Les canonades d'acer serveixen com a eix vertebrador per a projectes d'infraestructures moderns en transmissió de petroli i gas, subministrament d'aigua, processament químic, construcció d'edificis i enginyeria municipal. Entre les categories de canonades d'acer soldades àmpliament aplicades, canonades de soldadura per resistència elèctrica (ERW) iSoldat per arc submergit longitudinal (LSAW)pipe ocupen quotes de mercat dominants. Molts compradors globals, contractistes de projectes i empreses d'enginyeria sovint s'enfronten a confusió a l'hora de seleccionar entre canonada ERW i canonada LSAW.
Tots dos productes són tubs d'acer soldats longitudinalment, però difereixen enormement en l'entrada de matèries primeres, flux de treball de fabricació, rendiment de la soldadura, capacitat dimensional, propietats mecàniques, estructura de costos i condicions de servei adequades. L'elecció del tipus de canonada incorrecte comportarà un sobrecost d'inversió o perills de seguretat ocults durant el funcionament a llarg termini. Aquest article elabora distincions bàsiques que cobreixen la tecnologia de producció, el rang de mida, la qualitat de la soldadura, el rendiment del material, els escenaris d'aplicació, els estàndards d'inspecció i els factors comercials, ajudant els professionals de la indústria a prendre decisions adequades d'adquisició i enginyeria.
Tub ERWes refereix a la canonada soldada per resistència elèctrica. Adopta bobina d'acer laminat en calent com a matèria primera. L'acer de la cinta contínua es forma en rotllo en forma tubular circular i la calor de resistència elèctrica d'alta freqüència fon les vores de la cinta per formar una junta de soldadura longitudinal sense metall d'aportació de soldadura addicional. LSAW són les sigles de canonada soldada per arc submergit longitudinal. Es necessita una placa d'acer pesada com a material de partida. La placa d'acer única es pressiona i es doblega en un cilindre circular, i després s'implementa la soldadura d'arc submergit de diversos fils per a la soldadura longitudinal interior i exterior amb filferro de soldadura i flux granular. Tot i que dos productes comparteixen la funció de soldadura longitudinal, la lògica de fabricació fonamental crea buits en totes les dimensions relacionades amb l'aigua avall.
1. Diferència de matèria primera
La matèria primera és l'origen de la majoria dels buits de rendiment entre les canonades ERW i LSAW. La producció d'ERW es basa completament en bobines d'acer laminats en calent. La bobina d'acer és acer de cinta llarga enrotllada contínuament produïda per un molí de cinta en calent. L'amplada de la bobina restringeix el diàmetre exterior màxim de la canonada ERW acabada. La bobina d'acer té un bon rendiment de conformació contínua per a la línia de conformació de bobina d'alta velocitat. Tanmateix, la bobina té limitacions inherents: l'especificació del gruix està restringida per la capacitat del molí de tires en calent; per a un gruix de paret molt pesat, la bobina ampla qualificada es fa difícil d'obtenir. La microestructura de la bobina i les propietats mecàniques mostren una lleugera desviació al llarg de la direcció de la longitud de la bobina, la qual cosa pot provocar fluctuacions de propietat per als productes de canonades de longitud completa.
La canonada LSAW utilitza una placa d'acer pesada tallada a mida com a entrada en brut. Cada tub individual correspon a una peça de placa d'acer. La placa d'acer es produeix amb un molí de plaques, independentment de la restricció d'amplada de la bobina. El molí de plaques pot fabricar material d'acer d'alta resistència i molt gruixut. Cada placa d'acer es sotmet a una inspecció de material independent abans d'entrar al taller de LSAW. Es pot garantir una composició química uniforme i un rendiment mecànic estable per a cada tub en blanc. No obstant això, la placa d'acer té un cost de compra unitari més elevat en comparació amb la bobina d'acer de grau idèntic. Per a l'especificació de paret prima de petit diàmetre, la matèria primera de placa d'acer provocarà un desavantatge evident de costos per al producte LSAW.
Els requisits de composició química d'ambdues canonades poden complir els estàndards API 5L, EN i GB. Però els punts de risc relacionats amb les matèries primeres difereixen. ERW prestarà atenció a la qualitat de la vora de la bobina, l'enduriment de la vora i la variació de la tolerància del gruix de la cinta. LSAW se centra en la laminació interna de la placa, el defecte de la superfície de la placa i la planitud de la placa abans de la formació de premsa.
2. Procés de fabricació i principi de soldadura
2.1 Procés de producció de canonades ERW
El flux de treball complet de l'ERW: desenrotllament de bobines d'acer laminades en calent → anivellament → retallat de vores → conformació contínua de bobina → soldadura per resistència d'alta freqüència → tractament tèrmic en línia de soldadura (normalització) → eliminació de cordons de soldadura externs → dimensionament i redreçament → tall de longitud fixa de serra volant → prova de pressió hidrostàtica → prova de pressió i empassat no destructiu → → marcatge i velatge no destructiu.
