Tub d'acer al carboniés un dels materials de canonada més utilitzats en el sector industrial. Es compon principalment de ferro (Fe) i carboni (C), amb un contingut de carboni que normalment oscil·la entre el 0,05% i el 2,0%. Es complementa amb una petita quantitat de silici, manganès, sofre i fòsfor, etc.
A causa de la seva alta resistència, alt cost-efectivitat i excel·lent rendiment de processament, les canonades d'acer al carboni s'utilitzen àmpliament en diverses indústries bàsiques, com ara petroli i gas, construcció, maquinària, conservació d'aigua i energia, i s'han convertit en un material bàsic indispensable en la producció industrial i la construcció d'infraestructures.
Depenent de les diferències en els processos de fabricació, el contingut de canonades d'acer al carboni i els escenaris d'aplicació, les canonades d'acer al carboni es poden dividir en diversos tipus. Entre ells, ERW Carbon Steel Pipe (tub d'acer al carboni de soldadura resistiva) és la categoria bàsica de canonades d'acer al carboni soldades i, amb les seves característiques eficients i econòmiques, ocupa una part important del mercat mundial de canonades d'acer al carboni.
La base de classificació i categories
Els principals mètodes de classificació són els següents: un es basa en el contingut de carboni i l'altre es basa en el procés de fabricació. Aquests dos mètodes estan interrelacionats i determinen conjuntament els escenaris de rendiment i aplicació de les canonades.
Per classificació del contingut de carboni: es pot dividir en acers amb baix -carboni (C inferior o igual al 0,25%), acers amb carboni mitjà-(0,25%
Segons el procés de fabricació: es pot dividir en tubs d'acer al carboni soldats i tubs d'acer al carboni sense soldadura. Les canonades d'acer al carboni soldades adopten principalment tres processos: ERW (Electro-Roll Forming), LSAW (soldadura per arc submergit longitudinal) i SSAW (soldadura per arc submergit en espiral). Entre ells, el procés ERW és el tipus més utilitzat en canonades d'acer al carboni soldades a causa de la seva alta eficiència de producció i cost controlable; Les canonades d'acer al carboni sense soldadura es produeixen mitjançant processos de laminació en calent o estirat en fred, sense costures de soldadura, i tenen un millor rendiment del coixinet de pressió-, adequat per a escenaris d'alta-temperatura i alta-pressió, però el cost de producció és significativament superior al dels tubs d'acer al carboni ERW.
TLes diferències entre la canonada d'acer al carboni ERW i la canonada d'acer al carboni sense soldadura
Per entendre millor el posicionament de la indústria de les canonades d'acer al carboni ERW, a continuació es comparen les diferències bàsiques entre elles i les canonades d'acer al carboni sense soldadura, així com les canonades d'acer al carboni soldades per arc submergit LSAW/SSAW:
|
Dimensió de comparació |
Tub d'acer al carboni ERW |
Tub d'acer al carboni sense costures |
Tub d'acer al carboni LSAW/SSAW |
|
Procés de fabricació |
Enrotllament de cinta d'acer + soldadura per resistència elèctrica d'alta-freqüència, formació ràpida i alta eficiència |
Laminació en calent / estirat en fred de billets sòlids, sense soldadures, procés complex |
Bobinat de cinta d'acer + soldadura per arc submergit, soldadures llargues, eficiència mitjana |
|
Condició de soldadura |
Amb soldadures longitudinals, zona afectada-per la calor petita i qualitat estable |
Sense soldadures, integritat estructural òptima |
Amb soldadures longitudinals/espirals, gran{0}}zona afectada per la calor |
|
Propietats mecàniques |
La resistència de la soldadura és propera a la del metall base, adequada per a escenaris de pressió mitjana i baixa |
Alta resistència i tenacitat, adequat per a escenaris d'alta temperatura i alta pressió |
Alta resistència de soldadura, adequada per a escenaris de gran-diàmetre, mitja i alta pressió |
|
Cost de producció |
Baix, 20% -30% més baix que les canonades sense costures, rendiment òptim de costos |
Procés elevat, complex i alt consum d'energia |
Mitjana, més alta que ERW, més baixa que les canonades sense soldadura |
Característiques bàsiques i avantatges de la indústria
La raó per la qual les canonades d'acer al carboni s'han convertit en el material de canonada principal a la indústria rau en les seves característiques completes que són adequades per a diversos escenaris:
- Excel·lents propietats mecàniques: Força i duresa moderades. Les propietats es poden ajustar mitjançant tractament tèrmic (com ara el recuit i la normalització) segons els requisits, complint els requisits de càrrega-de diferents escenaris. Especialment per a l'acer de baix-carboni, el rendiment de la soldadura és excel·lent, proporcionant una base per a aplicacions de processos de soldadura com ara ERW.
