Brezšivne in pocinkane jeklene cevi: postopek, premaz in izbira

Dve različni tehnični kategoriji, ne dva konkurenčna izdelka

Brezšivne in pocinkane cevi se rutinsko postavljajo ena poleg druge v ponudbeno tabelo, kot da bi šlo za alternativo iste vrste, in to ogrodje povzroča večino napak v specifikacijah v trgovini. Brezšivni opisuje, kako je bilo izdelano jekleno telo: trdna gredica je preluknjana in zvaljana v votlo lupino brez vzdolžnega vara nikjer na tlačni meji. Galvanizirano opisuje, kaj je bilo naknadno naneseno na površino: cinkov premaz, običajno vroče potopljen, ki ščiti jekleno cev, ne glede na to, ali je cev brezšivna ali varjena.

Ko so kategorije ločene, postane izbirna logika preprosta. Proizvodna pot je izbrana tako, da ustreza mehanskim obremenitvam, kar pomeni pritisk, temperaturo, utrujenost in upogibanje. Premaz je izbran tako, da izpolnjuje okoljske zahteve, kar pomeni prst, atmosfero, kondenzacijo in potopitev. Naročilo, ki navaja le enega od obeh, pušča dobavitelju prosto izbiro drugega, in tako visokotlačni vod prispe z ohišjem ERW ali podzemni vod pride gol.

Brezšivna proizvodnja: od gredice do votle lupine

Klasična pot se začne z okroglo jekleno gredico, segreto na približno 1200 do 1250 stopinj Celzija, preluknjano s čepom, da se ustvari skodelica z debelimi stenami, nato podaljšano na mlinu za čepe ali neprekinjenem mlinu na trn ter končno dimenzionirano in poravnano. Rezultat je telo z obodnim tokom zrn, enakomernimi lastnostmi okrog polnih 360 stopinj in brez varjenega šiva, zato ga specifikacije izdelka za težke storitve obravnavajo kot privzeto mejo tlaka.

Standardi izdelkov določajo, na kaj se kupec lahko zanese. ASTM A106/A106M zajema brezšivne cevi iz ogljikovega jekla za uporabo pri visokih temperaturah v razredih A, B in C, z nateznimi preskusi, sploščenimi in upogibnimi preskusi ter hidrostatičnim preskusom kot rutinskimi zahtevami. ASTM A333/A333M pokriva brezšivne in varjene nizkotemperaturne cevi z obveznim udarnim preskusom po Charpyju, stopnje, kot so 3, 6 in 8, pa se razlikujejo po vsebnosti niklja in preskusni temperaturi, ki jo morajo preživeti. EN 10216-1 in EN 10216-2 zajemata brezšivne cevi za tlačne namene z nelegiranimi in visokotemperaturnimi stopnjami, API 5L pa zajema brezšivne cevi od razreda B do X80 v stopnjah kakovosti PSL1 in PSL2.

Toleranca stene na vroče obdelani brezšivni cevi je običajno plus ali minus 12,5 odstotka nominalne vrednosti, ekscentričnost zaradi operacije prebadanja pa pomeni, da je stena pri enem generatorju lahko na vrhu traku, nasprotna stran pa na dnu. Za izračun tlaka je to pomembno: načrt mora predvidevati najmanjšo steno, ne nominalne, in kupec, ki namerava izračunati dovoljeni tlak, mora zahtevati, da se stena preveri z ultrazvočno meritvijo debeline v obratu.

Varjene cevi kot podlaga za pocinkanje

Večina pocinkanih cevi v splošni trgovini začne svojo življenjsko dobo kot elektrouporovno varjena cev, izdelana iz razrezane tuljave, oblikovane v valj in zvarjene vzdolž vzdolžnega šiva z visokofrekvenčno indukcijo ali kontaktnim uporom brez polnilne kovine. ASTM A53/A53M tip E in tip F, EN 10255 in GB/T 3091 so običajne reference za ta razred, zvar pa se običajno pusti varjen in ni toplotno obdelan.

