ASTM A139 trubka z uhlíkové oceli se spirálovým švem: Průvodce třídami, výrobou a aplikací

Co je to ASTM A139 Spiral Seam Pipe?

ASTM A139/A139M je standardní specifikace pro elektrické -fúzní (obloukové)- svařované ocelové trubky, ve kterých je šev vytvořen spirálovitě, běžněji známý jako spirálový šev nebo spirálově svařovaná trubka. Specifikace pokrývá jmenovité velikosti trubek 4 palce (NPS 4) a větší, vyrobené z pásku nebo svitku uhlíkové oceli, které jsou tvarovány do šroubovice a spojovány svařováním pod tavidlem na vnitřním i vnějším povrchu. Protože šev probíhá diagonálně napříč potrubím spíše než podél jedné podélné linie, potrubí se za určitých podmínek zatížení chová odlišně od podélně svařovaných nebo bezešvých výrobků a inženýři by měli těmto rozdílům porozumět, než to specifikují.

Trubka se spirálovým švem byla vyvinuta jako ekonomický způsob výroby trubek o velkém{0}}průměru z relativně úzkého pásu. Stejnou šířku cívky lze tvarovat do mnoha různých průměrů jednoduše změnou úhlu šroubovice, díky čemuž je proces vysoce flexibilní pro ne-standardní průměry. ASTM A139 rozeznává čtyři třídy, označené A, B, C a D, v pořadí zvýšení minimální meze kluzu. Norma také pokrývá trubky s hladkým i zkoseným koncem, s holým nebo potaženým povrchem podle dohody mezi kupujícím a výrobcem.

Je důležité poznamenat, že potrubí ASTM A139 je určeno především pro dopravu kapaliny, páry, plynu nebo vzduchu při mírných tlacích a pro konstrukční účely. Není určeno pro provoz při vysokých-teplotách, kde je vyžadována odolnost proti tečení, ani není automaticky vhodné pro provoz v kyselém prostředí. Tyto aplikace vyžadují různé specifikace, jako je ASTM A106, A333, API 5L nebo materiály kvalifikované podle NACE MR0175/ISO 15156, a odpovědný technik musí specifikaci přizpůsobit skutečným provozním podmínkám.

Označení jakosti a mechanické vlastnosti

Čtyři třídy ASTM A139 jsou definovány svou minimální mezí kluzu a minimální pevností v tahu, jak je uvedeno v tabulkách normy. Z hlediska SI jsou nominální hodnoty používané v průmyslu přibližně:

Tyto údaje jsou nejčastěji uváděné hodnoty v odborné literatuře a projektové dokumentaci; Rozhodujícím dokumentem pro jakoukoli zakázku je vždy aktuální vydání ASTM A139/A139M spolu s objednávkou. Vzhledem k tomu, že specifikace je založena na chemii-spíše než na -formě produktu-, musí výrobce prokázat shodu prostřednictvím tepelné analýzy, tahových zkoušek, zkoušek zploštění nebo ohybu a hydrostatické zkoušky na každé trubce, přesně tak, jak to vyžadují klauzule o specifikaci.

Chemické složení je kontrolováno v mezích stanovených normou. Uhlík, mangan, fosfor a síra jsou hlavními sledovanými prvky a limity jsou voleny tak, aby materiál zůstal svařitelný konvenčními postupy. Pro aplikace vyžadující dodatečnou houževnatost může kupující doplnit základní specifikaci o Charpy V-vrubové rázové zkoušky, omezení uhlíkového ekvivalentu nebo ultrazvukové vyšetření, které by měly být zapsány do poptávky a nikoli předpokládané.

Proces výroby šroubovicového švu

Výroba trubek se spirálovým švem je kontinuální a vysoce mechanizovaná. Svitek za tepla-válcovaného pásu uhlíkové oceli se odvíjí, vyrovnává a ořezává-hran a poté se přivádí do tvářecího stroje pod řízeným úhlem šroubovice. Okraje jsou postupně ohýbány tak, že pás tvoří souvislý válec, a přiléhající hrany jsou svařeny procesem pod tavidlem. Protože šev není rovnoběžný s osou trubky, vnitřní i vnější svary jsou uloženy podél šroubovice, a proto se tento proces také nazývá spirálová trubka pro oboustranné svařování pod tavidlem (DSAW).

Úhel šroubovice je jednou z nejdůležitějších procesních proměnných. Strmější úhel vytváří kratší délku švu na jednotku trubky, ale také zvyšuje složku zatížení, kterou musí svar nést, když je trubka pod tlakem. V praxi je úhel optimalizován tak, že svar, který je obvykle pevnější než základní kov, není omezujícím prvkem konstrukce. Tato geometrická úvaha je důvodem, proč může spirálová trubka dosáhnout chování při prasknutí srovnatelného s podélnou trubkou, když je kvalita svaru ekvivalentní.