El nucli és la soldadura per resistència elèctrica d'alta freqüència. El corrent d'alta freqüència es concentra en les dues vores de la cinta d'acer formada. L'escalfament per resistència eleva el metall de vora a l'estat de temperatura de fusió. Els corrons de pressió apliquen pressió mecànica per realitzar unió metàl·lica d'estat sòlid. No s'afegeix cap fil de soldadura, no s'afegeix flux durant el procediment de soldadura. La junta de soldadura es forma mitjançant fusió per pressió. Després de la soldadura, el tractament de recuit en línia continu és fonamental per als ERW: elimina l'efecte d'enduriment en fred de la soldadura, perfecciona l'estructura del gra de la zona de soldadura, redueix la fragilitat de la soldadura i restaura la duresa de la costura de soldadura. Si el tractament tèrmic en línia és insuficient, la soldadura ERW es torna vulnerable a l'esquerdament induït per l'hidrogen i la fallada trencadissa a baixa temperatura.
Línia ERWrealitza una producció contínua a alta velocitat. L'eficiència de producció és excepcional. No obstant això, la zona de soldadura és estreta. La qualitat de la soldadura depèn en gran mesura de l'estat de les vores, l'estabilitat de la potència d'alta freqüència i el control dels paràmetres de pressió del rodet.
2.2 Procés de producció de canonades LSAW
Flux de fabricació típic de LSAW: inspecció d'entrada de plaques d'acer → fresat de vores de plaques → formació de premsat U-O de plaques (procés Uing-Oing) → soldadura prèvia / soldadura per punt → soldadura per arc submergit a l'interior → soldadura per arc submergit exterior → arrodoniment i dimensionament de canonades → tractament tèrmic posterior a la soldadura (opcional) → tractament tèrmic d'acer multifuncional (opcional) → inspecció → mecanitzat d'extrems de canonada → marcatge i emmagatzematge.
La soldadura per arc submergit és la tecnologia bàsica. El flux granular cobreix la zona de soldadura per aïllar l'aire. El filferro sòlid de soldadura multifils omple la ranura de soldadura. El flux fos genera una capa d'escòria que protegeix la piscina de soldadura fosa. La soldadura interior i exterior es realitzen per separat. La ranura de soldadura està premecanitzada per fresat de vores de placa. La forma de la ranura es pot ajustar a la condició de la paret gruixuda per aconseguir una junta de soldadura de penetració completa. Cada tub individual es fabrica individualment en lloc de producció contínua. El temps de cicle per canonada és molt més llarg que els ERW. El tractament tèrmic per alleujar l'estrès després de la soldadura es pot aplicar per a canonades LSAW de paret gruixuda d'alta resistència per reduir l'estrès residual de soldadura.
2.3 Comparació de l'estructura de soldadura
La soldadura ERW és unió unida per pressió sense metall d'aportació. L'amplada de soldadura és estreta. Després de l'eliminació de les perles, la superfície exterior sembla molt llisa. Els tipus de defectes potencials per a la soldadura ERW inclouen la manca de fusió, la soldadura en fred, l'esquerda del ganxo originada per la inclusió de la vora de la cinta. La soldadura LSAW és una costura de soldadura dipositada amb metall de farciment. El cordó de soldadura és més ample. Es pot aconseguir una fusió completa per a parets molt gruixudes. Els principals defectes possibles són la inclusió d'escòries, la porositat i la penetració incompleta.
3. Capacitat del rang dimensional
La capacitat de mida forma una frontera clara del mercat entre ERW i LSAW.
Tub ERW: el diàmetre exterior normalment oscil·la entre 21,3 mm i aproximadament 610 mm (de 2 a 24 polzades). El rang de gruix de paret està limitat per la capacitat de la bobina laminada en calent. Els productes de paret fina i de paret mitjana són els punts forts dels ERW. Quan el gruix de la paret es fa extremadament pesat, la bobina d'acer qualificada disponible es fa escassa, la dificultat de producció augmenta bruscament. La longitud fixa ERW és flexible, normalment de 6 m, 12 m o de longitud personalitzada. El conformat continu ofereix una bona rodonesa i una alta precisió dimensional per a tubs de diàmetre mitjà i petit.
Tub LSAW: el diàmetre exterior generalment comença des d'uns 406 mm (16 polzades) fins a 1422 mm o fins i tot mides més grans. Omple les especificacions de gran diàmetre que els ERW no poden assolir. LSAW destaca per un gruix de paret pesat. Per a canonades de línia d'alta qualitat amb paret gruixuda per a projectes de transmissió d'alta pressió, LSAW és l'opció principal. Limitat per l'amplada de la placa d'acer, LSAW és menys competitiu per als tubs de paret prima de petit diàmetre. Cada tub està fet d'una sola placa, de manera que la longitud aleatòria sol ser de 12 m.
