Производство и нанесение толстостенных стальных труб с толщиной стенкой
Производство и применение толстостенных стальных труб с толстой стенкой
Бесстлеменные стальные трубы с толщиной стенкой большого диаметра являются критическими компонентами в отраслях, требующих надежных материалов, способных выдерживать высокое давление, экстремальные температуры, и механические напряжения. Эти трубы, характеризуется превышающими внешними диаметрами 200 ММ и толщина стен часто больше, чем 20 мм, имеют важное значение в таких приложениях, как гидравлические цилиндры высокого давления, нефте- и газопроводы, и тяжелая техника. Этот документ исследует их производственные процессы, Свойства материала, механическое поведение, и практические приложения, С акцентом на международные материальные стандарты.
1. Производственные процессы
Производство легких стальных труб с толщиной стенкой крупного диаметра включает в себя сложные методы для обеспечения целостности конструкции и размеров.. Ниже приведены ключевые этапы:
1.1 Выбор сырья и подготовка заготовки
Производство начинается с высококачественных стальных заготовков, Обычно производится через электрическую дуговую печь (ЭДП) или кислородная печь (конвертер) методы. Общие материалы включают углеродные стали (например, ASTM A106 Гр.Б, 20#) и сплавные стали (например, 42ХромМо, 34КрМо4). Заготовки проверяются на химический состав и внутренние дефекты с использованием таких методов, как спектрометрия и ультразвуковое тестирование.
1.2 Горячий пирсинг
Заготовка нагревается до 1100–1250 ° C в вращающейся печи Hearth, затем пронзил, используя пронзительную мельницу Mannesmann, чтобы создать пустого раковины. Этот процесс обеспечивает бесшовную структуру, с типичными внешними диаметрами в диапазоне от 100 мм до 500 ММ и толщина стен 20–80 мм для труб больших диаметров.
1.3 Горячая катание или экструзия
Полая оболочка дополнительно обрабатывается с помощью горячего проката (Использование мельницы оправки) или горячая экструзия. Горячие катящиеся костюмы диаметром до 600 мм, В то время как экструзия предпочтительнее для толстостенных секций (Толщина стенки/коэффициент наружного диаметра >0.1), предлагая превосходную однородность и силу. Температура поддерживается выше 1000 ° C для повышения пластичности.
1.4 Холодная отделка (Необязательный)
Для заявок, требующих точных допусков (например, ± 0,1 мм) или гладкие поверхности, Применяется холодный рисунок или холодный прокат. Это увеличивает прочность урожая за счет упрочнения работы и уточняет размеры трубы, критическая для гидравлических цилиндрических бочек.
1.5 Термическая обработка
Тепловая обработка усиливает механические свойства:
- Нормализация: Нагрев до 850–900 ° C и воздушного охлаждения для снятия напряжений.
- Закалка и отпуск: Гашение при 860 ° C и отпуска при 500–600 ° C (например, для 42CRMO) для достижения высокой силы и прочности.
Внутренние поверхности могут быть отточены до конца ra ≤ 0.4 мкм для гидравлических применений.
1.6 Контроль качества
Готовые трубы проходят строгие испытания, включая тесты на гидростатическое давление (до 100 МПа), Ультразвуковое обнаружение недостатка, и проверки размерных, Обеспечение соответствия стандартам, таким как ASTM A519, В 10297-1, или GB/T. 8162.
2. Материальные спецификации и свойства
Выбор материала зависит от давления, температура, и условия окружающей среды. Ниже приведены две таблицы: один для общих китайских оценок (Стандарты ГБ) А другой для европейского (В) и американец (АСТМ/АСМЕ) Оценки широко используются на международных рынках.
2.1 Китайские материальные стандарты (ГБ)
| Оценка | Стандартный | Предел текучести (МПа) | Предел прочности (МПа) | Диапазон толщины стенок (мм) | Ключевые легирующие элементы |
|---|---|---|---|---|---|
| 20# | ГБ/Т 8162 | ≥410 | ≥550 | 10–50 | С: 0.17–0.24, Мин.: 0.35–0,65 |
| 45# | ГБ/Т 8162 | ≥600 | ≥750 | 10–50 | С: 0.42–0,50, Мин.: 0.50–0,80 |
| 16Мин. (Q345) | ГБ/Т 1591 | ≥345 | ≥470 | 15–60 | С: ≤0,20, Мин.: 1.00–1.60 |
| 42ХромМо | ГБ/Т 3077 | ≥650 | ≥850 | 20–80 | С: 0.38–0.45, Кр: 0.90–1.20, Мо: 0.15–0.25 |
2.2 Европейские и американские материальные стандарты (En и astm/asme)
| Оценка | Стандартный | Предел текучести (МПа) | Предел прочности (МПа) | Диапазон толщины стенок (мм) | Ключевые легирующие элементы |
|---|---|---|---|---|---|
| P355N | В 10216-3 | ≥355 | 490–630 | 10–60 | С: ≤0,20, Мин.: 0.90–1.70 |
| 34КрМо4 | В 10297-1 | ≥650 | ≥900 | 20–80 | С: 0.30–0.37, Кр: 0.90–1.20, Мо: 0.15–0,30 |
| A106 Гр.Б | АСТМ А106 | ≥240 | ≥415 | 10–50 | С: ≤0,30, Мин.: 0.29–1,06 |
| А519 4140 | АСТМ А519 | ≥655 | ≥855 | 20–80 | С: 0.38–0.43, Кр: 0.80–1,10, Мо: 0.15–0.25 |
| A335 P22 | АСТМ А335 | ≥205 | ≥415 | 15–60 | С: ≤0,15, Кр: 1.90–2,60, Мо: 0.87–1,13 |
Примечания: Выход и прочность на растяжение может варьироваться в зависимости от термообработки и толщины стенки. Европейские оценки, такие как P355N и 34CRMO4, распространены в сосудах давления, в то время как ASTM оценивает, как A519 4140 Excel в гидравлических приложениях высокого давления.