Parametry svařování jsou řízeny systémy s uzavřenou{0}smyčkou, které monitorují proud, napětí, rychlost posuvu a posuv drátu. Zóna svaru se obvykle zkoumá automatizovaným ultrazvukovým testováním na obou stranách švu a konce trubek jsou mechanicky kalibrovány, aby se po svařování obnovila kulatost. Rozměrové tolerance pro průměr, tloušťku stěny, přímost a pravoúhlost konců jsou ověřeny podle normy, protože špatná geometrie na koncích je častou příčinou problémů při svařování v terénu.

Testování a zajištění kvality

Každá délka trubky ASTM A139 je podrobena hydrostatické zkoušce, při které je trubka naplněna vodou a natlakována na úroveň vypočtenou z tloušťky stěny a meze kluzu. Test ověřuje těsnost-těsnosti a prokazuje, že svar a základní kov vydrží požadované namáhání obruče. Kromě hydrostatické zkoušky vyžaduje specifikace zkoušky zploštění na reprezentativních vzorcích, které odhalí pevnost a tažnost svaru, a zkoušky tahem, které potvrzují klasifikaci pevnosti jakosti.

Když je potrubí určeno pro kritický provoz, kupující běžně přidávají další požadavky: 100% ultrazvukovou kontrolu svaru, radiografické vyšetření svarů v místě instalace, pozitivní identifikaci materiálu při každém ohřevu nebo kontrolu třetí{1}}stranou s testem svědků. V průmyslu je standardní praxí vyžadovat osvědčení o zkoušce válcovací stolice (MTR), která sleduje každé teplo oceli až po její výsledky chemické analýzy a mechanických zkoušek, což koncovému uživateli poskytuje auditovatelný záznam kvality.

Povrchová ochrana, manipulace a skladování

Trubka se spirálovým švem opouští mlýn s povrchovou úpravou, která nenabízí dlouhodobou-ochranu proti korozi. U podzemního vedení musí být trubka natřena z vnějšku a nátěrový systém by měl být aplikován poté, co byl povrch otryskán abrazivním-otryskáním alespoň na Sa 2,5 a získal vhodný profil povrchu. Mezi běžné systémy patří fúzní -epoxidové epoxidy, tří-vrstvý polyetylen nebo tří{7}}polypropylén a uhelné-dehtové nebo tekuté epoxidové systémy na starších projektech. Vnitřní obložení, jako je cementová malta nebo tekutý epoxid, se používají tam, kde je dopravovaná tekutina korozivní nebo kde je třeba zachovat účinnost proudění.

Disciplína skladování má přímý vliv na životnost potrubí. Trubky by měly být skladovány na rovné zemi s dřevěným nebo pryžovým pláštěm, aby se udržely od půdy, stohované s polohou svaru otočenou mezi vrstvami, aby se zabránilo bodovému zatížení svaru, a opatřeny ochrannými koncovkami, aby se voda a nečistoty nedostaly do vývrtu. Ve vlhkém nebo přímořském prostředí by měly být doby skladování minimalizovány nebo by měly být trubky skladovány pod krytem, ​​protože povrchové důlky, které vznikají při skladování, nezmizí, jakmile je potrubí zakopáno.

Aplikační inženýrství a úvahy o designu

Trubka se spirálovým švem se široce používá pro velkoprůměrové rozvody vody, zavlažovací systémy, přívodní a odtokové potrubí surové vody, okruhy chladicí vody, propusti a hromady, bagrovací linky a nízkotlaké až{2}}systémy shromažďování plynu. Jeho cenová výhoda roste s rostoucím průměrem, protože proces spotřebuje méně energie a materiálu na jednotku dodané trubky než ekvivalentní bezešvá výroba. Pro průměry nad cca 24 palců je často nejekonomičtější dostupná trubka se spirálovým švem.

Před specifikací ASTM A139 by konstruktéři měli vyhodnotit tři body. Nejprve je třeba porovnat provozní tlak s povoleným napětím na základě třídy a příslušného konstrukčního předpisu pomocí stejného vzorce tloušťky stěny jako u jakékoli svařované trubky. Za druhé, přítomnost cyklického zatížení, pohybu země nebo vnější koroze by měla vyvolat další požadavky na tuhost a kontrolu. Zatřetí, metoda spojování v terénu musí být naplánována: tupé-svařování trubky se spirálovým svarem se řídí stejnými kvalifikačními pravidly jako u jakékoli trubky z uhlíkové oceli, ale umístění svaru na koncích musí být upraveno tak, aby šroubovicový svar nevytvářel koncentrace napětí v průsečíku obvodového svaru.

Často kladené otázky