Breu resum: el diàmetre petit a mitjà adopta majoritàriament ERW; els projectes de parets pesades de gran diàmetre seleccionen LSAW. Hi ha una zona de diàmetre superposada d'aproximadament 406-610 mm, on els compradors han de comparar el cost-rendiment i els requisits tècnics.
4. Rendiment mecànic i comportament de la zona de soldadura
Les propietats mecàniques dels metalls bàsics per a ERW i LSAW poden satisfer l'estàndard de canonada API 5L X42-X80 quan la qualitat de la matèria primera està ben controlada. La diferència principal es concentra en la junta de soldadura i la zona afectada per la calor (HAZ).
Per a canonades ERW ben fabricades amb un tractament complet de normalització de soldadura en línia: la resistència a la tracció de la costura de soldadura pot coincidir amb el metall base. Però sense un tractament tèrmic eficaç després de la soldadura, l'àrea de soldadura presenta una duresa més alta i una duresa més baixa. L'esquerda del ganxo és un defecte típic d'ERW. S'origina a partir de la inclusió no metàl·lica a la vora de la bobina d'acer, incrustada a la interfície de fusió durant la pressió d'alta freqüència. L'esquerda del ganxo és difícil de detectar mitjançant un control visual normal i necessita proves ultrasòniques.
La soldadura d'arc submergit LSAW utilitza consumibles de soldadura coincidents. La composició química del dipòsit de soldadura es pot ajustar artificialment. La tenacitat de la zona de soldadura es pot optimitzar seleccionant la combinació adequada de flux de filferro de soldadura. La tensió residual de soldadura existeix després de la soldadura SAW. Per a canonades d'alta resistència de paret gruixuda, s'adopta un tractament tèrmic per alleujar l'estrès per millorar el rendiment anti-esquerdes. La soldadura LSAW presenta una zona afectada per la calor més àmplia en comparació amb ERW.
El rendiment de la duresa a baixa temperatura és fonamental per a la canonada de la regió freda. LSAW qualificat pot obtenir un excel·lent valor d'impacte a baixa temperatura per a projectes d'alt grau de gran diàmetre. Els ERW també poden aconseguir una bona propietat a baixa temperatura, però s'ha de garantir un control més estricte de la matèria primera de la bobina i el tractament tèrmic de soldadura en línia.
La prova hidrostàtica és obligatòria per als dos tipus de canonada segons l'especificació API 5L. La fórmula de càlcul de la pressió de prova és idèntica. Però l'èmfasi de la prova no destructiva és diferent. ERW centra la inspecció d'ultrasons en la costura de soldadura longitudinal, especialment en la detecció d'un defecte de tipus ganxo. LSAW NDT cobreix la costura de soldadura i també comprova el risc de laminació del material base de la placa.
5. Camps d'aplicació principals
La selecció de l'aplicació es determina pel diàmetre, el gruix de la paret, la pressió nominal, l'entorn de servei i les especificacions del projecte.
Aplicacions típiques d'ERW
✅Conducte de recollida de petroli i gas de diàmetre mitjà i petit, xarxa de distribució de gas de la ciutat.
✅Subministrament d'aigua, descàrrega d'aigües residuals del sistema de canonades municipals.
✅Conduit estructural: marc d'edifici d'acer, tanca, canonada de pila, components estructurals d'enginyeria mecànica.
✅Transmissió de fluids de baixa i mitjana pressió.
✅Reg agrícola, conducte d'ús general.
L'ERW s'utilitza àmpliament per a la canonada de distribució secundària urbana, no per a la canonada de gran diàmetre d'alta pressió del tronc principal de llarga distància.
Aplicacions típiques de LSAW
✅Conducte troncal de transmissió de petroli i gas d'alta pressió de llarga distància, especialment la canonada principal de paret gruixuda de gran diàmetre.
✅Segment onshore de plataforma offshore, canonades de procés de gran diàmetre per a planta petroquímica.
✅Conducta del projecte hidroelèctric, canonada principal de transport d'aigua de gran diàmetre.
✅Conduit de pilotes per a moll d'aigües profundes, canonada estructural de gran diàmetre de fonamentació del pont.
✅Projecte que requereix un grau d'alta resistència, paret pesada i un estricte requisit de tenacitat a baixa temperatura.
En el rang de diàmetres superposats (16-24 polzades), els clients prenen decisions segons les especificacions del projecte, el pressupost i la disponibilitat de fabricació local. Alguns estàndards internacionals de canonades de la línia principal prohibeixen explícitament els ERW per a l'aplicació d'alta pressió de la línia principal i especifiquen LSAW com a opció obligatòria.
