצינור ללא תפרים, להבדיל מגרסאות ERW היסטוריות שדורגו ל-0.85.
• F=מקדם בטיחות עיצובי (בדרך כלל נע בין 0.40 ל-0.72 בהתאם לקרבה לאזורים מיושבים או אילוצים סביבתיים).

ציון התקן הבינלאומי הנכון מבטיח שההרכב הכימי, ההיסטוריה התרמית והתכונות המכניות של צינור ה-ERW שסופק יתאימו לפרמטרים של הפרויקט.

העברת פחמימנים ונוזלים (מגזר האנרגיה)

מפרט API 5L(מכון הנפט האמריקאי):התקן המובהק לצינורות פלדה המשמשים במערכות הובלת צינורות לתעשיית הנפט והגז הטבעי.

• רמות מפרט המוצר:מופרד לתוךPSL1(צינור קו מסחרי סטנדרטי) וPSL2(קריטריונים מחמירים כולל קשיחות שבר חובה באמצעות Charpy V-בדיקת חריצים, שווי פחמן מוגבל לריתוך שדה ואיסור מוחלט על תיקוני ריתוך לוחות-).

• ציונים דומיננטיים:דרגה B, X42, X46, X52, X56, X60, X65, X70, X80 (כאשר המספר מציין את חוזק התפוקה המינימלי באלפי PSI; למשל, דרגה X52 דורשת YS גדול או שווה ל-52,000 PSI/360 MPa).

ASTM A53 / A53M:מפרט סטנדרטי לצינור, פלדה, שחור וטבול-חם, מצופה באבץ-, מרותך וחסר תפרים.

• סוג E (התנגדות חשמלית מרותך):זמין בדרגה A ודרגה B. דרגה B היא הצינור הסטנדרטי המשמש בצנרת מסחרית, HVAC, הגנה מפני אש ולולאות קיטור בלחץ נמוך-, המציע חוזק תפוקה מינימלי של 240 MPa (35,000 PSI).

הנדסת מבנים ואזרחית (חתכים חלולים)

ASTM A500 / A500M:צינורות מבניים מרותכים מפלדת פחמן בצורת-קר בסיבובים ובצורות. בשימוש נרחב במסגרות ארכיטקטוניות מבניות, עמודי גשרים ומסבכי חלל-.

• ציונים זמינים:דרגה A, B, C ו-D. דרגה C מייצגת את בחירת החוזק הגבוהה-(YS גדול או שווה ל-317 MPa עבור פרופילים עגולים).

EN 10219-1 ו-2 (תקן אירופאי):חלקים מבניים חלולים מרותכים בצורת קר של פלדות ללא סגסוגת ופלדה עדינה.

• ציונים זמינים:S235JRH, S275J0H, S355J0H, S355J2H. המינוח מציין פלדה מבנית ("S"), ואחריה חוזק התפוקה המינימלי ("355" MPa), וייעודים של תת--דרגה המציינים אימות פגיעת charpy ("J0" ב-0 מעלות, "J2" ב-20 מעלות ).

בחירת טיפולוגיית הצינורות הנכונה כוללת מיפוי-הפרעות בין דיוק ממדי, מגבלות עובי דופן, זמני אספקת רכש ומגבלות כספיות.

מבחינה היסטורית, צינורות ERW שיוצרו בין שנות ה-50 ל-1970 סבלו מסדרה של כשלים בשירותי נפט וגז בלחץ גבוה-. כשלי שדה אלה נגרמו בעיקר על ידי מערכות ריתוך AC בתדר-נמוך (1 קילו-הרץ עד 10 קילו-הרץ), שיצרו טמפרטורות ריתוך לא עקביות, בשילוב עם היעדר טיפול בחום לאחר-השראת ריתוך. זה השאיר קו ריתוך שביר רגישקורוזיה סלקטיבית בתפר (קורוזיה חריצים)ומיקרו-פיצוח.

ייצור HFW מודרני ביטלה את הבעיות הללו על ידי הפעלה בתדרים-גבוהים במיוחד (400 קילו-הרץ) ומחייבת אפס-מטריצת בקרת איכות פגמים המורכבת הן מבדיקות לא-הרסניות (NDT) והן מבדיקות הרסניות.