Cev ERW je učinkovit izdelek z dobro dimenzijsko skladnostjo in nizko ceno na meter ter se dobro obnese pri nizkotlačni vodi, zraku, parnem kondenzatu in strukturnem ogrodju. Česar ne ponuja, je tlačna meja brez šivov: zvar in njegova toplotno prizadeta cona sta lokaciji, kjer lahko pomanjkanje fuzije, šivanje in kavljaste razpoke preživijo hidrostatični preskus, zato standardi za izdelke dodajajo preskus sploščenja, vrtinčni tok zvara ali ultrazvočno preiskavo in za nekatere razrede mejo trdote na območju zvara.

Kupec, ki naroča pocinkane cevi, mora torej ugotoviti, katero podlago ponuja. Galvanizirano ERW je privzeto in običajno to pomeni trgovec z besedo pocinkano. Galvaniziran brezšivni material je drugačen, dražji izdelek, rezerviran za naloge, pri katerih se ni mogoče pogajati o tlačni celovitosti in zunanji odpornosti proti koroziji.

Vroče cinkanje: metalurgija, debelina in standardne vrednosti

Pri vročem cinkanju se očiščeno jeklo potopi v staljeni cink pri približno 445 do 460 stopinjah Celzija. Reakcija povzroči metalurško vez skozi zaporedje intermetalnih plasti cink-železo, ki so običajno opisane kot eta, zeta, delta in gama od zunanje površine navznoter, na vrhu pa je plast čistega cinka eta. Ker je prevleka legirana z jeklom in ne nanesena nanj, se pri zmernem udarcu ne lušči in galvansko ščiti jeklo na odrezanih robovih in praskah, kjer cink postane anoda, jeklo pa katoda.

Masa prevleke je sprejemljiva spremenljivka in je masa na enoto površine in ne vizualna ocena. ASTM A123/A123M določa najmanjše povprečne vrednosti mase prevleke glede na debelino jekla, pri čemer 610 gramov na kvadratni meter velja za jeklo debeline 4,8 milimetrov in več, kar ustreza približno 86 mikrometrom cinka. ASTM A153/A153M zajema strojno opremo in sestavne dele z navoji, kjer mora prevleka preživeti tudi montažo, ne da bi bila odtrgana. ISO 1461 določa minimalne lokalne in povprečne vrednosti debeline, običajno 70 mikrometrov lokalno in 85 mikrometrov povprečno za jeklo debeline 6 milimetrov in debelejše, EN 10240 pa pokriva samodejno pocinkane cevi v istem duhu. Pocinkani navoji so najšibkejša točka v vsakem prevlečenem spoju, saj je cink na odrezanem navoju tanjši in ga sestava spojke še bolj obrabi; A153 in A123 predvidevata ta pogoj.

Trdnost in korozija v primerjavi na isti strani

Cinkanje ne poveča trdnosti podlage za nobeno merljivo količino. Temperatura potopitve je daleč pod območjem popuščanja ogljikovega jekla, prevleka je debela nekaj deset mikrometrov in nima nobene strukturne vloge, zato so meja tečenja, natezna trdnost in raztezek tisti iz osnovne cevi in ​​so navedeni pri preskusu osnovne cevi. Vsak dobavitelj, ki trdi, da je višja nazivna vrednost tlaka samo zato, ker je cev pocinkana, opisuje debelejšo steno in ne močnejši material.

Omejitve storitev, ki odločajo o izbiri

Temperaturna zgornja meja je najpogosteje prezrta meja. Prevleka s cinkom običajno ni priporočljiva nad približno 200 stopinjami Celzija in v območju, kjer cink in jeklo medsebojno difundirata, lahko prevleka požre jekleno površino in jo krhko, zlasti pri nizkolegiranih vrstah z visoko trdnostjo. Parne cevi, cevi za vroče olje in cevi kotla torej spadajo med gole ali legirane cevi, ne pa med pocinkane cevi, ne glede na to, kako primeren bi bil premaz na prostem.

