Worin besteht der Unterschied zwischen geradnahtgeschweißten und spiralnahtgeschweißten Stahlrohren?

Erstens: Schweißprozess
Im Hinblick auf den Schweißprozess ist das Schweißverfahren vonSpiralstahlrohrBei geradnahtgeschweißten Stahlrohren ist dies ähnlich, jedoch weisen sie zwangsläufig viele T-förmige Schweißnähte auf. Dadurch erhöht sich die Wahrscheinlichkeit von Schweißfehlern erheblich, und die Schweißrückstände an den T-förmigen Schweißnähten sind stark beansprucht. Das Schweißgut befindet sich häufig in einem dreidimensionalen Spannungszustand, was die Rissbildung begünstigt. Spiralrohre werden aus 16Mn-Stahlblech geschweißt. 16Mn war die alte nationale Norm. Heute zählt er zu den niedriglegierten, hochfesten Baustählen. Die aktuelle Güteklasse heißt Q345. Q345 ist jedoch nicht einfach ein Ersatz für 16Mn-Stahl, sondern umfasst auch die alten Stahlsorten 12MnV, 14MnNb, 18Nb, 16MnRE, 16Mn und andere. Auch in ihrer chemischen Zusammensetzung unterscheiden sich 16Mn und Q345. Wichtiger noch: Die beiden Stahlbleche unterscheiden sich aufgrund ihrer unterschiedlichen Streckgrenzen erheblich in ihrer Dickenverteilung. Dies führt zwangsläufig zu Änderungen der zulässigen Spannungen bei bestimmten Blechdicken. Daher ist es unzulässig, die zulässigen Spannungen von 16Mn-Stahl einfach auf Q345-Stahl anzuwenden. Gemäß den neuen Vorschriften für das Unterpulverschweißen muss jede Schweißnaht einen Lichtbogenbeginn und einen Lichtbogenlöschpunkt aufweisen. Beim Schweißen eines geraden Stahlrohrs mit einer Rundnaht kann diese Bedingung jedoch nicht erfüllt werden, wodurch vermehrt Schweißfehler am Lichtbogenlöschpunkt auftreten können.

Zweitens: unter Druck
Die zulässige Spannung wird anhand der Stahldickengruppe neu bestimmt. Das Verhältnis der Hauptbestandteile von Q345-Stahl entspricht dem von 16Mn-Stahl; der Unterschied liegt in den zugesetzten Spurenelementen Vanadium (V), Titan (Ti) und Niob (Nb). Geringe Mengen dieser Legierungselemente verfeinern das Korn, verbessern die Zähigkeit und erhöhen die mechanischen Eigenschaften des Stahls erheblich. Dadurch kann die Dicke der Stahlbleche erhöht werden. Die mechanischen Eigenschaften von Q345-Stahl sind daher besser als die von 16Mn-Stahl, insbesondere da 16Mn-Stahl keine vergleichbaren Tieftemperatureigenschaften aufweist. Die zulässige Spannung von Q345-Stahl ist etwas höher als die von 16Mn-Stahl. Der Kohlenstoffgehalt beträgt maximal 0,2 %. Dieser Stahl besitzt bereits ab Werk seine mechanische Festigkeit und benötigt keine zusätzliche Legierung. Das heißt, wenn ein Stahlrohr gemäß den Konstruktionsvorgaben einem Innendruck ausgesetzt wird, entstehen üblicherweise zwei Hauptspannungen in der Rohrwand: die Radialspannung δ_r und die Axialspannung δ_a. Die resultierende Spannung δ_s an der Schweißnaht ergibt sich aus dem Steigungswinkel α des spiralgeschweißten Stahlrohrs. Dieser Steigungswinkel beträgt in der Regel 100°, sodass die resultierende Spannung an der Spiralschweißnaht der Hauptspannung des geradnahtgeschweißten Stahlrohrs entspricht. Bei gleichem Betriebsdruck kann die Wandstärke eines spiralgeschweißten Rohrs mit gleichem Durchmesser im Vergleich zu einem geradnahtgeschweißten Stahlrohr reduziert werden. Die mechanische Festigkeit wird direkt ohne Wärmebehandlung gewählt. Die Bezeichnung Q345 bedeutet, dass die Streckgrenze des Materials 345 MPa erreichen kann.