Les tuyaux en acier soudés sont des matériaux indispensables dans les infrastructures industrielles modernes, largement utilisés dans le transport du pétrole et du gaz, les projets d'eau municipaux, l'ingénierie des ponts, les projets maritimes et la construction d'installations éoliennes, entre autres.
Selon différentes méthodes de soudage et de formage, les tubes en acier soudés sont principalement divisés en tubes en acier soudés à couture droite et en tubes d'acier soudés en spirale. Parmi eux, les tubes en acier soudés à joint droit incluent le soudage par résistance(REG) tubes en acieret soudage longitudinal à l'arc submergé(LSAW) tubes en acier. Les soudures de ce type de tube en acier sont des soudures longitudinales droites le long du corps du tube. En revanche, les tuyaux en acier soudés en spirale (SSAW) adoptent une technologie de formage en spirale continue et de soudage à l'arc submergé, formant des soudures en forme de spirale-inclinées sur la surface du corps du tuyau.
Bien que les deux types de tubes en acier soient fabriqués par des procédés de formage et de soudage de tôles et puissent répondre aux exigences de transport des fluides et de portance structurelle-, ils présentent des différences fondamentales en termes de principes de formage, de répartition des soudures, de processus de production, de caractéristiques de contrainte mécanique, de performances dimensionnelles et de conditions de travail applicables. Dans l'ingénierie réelle et l'approvisionnement en matériaux, il est très important de distinguer les différences essentielles entre la soudure à cordon droit et la soudure en spirale, ce qui permet d'éviter une sélection incorrecte et les risques opérationnels qui en résultent.
Définition de base et différences entre les principes de formation
1. Principe du soudage longitudinal
Le soudage à joint droit fait référence à un processus de soudage dans lequel un cordon de soudure droit continu est formé le long de la direction longitudinale du tuyau en acier. La matière première pour les tuyaux en acier à joint droit est une plaque d'acier ou une bande d'acier de largeur fixe. Lors de la production de tubes en acier, l'acier plat est plié et roulé en ébauches de tubes cylindriques à l'aide de plusieurs rouleaux de formage. Les deux bords parallèles de la bande d'acier sont alignés le long de la direction longitudinale du corps du tuyau, puis l'espace est soudé et fusionné pour former une couture droite longitudinale soignée. Pour les tuyaux à joint droit de moyen et petit diamètre, le soudage par résistance à haute-fréquence (ERW) est utilisé, où les bords de la bande d'acier sont chauffés par un courant à haute-fréquence pour obtenir une extrusion et une fusion instantanées, sans avoir besoin de métal d'apport. Pour les tuyaux à joint droit à paroi épaisse de grand diamètre, le soudage longitudinal à l'arc submergé (LSAW) est utilisé, en utilisant du fil de soudage et du flux pour le soudage par pénétration. Quel que soit le procédé utilisé, le cordon de soudure s'étend sur toute la longueur du corps du tuyau.
2. Soudage en spiralePrincipe
Le soudage en spirale est un procédé spécial de fabrication de tubes qui combine le formage continu incliné et le soudage à l'arc submergé. Contrairement au cintrage droit des tuyaux en acier à joint droit, la bande d'acier est introduite dans le dispositif de formage selon un angle fixe et est roulée en continu dans une ébauche de tube cylindrique par laminage en spirale, créant des espaces en spirale uniformes. Par la suite, le système de soudage à l'arc submergé effectue un soudage continu le long du trajet en spirale, formant finalement une soudure en spirale lisse et dense. Les soudures en spirale sont inclinées selon un certain angle et la longueur de la soudure dépasse la longueur du tuyau. Le principe de base du soudage en spirale est de transformer une bande d'acier de largeur fixe en tubes d'acier de différents diamètres en ajustant l'angle, ce qui permet d'obtenir une production de diamètre flexible qui ne peut pas être obtenue par le soudage à joints droits.
