Tubos de aço sem costura de paredes grossas de grande diâmetro Produção e aplicação
Produção e aplicação de tubos de aço sem paredes grossas de grande diâmetro
Os tubos de aço sem paredes grossas de grande diâmetro são componentes críticos em indústrias que exigem materiais robustos capazes de suportar altas pressões, temperaturas extremas, e tensões mecânicas. Esses tubos, caracterizado por diâmetros externos excedendo 200 mm e espessuras de parede geralmente maiores que 20 milímetros, são essenciais em aplicações como cilindros hidráulicos de alta pressão, oleodutos e gasodutos, e máquinas pesadas. Este documento explora seus processos de produção, Propriedades do material, comportamento mecânico, e aplicações práticas, com ênfase nos padrões de materiais internacionais.
1. Processos de produção
A fabricação de tubos de aço sem paredes grossas de grande diâmetro envolve técnicas sofisticadas para garantir a integridade estrutural e a precisão dimensional. Abaixo estão os estágios -chave:
1.1 Seleção de matéria -prima e preparação de tarugos
A produção começa com tarugos de aço de alta qualidade, normalmente produzido via forno de arco elétrico (EAF) ou forno de oxigênio básico (BOF) métodos. Materiais comuns incluem aços de carbono (por exemplo, ASTM A106 Gr.B, 20#) e aços de liga (por exemplo, 42CrMo, 34CrMo4). Os tarugos são inspecionados quanto à composição química e defeitos internos usando técnicas como espectrometria e teste ultrassônico.
1.2 Piercing quente
O tarugo é aquecido a 1100-1250 ° C em um forno rotativo da lareira, Em seguida, perfurou usando um moinho de piercing de mannesmann para criar uma concha oca. Este processo garante uma estrutura perfeita, com diâmetros externos típicos que variam de 100 mm para 500 mm e espessuras de parede de 20 a 80 mm para tubos de grande diâmetro.
1.3 Rolamento quente ou extrusão
A concha oca é processada ainda mais via rolamento a quente (Usando um moinho de mandril) ou extrusão quente. Trajes de rolagem a quente diâmetros até 600 milímetros, Enquanto a extrusão é preferida para seções de paredes grossas (espessura da parede/proporção de diâmetro externo >0.1), oferecendo uniformidade e força superior. As temperaturas são mantidas acima de 1000 ° C para melhorar a ductilidade.
1.4 Acabamento a Frio (Opcional)
Para aplicações que exigem tolerâncias precisas (por exemplo, ± 0,1 mm) ou superfícies suaves, Desenho frio ou rolamento frio é aplicado. Isso aumenta a força de escoamento por meio do endurecimento do trabalho e refina as dimensões do tubo, crítico para barris de cilindro hidráulico.
1.5 Tratamento térmico
O tratamento térmico aumenta as propriedades mecânicas:
- Normalizando: Aquecimento a 850-900 ° C e resfriamento de ar para aliviar as tensões.
- Têmpera e Revenimento: Tireização a 860 ° C e temperamento a 500 a 600 ° C (por exemplo, para 42crmo) para obter alta força e resistência.
As superfícies internas podem ser aprimoradas até o acabamento de RA ≤ 0.4 μM para aplicações hidráulicas.
1.6 Controle de qualidade
Os tubos acabados sofrem testes rigorosos, incluindo testes de pressão hidrostática (até 100 MPa), Detecção de falhas ultrassônicas, e verificações dimensionais, Garantir a conformidade com padrões como ASTM A519, EN 10297-1, ou GB/T. 8162.
2. Especificações e propriedades do material
A escolha do material depende da pressão, temperatura, e condições ambientais. Duas tabelas são fornecidas abaixo: um para séries chinesas comuns (Padrões GB) e outro para europeu (EN) e americano (ASTM/ASME) notas amplamente utilizadas em mercados internacionais.
2.1 Padrões materiais chineses (GB)
| Nota | Padrão | Força de rendimento (MPa) | Resistência à tracção (MPa) | Faixa de espessura de parede (milímetros) | Principais elementos de liga |
|---|---|---|---|---|---|
| 20# | GB/T 8162 | ≥410 | ≥550 | 10–50 | C: 0.17–0.24, Mn: 0.35–0,65 |
| 45# | GB/T 8162 | ≥600 | ≥750 | 10–50 | C: 0.42–0,50, Mn: 0.50–0,80 |
| 16Mn (Q345) | GB/T 1591 | ≥345 | ≥470 | 15–60 | C: ≤0,20, Mn: 1.00–1.60 |
| 42CrMo | GB/T 3077 | ≥650 | ≥850 | 20–80 | C: 0.38–0.45, Cr: 0.90–1.20, Mo: 0.15–0.25 |
2.2 Padrões de materiais europeus e americanos (En e ASTM/Asme)
| Nota | Padrão | Força de rendimento (MPa) | Resistência à tracção (MPa) | Faixa de espessura de parede (milímetros) | Principais elementos de liga |
|---|---|---|---|---|---|
| P355N | EN 10216-3 | ≥355 | 490–630 | 10–60 | C: ≤0,20, Mn: 0.90–1.70 |
| 34CrMo4 | EN 10297-1 | ≥650 | ≥900 | 20–80 | C: 0.30–0.37, Cr: 0.90–1.20, Mo: 0.15–0,30 |
| A106 Gr.B | ASTM A106 | ≥240 | ≥415 | 10–50 | C: ≤0,30, Mn: 0.29–1,06 |
| A519 4140 | ASTM A519 | ≥655 | ≥855 | 20–80 | C: 0.38–0.43, Cr: 0.80–1,10, Mo: 0.15–0.25 |
| A335 P22 | ASTM A335 | ≥205 | ≥415 | 15–60 | C: ≤0,15, Cr: 1.90–2,60, Mo: 0.87–1,13 |
Notas: O rendimento e as forças de tração podem variar com base no tratamento térmico e na espessura da parede. Notas européias como P355N e 34CrMO4 são comuns em vasos de pressão, enquanto notas ASTM como A519 4140 Excel em aplicações hidráulicas de alta pressão.