6. Cost, lliurament i factors comercials
La distinció de l'estructura de costos és òbvia. Per a l'especificació de diàmetre mitjà i petit, ERW gaudeix d'un avantatge de cost destacat. La producció contínua d'alta velocitat, el benefici del cost de la matèria primera de la bobina redueix el preu unitari. El cicle de producció és curt, el termini de lliurament és ràpid.
Per a l'especificació de paret gruixuda de gran diàmetre, ERW perd la viabilitat a causa de la limitació de la bobina; LSAW es converteix en només una opció de canonada longitudinal soldada. La placa d'acer de matèries primeres LSAW és més cara, el cicle de producció d'una sola peça és més llarg, el consum d'hora-home de fabricació és més elevat, de manera que el preu unitari és significativament més alt que els ERW per a un grau comparable.
Punts de risc de la cadena de subministrament: la fluctuació de la qualitat dels ERW prové principalment de la font de la bobina i de si hi ha instal·lacions completes de tractament tèrmic de soldadura en línia. Alguns fabricants d'ERW de gamma baixa salten el procediment de normalització de la soldadura per reduir costos, cosa que comporta un perill ocult. Per a LSAW, el risc prové de la qualitat de la placa d'acer, la precisió del fresat de vores, la configuració dels paràmetres de soldadura d'arc submergit dins i fora i l'alleujament de les tensions després de la soldadura.
Cost d'inspecció: tots dos necessiten proves hidràuliques, UT, MT segons sigui necessari. La canonada de paret gruixuda de gran diàmetre LSAW gasta una despesa més alta en la inspecció de materials i l'END.
7. Norma i requisit d'acceptació
Tant ERW com LSAW es poden fabricar complint amb les normes API 5L, ISO 3183, EN 10217, GB/T 9711. Però la norma té clàusules diferenciades per als requisits especials dels ERW.
L'API 5L especifica que la costura de soldadura ERW s'ha de sotmetre a un tractament tèrmic de cos sencer o a una normalització de la zona de soldadura en línia. La inspecció ultrasònica de ganxo-crack és necessària per als productes ERW. Per a LSAW, els requisits se centren en la composició química del dipòsit de soldadura, la qualificació dels consumibles de soldadura, la preparació de ranures i el tractament d'alleujament de tensió per als graus d'alta resistència de parets pesades.
Moltes empreses internacionals d'enginyeria EPC escriuen les especificacions tècniques del projecte: la canonada d'alta pressió de llarga distància de la línia principal adopta LSAW; línia de recollida, la xarxa de distribució pot permetre ERW qualificat. Els compradors no només poden comparar el preu unitari; han de confirmar si el tipus de canonada compleix les especificacions tècniques del projecte. Una substitució incorrecta pot provocar el rebuig de la mercaderia del lot complet.
ERW i LSAW són dos tipus de tubs d'acer soldats longitudinalment amb rutes de fabricació completament diferents. ERW pren la bobina d'acer com a matèria primera, soldadura a pressió de resistència d'alta freqüència sense omplir metall. Els seus punts forts són la producció d'alta eficiència, el cost competitiu, la bona precisió dimensional per a canonades de diàmetre mitjà i petit. Les seves limitacions es troben en la limitació màxima del diàmetre i del gruix de la paret per bobina laminat en calent, i s'ha de prestar especial atenció al tractament tèrmic de la soldadura i al defecte de l'enganxament.
LSAW utilitza plaques d'acer pesades en blanc, conformat per premsat U-O i soldadura d'arc submergit de doble cara amb filferro de soldadura i farcit de flux. Els seus avantatges principals són la capacitat de paret pesada de gran diàmetre, la composició de metall de soldadura ajustable, un rendiment estable per a projectes de gran diàmetre d'alta pressió i alta resistència. Els desavantatges són un major cost de matèries primeres i de fabricació, un termini de producció més llarg.
No hi ha un producte absolutament millor. La selecció adequada depèn del diàmetre exterior del projecte, el gruix de la paret, la pressió de disseny, la temperatura de servei, la propietat mitjana i les especificacions tècniques del contracte. Per a la distribució de diàmetre petit i mitjà i per a un ús general, ERW ofereix una solució econòmica.
Per a canonades troncals de llarga distància, projectes d'alta pressió de paret gruixuda de gran diàmetre, LSAW és l'opció tècnica preferida. Els compradors globals haurien d'entendre completament aquestes diferències clau durant l'avaluació de les licitacions i el procés d'adquisició, equilibrant el rendiment tècnic, els requisits de seguretat i el pressupost comercial, evitant la selecció inadequada del tipus de canonada que pot provocar un risc d'enginyeria o una despesa excessiva innecessària.