Différences dans les processus de fabrication
1. Processus de soudage à couture droite
Le processus de production de tuyaux à joint droit est simple et hautement automatisé. L'ensemble du processus comprend le déroulement des bobines d'acier, l'aplatissement, le détourage des bords, le redressage, le soudage par soudure longitudinale, la finition des soudures, le refroidissement, le dimensionnement, le redressage et la coupe en longueur. Les tuyaux à joint droit ERW sont soudés à l'aide d'un chauffage par résistance à haute fréquence-, offrant une vitesse de soudage rapide et une efficacité de production élevée. Les tuyaux à joint droit LSAW utilisent un formage de tôles d'acier épaisses et plusieurs passes de soudage à l'arc submergé, avec un contrôle strict de la précision de la fente et de la profondeur de pénétration. Les paramètres de formage de la ligne de production de coutures droites sont fixes, le formage est stable et la précision dimensionnelle est élevée. Cependant, sa flexibilité de production est limitée. Chaque largeur de bande d'acier correspond à un seul diamètre de tuyau, de sorte que la gamme de production de tuyaux de très grand diamètre est limitée par la largeur de la bande d'acier.
2. Processus de soudage en spirale
Le processus de soudage en spirale utilise un formage dynamique continu en spirale et un soudage à l'arc submergé double-. Son flux de processus comprend le déroulement, le redressage des bandes, le fraisage précis des faces d'extrémité, le formage en spirale à angle -réglable, le soudage à l'arc submergé double-à l'intérieur et à l'extérieur, le polissage des cordons de soudure, le refroidissement par circulation, la correction de la taille, la coupe à la volée-et les tests non destructifs-des cordons de soudure complets. La caractéristique la plus importante de ce processus est l’angle de formage réglable. En modifiant l'angle d'alimentation de la bande d'acier, les fabricants peuvent produire des tubes de différents diamètres extérieurs en utilisant la même matière première, améliorant ainsi considérablement la flexibilité de la production. L'ensemble du processus de production est continu et ininterrompu, adapté à la production à grande-production à grande échelle de tuyaux à paroi de grand-diamètre-d'épaisseur moyenne-. Cependant, le système de formage et de soudage en spirale a des exigences élevées en matière de correspondance des paramètres, et un contrôle précis de l'angle de formage, de la vitesse de soudage, du courant et de la tension est nécessaire pour éviter le décalage de la soudure et la déformation du formage.
Différences structurelles
1. Caractéristiques de la structure de soudage
Pour les tuyaux soudés à joint droit, il n'y a qu'un seul cordon de soudure longitudinal dans la structure globale, avec un chemin de soudure court et une ligne droite. La microstructure de la soudure est stable. La zone affectée par la chaleur est concentrée et étroite, et l'uniformité structurelle globale du corps du tuyau est bonne. Pour les tuyaux soudés en spirale, des cordons de soudure continus en forme de spirale-sont adoptés. Par rapport aux tuyaux à joint droit de même spécification, la longueur du cordon de soudure est plus longue. Le cordon de soudure plus long augmente la surface de soudage globale et augmente théoriquement également la possibilité de défauts de soudage existants. Cependant, le cordon de soudure en spirale continue évite les espaces de joint de soudure locaux. De plus, le cordon de soudure en spirale présente les caractéristiques de chevauchement et de continuité, améliorant ainsi l'intégrité structurelle globale du corps du tuyau.
Précision dimensionnelle et flexibilité de production
Le tuyau soudé à joint droit présente une meilleure précision dimensionnelle et une meilleure qualité de surface. Le processus de formage est stable, avec de petites tolérances pour le diamètre extérieur, l'épaisseur et la rondeur des parois, des parois intérieures et extérieures lisses et une rectitude uniforme. Les paramètres de formage standardisés rendent le tuyau à joint droit plus adapté à une installation précise et à des projets de pipeline à exigences élevées-correspondantes. Cependant, l'inconvénient est que la flexibilité de production est faible, limitée par la largeur de la bande d'acier, et qu'elle ne peut pas être modifiée de manière flexible en termes de diamètres de tuyaux pendant le processus de production. En revanche, le tube soudé en spirale a une précision dimensionnelle légèrement inférieure à celle du tube à joint droit, avec une tolérance d'ellipticité plus petite, mais présente une flexibilité de production extrêmement élevée. En ajustant l'angle de la spirale, une seule spécification de bande d'acier peut produire des dizaines de spécifications de diamètres de tuyaux différents, ce qui réduit considérablement les coûts de moulage et raccourcit le cycle de production de tuyaux personnalisés-de grand diamètre.
