Vergleich von verzinkten Spiralstahlrohren, geradnahtgeschweißten Stahlrohren und verzinkten nahtlosen Stahlrohren

Der Produktionsprozess vonverzinktes, geradnahtgeschweißtes RohrDie Herstellung von Stahlrohren ist relativ einfach. Die wichtigsten Produktionsverfahren sind das Hochfrequenzschweißen von geraden und das Unterpulverschweißen von geraden Stahlrohren. Gerade Stahlrohre zeichnen sich durch hohe Produktionseffizienz, niedrige Kosten und schnelle Entwicklung aus. Die Festigkeit von verzinkten spiralgeschweißten Rohren ist im Allgemeinen höher als die von geraden Stahlrohren. Das Hauptproduktionsverfahren ist das Unterpulverschweißen. Spiralstahlrohre können aus Rohlingen gleicher Breite mit unterschiedlichen Durchmessern hergestellt werden, und umgekehrt können schmalere Rohlinge für größere Durchmesser verwendet werden. Im Vergleich zu geraden Stahlrohren gleicher Länge verlängert sich die Schweißnahtlänge jedoch um 30–100 %, und die Produktionsgeschwindigkeit sinkt. Daher werden die meisten Rohre mit kleineren Durchmessern gerade und die meisten Rohre mit größeren Durchmessern spiralgeschweißt. In der Industrie wird bei der Herstellung von geraden Stahlrohren mit größeren Durchmessern die T-Schweißtechnik eingesetzt. Dabei werden kurze gerade Stahlrohre stumpf gestoßen, um die für das Projekt benötigte Länge zu erreichen. Die Wahrscheinlichkeit von Fehlern bei T-geschweißten geraden Stahlrohren ist ebenfalls stark erhöht, und die Schweißrestspannung an der Naht ist relativ groß, und das Schweißgut befindet sich oft in einem dreidimensionalen Spannungszustand, was die Wahrscheinlichkeit von Rissen erhöht.

Schweißverfahren
Hinsichtlich des Schweißprozesses ist die Schweißmethode von verzinkten spiralgeschweißten Rohren die gleiche wie die von verzinkten geradnahtgeschweißten Stahlrohren, jedoch weisen geradnahtgeschweißte Rohre zwangsläufig viele T-förmige Schweißnähte auf, wodurch die Wahrscheinlichkeit von Schweißfehlern erheblich steigt. Zudem sind die Schweißrestspannungen in T-förmigen Schweißnähten relativ hoch, und das Schweißgut befindet sich oft in einem dreidimensionalen Spannungszustand, was die Rissbildung begünstigt.

Berstfestigkeit unter statischem Druck
Durch entsprechende Vergleichstests wurde bestätigt, dass die Streckgrenze des spiralgeschweißten und des längsnahtgeschweißten Rohrs mit den gemessenen und theoretischen Werten des Berstdrucks übereinstimmt und die Abweichung gering ist. Sowohl die Streckgrenze als auch der Berstdruck des spiralgeschweißten Rohrs liegen jedoch niedriger als die des längsnahtgeschweißten Rohrs. Der Sprengversuch zeigt zudem, dass die Umfangsverformungsrate der Sprengöffnung des spiralgeschweißten Rohrs deutlich höher ist als die des längsnahtgeschweißten Rohrs. Dies beweist, dass das spiralgeschweißte Rohr eine bessere plastische Verformbarkeit aufweist als das längsnahtgeschweißte Rohr. Die Sprengöffnung ist im Allgemeinen auf eine Steigung begrenzt, was auf die starke Hemmwirkung der Spiralschweißung auf die Rissausbreitung zurückzuführen ist.

Zähigkeit und Dauerfestigkeit
Der Trend in der Rohrleitungsentwicklung geht hin zu großen Durchmessern und hoher Festigkeit. Mit zunehmendem Durchmesser der Stahlrohre und der Verbesserung der verwendeten Stahlgüte steigt die Tendenz zur stetigen Ausdehnung der duktilen Bruchspitze. Tests von relevanten Forschungseinrichtungen in den USA zeigen, dass spiralgeschweißte Rohre zwar gleichwertig mit längsgeschweißten Rohren sind, spiralgeschweißte Rohre jedoch eine höhere Kerbschlagzähigkeit aufweisen. Die Messergebnisse zeigen, dass die Dauerfestigkeit von verzinkten spiralgeschweißten Rohren der von verzinkten nahtlosen Rohren und widerstandsgeschweißten Rohren entspricht. Die Messwerte liegen im gleichen Bereich wie die von nahtlosen Rohren und widerstandsgeschweißten Rohren und sind höher als die von üblicherweise unterpulvergeschweißten Rohren.