- Relació de rendiment-cost excepcional:Les abundants reserves de matèries primeres (amb les principals reserves mundials d'elements de ferro), el procés de producció madur i els costos de fabricació són molt inferiors als de les canonades d'acer inoxidable i les canonades d'acer aliat. En escenaris de mitjana i baixa pressió, no-altament corrosius, és l'opció més rendible-per als materials de canonades. Aquesta és també una de les raons bàsiques per les quals les canonades d'acer al carboni ERW s'han popularitzat àmpliament.
- Capacitats de processament flexibles:Pot realitzar diversos mètodes de processament com el tall, la soldadura, el doblegat i l'estampació, satisfent les necessitats personalitzades de diferents projectes. Entre ells, el procés de formació de flexió en fred de canonades d'acer al carboni ERW pot produir canonades de diverses formes estructurals, ampliant encara més l'àmbit d'aplicació de canonades d'acer al carboni.
- Limitacions:Susceptible a la corrosió. En entorns corrosius com ara humitat, àcid i àlcali, cal un tractament anticorrosió (com ara galvanització en calent, recobriment epoxi); Poca tenacitat a baixa-temperatura. En entorns per sota dels -20 graus , cal seleccionar canonades especials d'acer al carboni a baixa temperatura per evitar fractures fràgils. Aquesta característica s'ha de destacar especialment en aplicacions exteriors i enterrades de canonades d'acer al carboni ERW.
Normes internacionals d'acer al carboni
La producció i les proves de canonades d'acer al carboni han de complir els estàndards de la indústria unificats a nivell mundial per garantir la coherència de la qualitat del producte. Els estàndards bàsics inclouen:
- AmEstàndard Erican (ASTM/API): ASTM A53 (tubes d'acer al carboni soldades i sense soldadura d'ús normal), ASTM A106 (tubes d'acer al carboni sense soldadura d'ús d'alta-temperatura), API 5L (tubes d'acer al carboni per al transport de petroli i gas, les canonades d'acer al carboni ERW utilitzades en escenaris de petroli i gas han de complir aquesta norma), API Spec 5CT (tubes d'acer al carboni).
- Estàndard nacional (GB): GB/T 3091-2015 (tubes d'acer al carboni soldades per al transport de fluids a baixa- pressió, que estipula clarament els requisits de producció per a canonades d'acer al carboni ERW), GB/T 8163 (tubes d'acer al carboni sense soldadura per al transport de fluids), GB 5310 (tubes d'acer al carboni sense costura per a acers de carbó d'alta pressió), GB/T 8163 Conduccions de baixa temperatura).
- Especificació (JIS):JIS G 3452 (canal d'acer al carboni per a usos generals), JIS G 3454 (canal d'acer al carboni per a aplicacions d'alta-pressió). Entre ells, els graus com STKM11A i STPG370 s'utilitzen habitualment en la producció de canonades d'acer al carboni ERW.
Les aplicacions
La canonada d'acer al carboni ERW, amb les seves característiques de qualitat eficients, econòmiques i estables, s'alinea perfectament amb l'àmbit d'aplicació general de les canonades d'acer al carboni. També se centra en els escenaris de demanda a gran-tensió mitjana i baixa. Els camps d'aplicació bàsics inclouen:
En l'àmbit del transport de petroli i gas: és el material bàsic de canonades per a línies de derivació de petroli i gas, gasoductes urbans de gas natural i canonades de recollida i transport de camps de petroli. Els graus d'acer són majoritàriament X56 - X80. Després del tractament anticorrosió, es pot utilitzar per a canonades subterrànies, regions fredes i fins i tot transport submarí (d'acord amb els estàndards API 5L), però no és adequat per a oleoductes principals i gasoductes; al mateix temps, es pot utilitzar per fabricar canonades de pou de petroli, adequades per a escenaris d'extracció de jaciments de petroli.
- Camp d'enginyeria de la construcció:S'utilitza per suportar estructures d'edificis (com ara bastides, columnes de suport), canonades d'aigua i drenatge, canonades de calefacció. Normalment, s'utilitzen tubs d'acer al carboni ERW de graus Q235B, 20 #, etc. Amb els avantatges de baix cost i fàcil processament, ajuda a reduir el cost dels projectes de construcció.
- En el camp de la fabricació mecànica:S'utilitza per a la fabricació de components mecànics, suports d'equips i marcs de cotxes. Es pot formar mitjançant la flexió en fred en diverses formes, com ara quadrada i rectangular, complint els requisits estructurals de diferents equips.
-En l'àmbit de la conservació de l'aigua i l'energia:S'utilitza per al reg de terres de cultiu, canonades de drenatge urbà i canonades d'aigua circulant de centrals elèctriques. En escenaris de pressió mitjana i baixa, pot substituir completament les canonades d'acer al carboni sense soldadura, reduint així la inversió en enginyeria.
- Altres camps:S'utilitza en canonades de protecció contra incendis, canonades de transport de mines (per a escenaris no-corrosius i no-alta-de pressió), així com en aplicacions civils com ara mobles i baranes. És el tipus de tub d'acer al carboni soldat més utilitzat.
