В производстве сварных стальных труб существуют два тесно связанных, но различных понятия: трубы, сваренные электросопротивлением (ERW), и трубы, сваренные высокочастотным током (HFW). ERW в широком смысле обозначает процесс электросопротивления, при котором для генерации тепла и формирования сварного шва могут использоваться токи низкой, средней или высокой частоты. В рамках этой категории трубы HFW представляют собой специфическое подвид труб ERW, производимых исключительно методом высокочастотной индукционной или контактной сварки.
Развитие технологии высокочастотной сварки (ВЧС) значительно улучшило качество сварных швов, глубину проплавления и эффективность производства, что делает ее особенно подходящей для магистральных труб, конструкционных труб и труб для механических систем, где требуется более высокая прочность и более строгий контроль размеров. Хотя термин «электросварка» (ЭСВ) также может относиться к обычным низкочастотным процессам, ранее использовавшимся для тонкостенных или некритичных изделий, в современной практике большинство стальных труб, сваренных методом ЭСВ для нефтегазопроводов, фактически являются трубами, сваренными методом ВЧС.
Что такое стальная труба ERW?
Трубы из стали, изготовленные методом электросварки сопротивлением (ERW), производятся с использованием низко- или высокочастотного сопротивления. Сварочный шов является продольным. В процессе электросварки труб электрический ток, протекая через контактную поверхность зоны сварки, нагревает две кромки стали до такой степени, что они образуют прочное соединение. При этом под действием давления кромки стальной заготовки расплавляются и соединяются.
Обычно максимальный наружный диаметр труб, изготовленных методом электросварки (ERW), составляет 24 дюйма (609 мм), трубы больших диаметров изготавливаются методом сварки под флюсом (SAW).
Какие типы труб (стандартов) можно изготавливать методом электросварки (ERW)?
Ответ заключается в том, что существует множество типов труб (стандартов), которые можно изготовить методом электросварки (ERW). Ниже мы перечислим наиболее распространенные стандарты для трубопроводов.
Стандарты и технические условия на трубы/трубки из нержавеющей стали, изготовленные методом электросварки (ERW).
- Труба из нержавеющей стали ASTM A269
- Труба из нержавеющей стали ASTM A312
- Санитарные трубки ASTM A270
- Труба из ферритной/аустенитной/дуплексной нержавеющей стали ASTM A790
Труба из углеродистой стали, сварная (ERW)
- ASTM A53 Классы B и A (и оцинкованная сталь)
- Свайная труба ASTM A252
- Конструкционные трубы ASTM A500
- Труба EN 10219 S275, S355
- Трубы ASTM A134 и ASTM A135
Труба API ERW
- API 5L B до X70 PSL1 (PSL2 должен быть получен в процессе HFW)
- API 5CT J55/K55, обсадные и насосно-компрессорные трубы N80
И так далее.
Применение и использование стальных труб ERW
Трубы из стали, изготовленные методом электросварки (ERW), используются для транспортировки газов и жидкостей, таких как нефть и газ, и могут выдерживать как низкое, так и высокое давление. В последние годы, с развитием технологии ERW, все большее распространение стальных труб ERW получает в нефтегазовой отрасли, автомобильной промышленности и других сферах.
Преимущества труб, изготовленных методом электросварки (ERW).
Высокая эффективность, низкая стоимость, экономия материалов, простота автоматизации.
Что такое стальная труба HFW?
Следует отметить, что трубы HFW являются разновидностью труб ERW.
Высокочастотная сварка (ВЧС) стальных труб — это сварка труб методом электросварки (ЭСВ), производимая с частотой сварочного тока, равной или превышающей 70 кГц. В процессе высокочастотной сварки сопротивлением тепло, генерируемое в контактирующих объектах, нагревает поверхность объекта до пластичного состояния, после чего происходит соединение сталей с помощью ковки или без нее. ВЧС — это процесс твердотельной сварки сопротивлением. Высокочастотный ток, проходящий через металлический проводник, создает два специфических эффекта: поверхностный эффект и эффект близости. В процессе ВЧС используется поверхностный эффект для концентрации энергии на поверхности стального объекта, а эффект близости используется для управления положением и мощностью потока высокочастотного электрического тока. Благодаря высокой скорости сварки, край контактирующей пластины нагревается и плавится за короткое время, после чего происходит экструзия в процессе соединения.
