Vergleich der technischen Eigenschaften von spiralgeschweißten und geradnahtgeschweißten Rohren

Spiralgeschweißte und geradnahtgeschweißte Rohre unterscheiden sich in ihren technischen Eigenschaften und Herstellungsverfahren. Sie weisen zahlreiche Unterschiede in der Produktion, ihren Funktionen und Anwendungsbereichen sowie ihrem Wert auf. Der Vergleich der technischen Eigenschaften von spiralgeschweißten und geradnahtgeschweißten Rohren gestaltet sich wie folgt:

1. Der erste Unterschied liegt im Schweißprozess:
Hinsichtlich des Schweißprozesses sind die Schweißverfahren für spiralgeschweißte und geradnahtgeschweißte Stahlrohre identisch. Dennoch weisen geradnahtgeschweißte Rohre zwangsläufig viele T-förmige Schweißnähte auf, wodurch die Wahrscheinlichkeit von Schweißfehlern deutlich steigt. An den T-förmigen Schweißnähten entstehen hohe Eigenspannungen, und das Schweißgut befindet sich oft in einem dreidimensionalen Spannungszustand, was die Rissbildung begünstigt. Darüber hinaus muss gemäß den Verfahrensvorschriften für das Unterpulverschweißen jede Schweißnaht einen Lichtbogenanfangs- und einen Lichtbogenlöschpunkt aufweisen. Da diese Bedingung beim Schweißen der Umfangsnaht geradnahtgeschweißter Rohre nicht erfüllt werden kann, können Lichtbogenlöschpunkte auftreten, was zu mehr Schweißfehlern führt. Daher wird bei spiralgeschweißten Rohren eine hohe Qualitätssicherung gewährleistet, um sicherzustellen, dass die hergestellten Produkte keine Mängel wie Risse aufweisen.

2. Festigkeitseigenschaften von spiralgeschweißten und geradnahtgeschweißten Rohren:
Wird ein Rohr Innendruck ausgesetzt, entstehen üblicherweise zwei Hauptspannungen in der Rohrwand: die Radialspannung δY und die Axialspannung δX. Die resultierende Spannung an der Schweißnaht beträgt δ = δY (l/4 sin²α + cos²α)^1/2, wobei α der Steigungswinkel der spiralgeschweißten Rohrnaht ist. Dieser Steigungswinkel liegt im Allgemeinen zwischen 50 und 75 Grad, sodass die resultierende Spannung an der Spiralnaht 60 bis 85 % der Hauptspannung eines geradnahtgeschweißten Rohrs beträgt. Bei gleichem Betriebsdruck kann die Wandstärke spiralgeschweißter Rohre mit gleichem Durchmesser im Vergleich zu geradnahtgeschweißten Rohren reduziert werden.

3. Metallurgische Eigenschaften von Werkstoffen für spiralgeschweißte und geradnahtgeschweißte Rohre:
Längsgeschweißte Rohre werden aus Stahlblechen hergestellt, während spiralgeschweißte Rohre aus warmgewalzten Coils gefertigt werden. Das Walzverfahren eines Warmbandwalzwerks bietet eine Reihe von Vorteilen und ermöglicht die metallurgische Herstellung von hochwertigem Rohrleitungsstahl. Beispielsweise erlaubt der Einsatz eines Wasserkühlsystems am Auslauf zur Beschleunigung der Abkühlung die Verwendung niedriglegierter Stähle, um spezielle Festigkeitsklassen und Tieftemperaturzähigkeit zu erzielen und somit die Schweißbarkeit des Stahls zu verbessern. Dieses System ist jedoch in Stahlblechwerken nicht verfügbar. Der Legierungsgehalt (Kohlenstoffäquivalent) von Coilblechen ist oft niedriger als der von Stahlblechen ähnlicher Güte, was ebenfalls die Schweißbarkeit spiralgeschweißter Rohre verbessert.

Was weiterer Erläuterung bedarf, ist Folgendes: Da die Walzrichtung des spiralgeschweißten Rohrs nicht senkrecht zur Achse des Stahlrohrs verläuft (die Klemmung hängt vom Spiralwinkel des Stahlrohrs ab), während die Walzrichtung des Stahlblechs beim geradnahtgeschweißten Stahlrohr senkrecht zur Achse des Stahlrohrs verläuft, ist die Rissbeständigkeit spiralgeschweißter Rohre höher als die von geradnahtgeschweißten Stahlrohren. Diese Arbeit vergleicht spiralgeschweißte und geradnahtgeschweißte Rohre systematisch hinsichtlich Schweißverfahren, metallurgischer Eigenschaften und Festigkeitscharakteristika. Der Fokus liegt auf der Analyse der Unterschiede und wesentlichen Abweichungen zwischen den beiden Rohrtypen. Darüber hinaus werden die Schweißverfahren und -methoden der einzelnen Rohrverbindungsstücke sowie deren Festigkeit, funktionelle und metallurgische Eigenschaften und Prozesse detailliert beschrieben.