מטריצת בדיקות הרסניות (NDT) מקיפות ללא-

• ב-בדיקת אולטרסאונד קו (UT):מערכי בדיקה מרובים אוטומטיים- עוקבים ברציפות אחר קו הריתוך מיד לאחר חיתוך הבזק ונורמליזציה של התפר. החיישנים מקרינים גלי קול בתדר- גבוה דרך אזור ההיתוך בזוויות גזירה שונות כדי לזהות פגמים פנימיים מישוריים, חללים או תכלילים.
• הקרנת אדי נוכחית (ET):משתמש באינדוקציה אלקטרומגנטית כדי לזהות פגמי מאקרו-תת-קרקעיים- לאורך הפריפריה של הצינור, ומבטיח שלמות מעטפת מוחלטת לפני שהצינור נכנס לשלב הגודל.
• הסמכה ללחץ הידרוסטטי:כל מפרק יחיד של צינור ERW מדורג- אטום בבוחן הידרוסטטי, מלא במים מטופלים, ונלחץ ל-רמת מתח קבועה מראש-לעיתים קרובות עולה על 20 MPa (3000 PSI) בהתבסס על דרגת הפלדה-ומוחזק למשך זמן חובה (5 עד {10} מים מוחלטים) התנגדות לנקודת תשואה-.

בדיקה הרסנית ומכנית חובה

כדי לאמת את המשיכות המבנית של קו הריתוך תחת עיוות פתאומי, טבעות מדגם נחתכות מעת לעת מהרצף הייצור והן נתונות להערכות מעבדה הרסניות:

• מבחן ההשטחה (ASTM A53 / API 5L):מדגם טבעת צינור ממוקם בין שתי לוחות פלדה קשיחים מקבילים ונדחס באמצעות כוח הידראולי. הבדיקה מתבצעת בשני שלבים נפרדים:

1. שלב ראשון (גמישות ריתוך):הריתוך מכוון ב-90º לכיוון הכוח המופעל. הלוחות נסגרים עד 2/3 מהקוטר החיצוני המקורי של הצינור. על קו הריתוך לא להראות עדות לסדקים, סדקים מיקרו- או פתיחה פנימית.
2. שלב שני (גמישות הגוף):הדחיסה נמשכת עד שהדפנות הפנימיות של הצינור נפגשים (ששוטחים לחלוטין למרחק של פי 1/3 או 2 מעובי הדופן). לא עשויות להתרחש למינציות, שברים שבירים או פיצול מתכת בסיסית במהלך העיוות הקיצוני הזה.

• מבחן הכיפוף:עבור קטרים ​​נומינליים קטנים יותר (פחות או שווה ל-NPS 2), מפרק הצינור הוא קר-כפוף סביב ציר גלילי ב-90º או 180º מבלי להציג שברים לאורך קו ההיתוך.

בהתאם לסביבה התפעולית-בין אם תת-ימית, תת-קרקעית או חשופה לתנאים אטמוספריים-צינורות ERW מפלדת פחמן רגילה יכולים לעבור שימור משטח מרובים במורד הזרם ושינויים מבניים:

ציפוי חיצוני ופנימי נגד קורוזיה-

 

01.

פוליאתילן שלוש-שכבות (3LPE):

תקן הזהב לקווי תמסורת פחמימנים או מים תת קרקעיים. הוא מורכב משכבת ​​פריימר פיוז'ן מלוכדת אפוקסי (FBE) בעלת ביצועים גבוהים- להדבקה כימית, שכבת דבק קופולימר ביניים, ושכבה חיצונית עבה של פוליאתילן בצפיפות גבוהה (HDPE) להשפעה מכנית ולהגנה מפני לחות.

02.

גלוון חם-(HDG):

עבור צינורות ASTM A53 הנפרסים בצנרת, HVAC או פיגומים מבניים, הצינור מנוקה באמבט כבישה חומצי וטבול באמבט אבץ מותך ב-450 מעלות בערך. זה יוצר קשר מתכותי עם עובי ציפוי אבץ העולה על 45 \\mum (320 גרם/מ"ר)²⁾, מתן הגנה קתודית קורבנית מפני חמצון אטמוספרי.

סיום-הכנת גיאומטריית הפנים

• קצוות משופעים (BE):עבור צינורות המחוברים באמצעות ריתוך בהיקף שדה, קצוות הצינור מעובדים לזווית שיפוע מדויקת -בדרך כלל 30º (+5º,-0º) עם פני שורש (יבשה) של 1.6 מ"מ (±0.8 מ"מ)-העומדים בתקני ASME B16.25.
• קצוות מחורצים (GRV):להגנה מפני שריפה-מהירה או לולאות מים לכרייה, קצוות הצינור מגולגלים קרים-עם חריץ היקפי התואם למערכות צימוד מכאניות של Victaulic או דומות.

צור קשר