3. Análise mecânica
3.1 Tensão de argola
Tensão de argola (S_H) é o estresse dominante em tubos pressurizados:
S_h = (P × d_i) / (2 × t)
Exemplo: P = 80 MPa, D_i = 300 milímetros, t = 40 milímetros, S_h = (80 × 300) / (2 × 40) = 300 MPa, Seguro para A519 4140 (S_y = 655 MPa).
3.2 Design de espessura da parede
Espessura mínima da parede (t_min) incorpora um fator de segurança (Sf = 2):
t_min = (P × d_i) / (2 × S_Y / Sf)
Para p = 80 MPa, D_i = 300 milímetros, S_y = 655 MPa, t_min = (80 × 300) / (2 × 655 / 2) = 36.64 milímetros, então t = 40 MM é adequado.
3.3 Pressão de explosão
Pressão de explosão (P_burst) indica o limiar de falha:
P_burst = (2 × S_U × T) / D_i
Para A519 4140 (Σ_u = 855 MPa), P_burst = (2 × 855 × 40) / 300 = 228 MPa, Uma margem significativa acima 80 MPa.
3.4 Considerações de fadiga
Para carga cíclica, o limite de resistência (σ_e ≈ 0,4-0,5 × σ_u) deve exceder a amplitude do estresse. Para 34crmo4 (Σ_u = 900 MPa), σ_e ≈ 400–450 MPa, garantindo durabilidade.
4. Aplicativos
4.1 Cilindros hidráulicos de alta pressão
Notas como A519 4140 e 34crMO4 são usados em equipamentos pesados (por exemplo, escavadeiras, prensas), lidar com 50-100 MPa e força até 1000 toneladas.
4.2 Transporte de Petróleo e Gás
Tubos A106 GR.B e P355N com paredes de 30 a 60 mm transportam hidrocarbonetos de alta pressão, resistência à corrosão e fadiga.
4.3 Máquinas pesadas e sistemas marinhos
Em guindastes e plataformas offshore, 42Os tubos CRMO ou A335 P22 suportam cargas dinâmicas e ambientes severos.
4.4 Geração de energia
A335 P22 e graus semelhantes em caldeiras de usina lidam com vapor de alta temperatura até 540 ° C e 10 MPa.
5. Exemplo de design prático
Para um cilindro hidráulico com p = 90 MPa, diâmetro externo = 400 milímetros, usando A519 4140:
- D_i = 340 milímetros, t = 30 milímetros
- S_h = (90 × 340) / (2 × 30) = 510 MPa (<655 MPa)
- t_min = (90 × 340) / (2 × 655 / 2) = 46.72 milímetros (requer parede mais espessa)
- P_burst = (2 × 855 × 30) / 340 = 150.88 MPa
UM 40 mm parede produz σ_h = 382.5 MPa, Garantir a segurança com ajuste de SF.
Tubos ERW PRETOS. Resistência Elétrica Soldada (ERW) Os tubos são fabricados a partir de bobinas laminadas a quente / Fendas. Todas as bobinas recebidas são verificadas com base no certificado de teste recebido da siderúrgica quanto às suas propriedades químicas e mecânicas. O tubo ERW é formado a frio em formato cilíndrico, não formado a quente.
O tubo sem costura é fabricado extrusando o metal no comprimento desejado; portanto, o tubo ERW tem uma junta soldada em sua seção transversal, enquanto o tubo sem costura não possui nenhuma junta em sua seção transversal em todo o seu comprimento. Em tubo sem costura, não há soldagem ou juntas e é fabricado a partir de tarugos redondos sólidos.
O tubo sem costura de aço carbono é usado em uma variedade de aplicações em todos os setores diferentes, incluindo petroquímica, ambiental, energia, e mais. Graças a mais de 100 anos de experiência combinada e vasto conhecimento em vários setores, podemos ajudar a encontrar o produto certo para sua aplicação exclusiva. Nosso amigável, representantes de atendimento ao cliente experientes ouvirão suas necessidades e poderão oferecer sugestões para obter produtos que atendam às suas necessidades.
O 3 elementos de dimensão do tubo Dimensão Padrões de tubo de carbono e aço inoxidável (ASME B36.10M & B36.19M) Cronograma de tamanho de tubo (Agendar 40 & 80 tubo de aço significa) Meios de tamanho nominal do tubo (NPS) e diâmetro nominal (DN) Tabela de dimensões de tubos de aço (Tabela de tamanhos) Cronograma de Classe de Peso do Tubo (WGT)
Tubos sem costura são fabricados usando um processo de perfuração, onde um tarugo sólido é aquecido e perfurado para formar um tubo oco. Tubos soldados, por outro lado, são formados pela união de duas bordas de placas ou bobinas de aço usando várias técnicas de soldagem.
O tubo de aço carbono é altamente resistente a choques e vibrações, o que o torna ideal para transportar água, óleo & gás e outros fluidos sob estradas. Dimensões Tamanho: 1/8″a 48″ / Espessura DN6 a DN1200: Sch 20, DST, 40, XS, 80, 120, 160, Tipo XXS: Superfície da tubulação sem emenda ou soldada: Cartilha, Óleo antiferrugem, FBE, 2Educação Física, 3Material revestido LPE: ASTM A106B, A53, API 5L B, X42, X46, X52, X56, X60, X65, Serviço X70: Corte, Chanfrar, Rosqueamento, Ranhura, Revestimento, Galvanização