Druga meja je notranja. Cink je amfoteren: dobro se upira nevtralni vodi, vendar se topi v močno kislem ali močno alkalnem mediju in se lahko kosmiči in zamaši majhne odprtine, ko niha kemična sestava vode. Zato visokotlačni prenos plina uporablja golo cevovod po API 5L z zunanjim sistemom prevleke, kot je troslojni polietilen po DIN 30670 ali fuzijski epoksid po ISO 21809-2, namesto notranjega cinkovega sloja, ki bi se lahko zlomil in potoval navzdol.

Tretja meja je zakopana storitev. Cink ščiti jeklo v večini tal, toda v kislih ali s kloridi bogatih tleh z nizko upornostjo se prevleka porabi na anodnih mestih in zaščita je končna. Za dolgotrajne vkopane napeljave je inženirski odgovor premaz in katodna zaščita, ki se nanaša na ISO 12944 za sistem premazov in na NACE SP0169 za prakso katodne zaščite, cev pa mora biti električno neprekinjena, če je načrtovana zaščita pred vtisnjenim tokom.

Ko so pocinkane brezšivne cevi pravi odgovor

Obstaja pravi srednji primer: cev, ki mora vzdrževati pritisk brez šiva in mora preživeti tudi agresivno zunanje okolje brez ločenega premazovanja. Protipožarni obroči na obalnih obratih, komunalni vodovodi na objektih na morju, odcepi za hlajenje kondenzatorjev na morskih območjih in sistemi za izpiranje v gnojilnih in kemičnih obratih ustrezajo temu opisu, vroče pocinkane brezšivne cevi pa ga neposredno izpolnjujejo.

Pravilno določanje tega hibrida pomeni pisanje treh stavkov, ne enega. Telo mora biti brezšivno po imenovanem standardu izdelka z zahtevano stopnjo in steno, prevleka mora izpolnjevati imenovani standard prevleke z navedeno najmanjšo maso na enoto površine, konci pa morajo biti zaščiteni: bodisi pocinkani navoji s tesnilnim sredstvom, ki je združljivo s prevleko, bodisi gladki konci, pripravljeni za varjenje, pri čemer je prevleka zaustavljena za določeno razdaljo in spoj nato prevlečen. Rezanje ali varjenje prevleke brez dokumentiranega popravila pusti goli obroč natanko tam, kjer je najverjetneje, da bo linija zarjavela.

Izdelava, varjenje in popravilo premazov

Varjenje pocinkanih cevi je kontroliran postopek, ne rutinski. Cink izhlapi pri približno 907 stopinjah Celzija, precej pod temperaturo obloka, nastali hlapi pa predstavljajo nevarnost za dihanje, ki zahteva prisilno prezračevanje in zaščito dihal. Metalurško gledano onesnaženje zvarnega bazena s cinkom povzroči poroznost in pomanjkanje taljenja, zato je treba pred začetkom varjenja odstraniti prevleko s ploskev spoja in vsaj 25 do 50 milimetrov na obeh straneh zvara, zvar pa je treba izvesti s postopkom, ki je kvalificiran za osnovno kovino.

Po varjenju sta spoj in toplotno prizadeta prevleka popravljena s popravilnim premazom, bogatim s cinkom, v skladu z dokumentirano prakso, kot je ASTM A780. Popravilo ni enakovredno prvotnemu premazu glede odpornosti proti obrabi ali glede galvanske zmogljivosti, zato mora biti zasnova varjenih spojev zaščitena pred potopitvijo, kjer koli je to mogoče, in urediti postavitev tako, da je večina spojev na dostopnih, prezračevanih mestih.

Rezanje navojev prereže prevleko in razkrije golo jeklo na korenu navoja, kar je klasičen izvor puščajočega pocinkanega voda. Za navojne spoje je treba uporabiti tesnilno maso s cinkovim prahom ali tesnilno maso, bogato s cinkom, narediti jih je treba na določeno število obratov in jih po montaži pregledati. Upogibanje, zvijanje in žlebljenje podobno poškodujejo premaz in zahtevajo enako dokumentirano popravilo.