Avantages et limites techniques
1. Avantages et inconvénients du soudage à joints droits
Le soudage à joints droits présente les avantages d'une vitesse de soudage rapide, d'une efficacité de production élevée, d'un taux de qualification de produit élevé, d'une formation régulière de soudure, d'une zone affectée thermiquement étroite et de propriétés mécaniques stables. Il est principalement appliqué dans le processus de production de matériaux de tuyaux de taille moyenne-de diamètre, à paroi mince-et à paroi moyenne-d'épaisseur-. Moins de soudures peuvent réduire la probabilité d’apparition de défauts et faciliter une inspection et une maintenance complètes. Ses principaux inconvénients résident dans une faible flexibilité, une capacité de production limitée pour les grands diamètres et une faible capacité de dispersion des contraintes. Dans des conditions de pression et de changement de charge ultra-, le soudage à joints droits est plus sujet aux défaillances par concentration de contraintes.
2. Avantages et inconvénients des soudures en spirale
Les principaux avantages du soudage en spirale résident dans sa capacité à ajuster le diamètre de manière flexible, ses excellentes performances de dispersion des contraintes, sa forte capacité de fabrication pour les pipelines de grand-diamètre et sa sécurité structurelle élevée. Les soudures en spirale peuvent empêcher efficacement la propagation des fissures et conviennent au transport à haute pression sur de longues -distances. Les principaux inconvénients sont un temps de soudage plus long, une efficacité de production moindre sur une seule machine, un risque plus élevé de défauts mineurs à mesure que la longueur de soudure augmente et une précision dimensionnelle légèrement inférieure.
Différences dans les applications industrielles
En raison de leurs caractéristiques de performance distinctes, les tubes soudés à joint droit et les tubes soudés en spirale ont établi des limites d'application claires dans l'ingénierie industrielle. Les tuyaux soudés à joints droits sont largement utilisés dans l'approvisionnement en eau et le drainage urbains, les canalisations de protection contre les incendies, les pieux de tuyaux structurels de construction, le transport de gaz à basse-pression et les équipements mécaniques supportant les canalisations. En raison de leur grande précision dimensionnelle et de leur qualité de soudage stable, les tuyaux à joint droit ERW et LSAW de haute qualité-conviennent également aux projets de pipelines à courte-distance et haute-pression. Tandis que les tuyaux soudés en spirale sont principalement utilisés pour les pipelines principaux de pétrole et de gaz inter-régionaux, les pipelines municipaux de transport d'eau-de grand diamètre, les pieux de tuyaux d'ingénierie maritime, les infrastructures éoliennes et les pipelines à pression hydraulique, qui sont des projets de transport longue distance-.
La principale différence entre le soudage à joints droits et le soudage en spirale réside dans les différentes trajectoires de formage, les modèles de répartition des soudures, etc. Le soudage à joints droits présente des soudures linéaires, une précision dimensionnelle élevée, une efficacité de production élevée et une structure simple, et convient aux projets de pipelines standardisés, de diamètre moyen à petit et de haute -précision. Le soudage en spirale utilise des soudures en spirale inclinées et peut ajuster le diamètre de manière flexible. Il est indispensable dans la construction de pipelines de grand-diamètre, longue-distance et haute-pression. Aucun des deux procédés de soudage n’a de supériorité ou d’infériorité absolue. Leur valeur d'application dépend des conditions techniques réelles, des niveaux de pression, des spécifications de diamètre de tuyau et des budgets de coûts. Avec la mise à niveau continue de l'automatisation du soudage et des technologies de détection intelligente, l'écart de performance entre les deux se réduit progressivement. À l'avenir, l'application raffinée et différenciée des technologies de soudage à joint droit et de soudage en spirale favorisera davantage le développement de haute -qualité des industries de fabrication de tubes en acier et d'ingénierie de pipelines.