Преимущества трубы HFW
В процессе сварки стальных труб HFW не требуется добавление присадочного металла. Поэтому они обладают высокой скоростью сварки и эффективностью производства. Трубы HFW широко используются в нефтегазотранспорте, нефтепроводах, строительных конструкциях и различных видах механических труб. Однако на качество стальных труб HFW влияют многие факторы, такие как сырье и технологический процесс. Контроль качества производства становится сложной задачей. Поэтому необходимо постоянно совершенствовать выход годной продукции и процесс сварки.
Различия между стальными трубами, изготовленными методом электросварки (ERW) и высокочастотной электросварки (HFW).
Во-первых, необходимо знать различия между процессами сварки ERW и HFW.
В процессе электросварки (ERW) тепло выделяется за счет сопротивления потоку тока, проходящего через свариваемые металлы. Поэтому для электризации всей поверхности стальной пластины или катушки по всей длине свариваемого участка необходим большой ток. В процессе электросварки электрический ток, проходящий через весь проводник, имеет частоту 50/60 Гц.
Процесс высокочастотной сварки отличается от высокочастотной сварки, поскольку в этом случае нагревается только участок стальной заготовки за счет индукции электрической катушки. Высокочастотное излучение генерируется либо переменным, либо постоянным током. В этих случаях используются сварочный генератор постоянного тока и высокочастотный сварочный генератор постоянного напряжения.
Сварочные аппараты постоянного тока генерируют мощность в диапазоне 100-800 кГц. В более ранних процессах преобразование переменного тока частотой 60 Гц в высокочастотный осуществлялось с помощью триодов и колебательных контуров. В новых сварочных аппаратах используются металлооксидные кремниевые полевые транзисторы, обычно в сочетании с параллельным резонансным контуром. В генераторах постоянного напряжения используются биполярные транзисторы с изолированным затвором, рассчитанные на мощность около 2000 кВт в диапазоне частот 100-600 кГц.
Высокочастотный ток имеет две отличительные особенности по сравнению с током в сети 60 Гц:
В то время как ток с частотой 60 Гц протекает по всему проводнику, высокочастотный ток протекает только по его поверхности, возникает «скин-эффект».
Когда два проводника, по которым протекает высокочастотный ток, расположены близко друг к другу, и ток концентрируется на двух смежных поверхностях проводников, это называется «эффектом близости».
Распределение высокочастотного тока: ток протекает по поверхности металла или проводника. Оба проводника расположены в непосредственной близости друг от друга, при этом большая часть высокочастотного тока протекает по смежным сторонам проводников.
Для стальных труб API 5L PSL2 ERW требуется HFW.
Согласно спецификациям API 5L и ISO 3183, для труб PSL 2, свариваемых методом высокочастотной сварки (HFW), сварка HFW является обязательным требованием для стальных труб, свариваемых методом электросварки (ERW). Это позволяет избежать присущих трубам проблем, таких как твердость, непроплавление и подверженность коррозионному растрескиванию под напряжением (SCC).
Стальные трубы ERW включают в себя стальные трубы HFW.
Электросварная сварка (ERW) — это общее обозначение стальных труб, сваренных контактной сваркой. Она подразделяется на два типа: сварка переменным током (AC) и сварка постоянным током (DC). В зависимости от частоты сварка переменным током может быть разделена на низкочастотную, среднечастотную, сверхчастотную и высокочастотную. Высокочастотная сварка (HFW) в основном используется для обычных или тонкостенных стальных труб. Она включает контактную сварку и индукционную сварку. Сварка постоянным током обычно используется для стальных труб малого диаметра. В целом, HFW является одним из методов производства электросварных труб, в котором используется высокочастотный процесс сварки.
Подводя итог, можно сказать, что все трубы, сваренные высокочастотной сваркой (HFW), являются трубами, сваренными электросваркой (ERW), но не все трубы ERW являются трубами HFW. Различие заключается в частоте сварки и, как следствие, в качестве сварного шва. Электросварка (ERW) включает в себя множество методов контактной сварки, в то время как высокочастотная сварка (HFW) представляет собой передовой высокочастотный процесс, используемый преимущественно в современных трубопроводных и строительных конструкциях.
В рамках своего ассортимента компания PAC STEEL поставляет стальные трубы, изготовленные методом электросварки (ERW) и высокочастотной сварки (HFW) в соответствии со стандартами API 5L, ASTM и EN. Каждая труба проходит строгий контроль качества для обеспечения целостности сварного шва, точности размеров и механических характеристик. Для клиентов в нефтегазовой, строительной и машиностроительной отраслях PAC STEEL предлагает надежные решения по сварке труб с полной сертификацией и отслеживаемостью.