Specifikacija in sprejemni kontrolni seznam

Kupec, ki primerja brezhibno ponudbo z galvanizirano ponudbo, bi moral pred primerjavo cene oba zmanjšati na isti nabor parametrov. Za ohišje: standard in izdaja izdelka, razred, stanje dobave, zunanji premer in stena z dovoljenimi odstopanji, dolžina in končna obdelava ter ali se uporablja hidrostatični ali neporušitveni preskus. Za premaz, kjer je relevantno: standard premaza, najmanjša masa ali debelina premaza, zahteve glede premaza navojev, praksa popravil in merila videza golih mest.

Prevzem ob prevzemu mora vključevati vizualni pregled celotne dolžine, odčitke debeline prevleke pri določeni frekvenci z merilnikom, umerjenim na isto ukrivljenost, preverjanje koncev in niti, ki so prvi poškodovani med prevozom, in preverjanje dimenzij na vzorcu dolžin. Certifikat o mlinskem preskusu po standardu EN 10204 tip 3.1 veže dostavljeno cev na določeno toploto in na specifične rezultate preskusa in je edini dokument, ki kupcu omogoča, da dokaže, da je podlaga brezšivna, ko premaz skriva dokaze.

Odločitve o shranjevanju sodijo tudi v specifikacijo. Pocinkane cevi, shranjene z mokrim lesenim materialom, razvijejo belo rjo, obsežni cinkov hidroksid, ki porabi premaz brez kakršne koli koristi, rešitev pa je suho, prezračevano zlaganje z distančniki, ki omogočajo gibanje zraka. Gola brezšivna cev, ki je več mesecev shranjena na vlažnem dvorišču, potrebuje zaščitno olje ali začasen premaz, sicer se rja razcveti v jamice, ki kasneje ne uspejo pregledati, cev bi sicer prestala.

pogosta vprašanja

V: Ali je pocinkana cev močnejša od črne jeklene cevi?
Ne. Galvanizacija je površinska obdelava, ki se izvaja po tem, ko je cev končana, in pusti mejo tečenja, natezno trdnost in raztezek nespremenjene; kakršna koli razlika v trdnosti med dvema ponudbama izhaja iz kakovosti podlage in debeline stene, ne iz cinka.

V: Ali se lahko pocinkane cevi uporabljajo za visokotlačni prenos plina?
Ne. Visokotlačni prenosni vodi uporabljajo golo cevovod API 5L z zunanjo prevleko, kot je troslojni polietilen ali fuzijski epoksid, ker se lahko notranja cinkova plast lušči in poškoduje nadaljnjo opremo, prevleka pa ne nudi nobene prednosti na zakopani, prevlečeni glavni cevi.

V: Kakšna je najvišja delovna temperatura za vroče pocinkane cevi?
Neprekinjeno delovanje je na splošno omejeno na približno 200 stopinj Celzija; nad tem razponom se cink in jeklo medsebojno razpršita, prevleka se porabi in visokotrdnostni razredi lahko utrpijo krhkost, zato je za uporabo s paro in vročim oljem potrebna neprevlečena cev ali cev iz zlitine.

V: Kako se preveri debelina cinkove prevleke?
Z odčitki magnetnega merilnika debeline na določenih točkah vzdolž dolžine za rutinski pregled in z gravimetričnim preskusom s trakom ASTM A123/A123M, ko je treba certificirati maso prevleke; ISO 1461 navaja ustrezne minimalne lokalne in srednje vrednosti debeline.

V: Ali pocinkane cevi trajajo dlje kot gole cevi pod zemljo?
V večini nevtralnih tal traja precej dlje, vendar je zaščita končna in odvisna od upornosti tal, pH in vsebnosti kloridov; za dolgo življenjsko dobo konstrukcije je sprejeta praksa pregradni premaz in katodna zaščita, ne pa samo zanašanje na cink.

V: Ali je mogoče pocinkano brezšivno cev variti na terenu?
Da, s kvalificiranim postopkom, pri čemer je premaz odstranjen 25 do 50 milimetrov na vsaki strani spoja, z odvajanjem hlapov in zaščito dihal ter s premazom za popravilo, bogatim s cinkom, ki se nanese naknadno v skladu z dokumentirano prakso popravil, kot je ASTM A780.