3. Механический анализ
3.1 Обруча стресс
Обруча стресс (S_H) является доминирующим напряжением в трубах под давлением:
S_H = (P × D_i) / (2 × т)
Пример: P = 80 МПа, D_i = 300 мм, t = 40 мм, S_H = (80 × 300) / (2 × 40) = 300 МПа, безопасно для A519 4140 (S_y = 655 МПа).
3.2 Дизайн толщины стены
Минимальная толщина стенки (t_min) включает коэффициент безопасности (Sf = 2):
t_min = (P × D_i) / (2 × s_y / SF)
Для p = 80 МПа, D_i = 300 мм, S_y = 655 МПа, t_min = (80 × 300) / (2 × 655 / 2) = 36.64 мм, Итак, t = 40 мм адекватен.
3.3 Взрыв давления
Взрыв давления (P_burst) Указывает порог сбоя:
P_burst = (2 × s_u × t) / D_i
Для A519 4140 (Σ_u = 855 МПа), P_burst = (2 × 855 × 40) / 300 = 228 МПа, значительная маржа выше 80 МПа.
3.4 Усталость соображения
Для циклической нагрузки, предел выносливости (σ_e ≈ 0,4-0,5 × σ_u) должен превышать амплитуду стресса. Для 34CRMO4 (Σ_u = 900 МПа), σ_e ≈ 400–450 МПа, обеспечение долговечности.
4. Приложения
4.1 Гидравлические цилиндры высокого давления
Оценки, как A519 4140 и 34CRMO4 используются в тяжелом оборудовании (например, экскаваторы, пресс), обрабатывание 50–100 МПа и принудительно 1000 тонны.
4.2 Транспортировка нефти и газа
A106 GR.B и P355N Трубы с 30–60 мм стен транспортируют углеводороды высокого давления, сопротивление коррозии и усталости.
4.3 Тяжелая техника и морские системы
В кранах и оффшорных платформах, 42Трубы CRMO или A335 P22 выдерживают динамические нагрузки и суровые среды.
4.4 Производство электроэнергии
A335 P22 и аналогичные оценки в котлах электростанции обрабатывают высокотемпературный пара до 540 ° C и 10 МПа.
5. Практический пример дизайна
Для гидравлического цилиндра с p = 90 МПа, Внешний диаметр = 400 мм, Использование A519 4140:
- D_i = 340 мм, t = 30 мм
- S_H = (90 × 340) / (2 × 30) = 510 МПа (<655 МПа)
- t_min = (90 × 340) / (2 × 655 / 2) = 46.72 мм (Требуется более толстая стена)
- P_burst = (2 × 855 × 30) / 340 = 150.88 МПа
А 40 MM стена дает σ_H = 382.5 МПа, обеспечение безопасности с корректировкой SF.
ВПВ ЧЕРНЫЕ трубы. Электрическая сварка сопротивлением (ВПВ) Трубы производятся из горячекатаных рулонов. / разрезы. Все поступающие рулоны проверяются на основании сертификата испытаний, полученного от сталелитейного завода, на их химические и механические свойства.. Труба ERW подвергается холодной штамповке в цилиндрическую форму., не горячей штамповки.
Бесшовная труба изготавливается методом экструзии металла до необходимой длины.; поэтому трубы ВПВ имеют сварное соединение в поперечном сечении, при этом бесшовная труба не имеет стыков в поперечном сечении по всей длине. В бесшовной трубе, не имеет сварки и соединений, изготавливается из цельных круглых заготовок..
Бесшовные трубы из углеродистой стали используются в самых разных отраслях промышленности., в том числе нефтехимическая, относящийся к окружающей среде, энергия, и многое другое. Благодаря более чем 100 многолетний опыт и обширные знания в различных отраслях, мы можем помочь подобрать вам продукт, подходящий для вашего уникального применения. Наш дружный, Квалифицированные представители службы поддержки клиентов выслушают ваши потребности и предложат предложения по приобретению продуктов, отвечающих вашим требованиям..
The 3 элементы размеров труб Стандарты размеров труб из углеродистой и нержавеющей стали (АСМЭ Б36.10М & Б36.19М) Таблица размеров труб (Расписание 40 & 80 стальная труба означает) Значение номинального размера трубы (НПС) и номинальный диаметр (DN) Таблица размеров стальных труб (Таблица размеров) Таблица весовых классов труб (ВГТ)
Бесшовные трубы производятся методом прошивки., где твердая заготовка нагревается и прошивается с образованием полой трубки. Сварные трубы, с другой стороны, образуются путем соединения двух кромок стальных пластин или рулонов с использованием различных методов сварки..
Труба из углеродистой стали обладает высокой устойчивостью к ударам и вибрации, что делает ее идеальной для транспортировки воды., масло & газ и другие жидкости под дорогами. Размеры Размер: 1/8″ до 48″ / Толщина от DN6 до DN1200: Щ 20, СТД, 40, XS, 80, 120, 160, Тип XXS: Поверхность бесшовной или сварной трубы: Праймер, Антикоррозийное масло, ФБЕ, 2ЧП, 3Материал с покрытием LPE: АСТМ А106Б, А53, API 5Л Б, х42, х46, Х52, Х56, Х60, х65, Сервис X70: Резка, Снятие фаски, Резьба, обработка канавок, Покрытие, Гальванизация
