Raddrizzamento di tubi in acciaio senza saldatura

La deformazione da flessione dei tubi in acciaio senza saldatura (saldatura ad alta-frequenza ERW, saldatura ad arco sommerso LSAW, ecc.) è essenzialmente causata dalla distribuzione non uniforme dello stress interno + asimmetria nella forza esterna/effetti termici. I principali fattori che influenzano possono essere classificati in quattro categorie:

1. Materie prime e fattori di stress inerenti

• Tensioni residue del nastro di acciaio durante la laminazione: Il raffreddamento irregolare e la deformazione durante la laminazione provocano tensioni residue all'interno del nastro/lamiera di acciaio. Dopo il rotolamento in un tubo, la tensione viene rilasciata, provocando la flessione spontanea del tubo.
• Disomogeneità delle prestazioni dei materiali:La segregazione di elementi di carbonio, manganese, ecc. nella billetta, o lo spessore non uniforme della striscia di acciaio (differenza di spessore della parete trasversale), portano a differenze nella forza locale e nella resistenza alla deformazione, con conseguente deformazione asimmetrica dopo la lavorazione.
• Anisotropia del materiale:Esistono differenze nella direzione del flusso delle fibre durante la laminazione del foglio e le proprietà meccaniche nelle direzioni trasversale e longitudinale sono diverse. Dopo la formatura, la distribuzione delle tensioni è asimmetrica lungo la direzione circonferenziale.

2. Deviazioni nei processi di formatura

• Sistema di laminazione e deviazione dello stampo:Deviazioni nell'usura dei rulli di formatura, forza di pressatura-irregolare o deviazione nella linea centrale dello stampo causano una curvatura incoerente della billetta del tubo e diversi livelli di estensione su entrambi i lati. Nei casi più gravi, ciò può portare alla torsione a spirale del corpo del tubo.
• Tensione e deviazione dell'alimentazione:Una tensione insufficiente nella sezione di svolgimento, l'inclinazione della piastra di guida di alimentazione e il nastro di acciaio alimentato con un angolo obliquo nella sezione di formatura provocano deviazioni di piegatura cumulative a partire dal primo passaggio.
• Parametri di pre-piegatura e formatura errati:Prepiegatura del bordo inadeguata-, distanza del passo di formatura JCO irragionevole/grado di apertura dello stampo, causando concentrazione di sollecitazioni nella sezione del tubo e rettilineità complessiva superiore allo standard dopo la formatura.

3. Deformazione termica della saldatura (la causa speciale più importante per i tubi in acciaio senza saldatura)

• Apporto termico di saldatura asimmetrica: Quando si salda su un lato, il lato saldato viene riscaldato in modo concentrato e la contrazione di raffreddamento è significativamente maggiore di quella del materiale di base, provocando la piegatura del corpo del tubo verso il lato saldato (comunemente nota come "curva di saldatura"); se l'apporto di calore interno ed esterno nella saldatura su entrambi i lati-non è uniforme, si verificherà lo stesso problema.
• L'"effetto nervatura" dell'altezza in eccesso della saldatura:Altezza eccessiva irregolare all'interno e all'esterno della saldatura, equivalente a formare un rinforzo su un lato del corpo del tubo, limitando la deformazione su quel lato e causando una deviazione complessiva della curvatura.
• Difetto "imbronciato" dell'estremità del tubo:La lavorazione e la deformazione della saldatura su entrambe le estremità della saldatura non corrispondono, determinando una deformazione locale all'estremità del tubo, che non solo influisce sulla perpendicolarità della faccia terminale ma amplifica anche la deviazione complessiva della rettilineità.

4. Processi successivi e fattori di forza esterni

• Raffreddamento non uniforme:Esistono differenze di temperatura tra la parte superiore e inferiore, sinistra e destra del tubo dopo la saldatura e velocità di contrazione diverse in ciascuna parte, con conseguente flessione da stress termico.
• Processi di espansione e pressione dell'acqua:Parametri di espansione inappropriati, velocità di deformazione non-uniforme lungo la direzione assiale o ridistribuzione dello stress residuo dopo il test della pressione dell'acqua esporranno potenziali flessioni e causeranno persino nuove deformazioni.
• Sollevamento e impilamento:Punti di sollevamento insufficienti per tubi lunghi o strati di impilamento eccessivi causeranno la flessione della plastica dovuta alla gravità, che è una deformazione post-colata causata da forze esterne.

La raddrizzatura è un processo chiave nella produzione di tubi in acciaio senza saldatura per garantire precisione dimensionale e prestazioni. La necessità fondamentale risiede nei seguenti aspetti:
1. Soddisfare i requisiti di precisione di assemblaggio e costruzione

• Requisiti per la lavorazione delle estremità dei tubi:I tubi dell'olio e quelli meccanici richiedono la filettatura e la maggior parte dei processi di filettatura sono basati sulla rotazione- dei tubi. Un'eccessiva deviazione della rettilineità causerà eccentricità nelle filettature e mancata tenuta della connessione; una deviazione della rettilineità causerà anche una lavorazione non uniforme della scanalatura dell'estremità del tubo e un'eccessiva deviazione del taglio. 
• Efficienza della connessione in-sede:Nella costruzione di condotte a lunga- distanza e di reti di condotte strutturali, i tubi d'acciaio piegati non possono essere allineati con precisione e richiedono correzioni o tagli secondari sul-sito, il che aumenta significativamente i costi e i tempi di costruzione. In caso di posa su lunghe distanze, piccole deviazioni dei singoli pezzi possono accumularsi in enormi spostamenti complessivi.

2. Garantire sicurezza e durata

• Sicurezza strutturale:Come supporti strutturali o alberi meccanici, la flessione causerà una concentrazione di stress locale e il servizio a lungo-termine è soggetto a fratture per fatica.
• Prestazioni di trasporto:La parete interna curva del tubo di trasporto del fluido formerà turbolenza, aumentando la resistenza al trasporto e accelerando la corrosione locale, riducendo la durata di servizio del tubo.
• Qualità del rivestimento:Nelle operazioni di rivestimento 3PE e di altro tipo, la piegatura dei tubi causerà uno spessore del rivestimento non uniforme e il cedimento delle aree sottili del rivestimento, con conseguente rischio di corrosione della tubazione.

3. Eliminare e omogeneizzare lo stress residuo

• Il raddrizzamento si ottiene attraverso una deformazione plastica inversa controllata, che ridistribuisce lo stress residuo di formatura e saldatura all'interno del corpo del tubo, riducendo il picco di stress e impedendo al tubo di deformarsi spontaneamente durante la successiva lavorazione, stoccaggio o utilizzo, stabilizzando così la precisione dimensionale.

4. Conformarsi alle tolleranze standard del prodotto

• Gli standard principali come API 5L, GB/T 3091 e GB/T 9711 prevedono tutti requisiti chiari per la rettilineità dei tubi in acciaio (tipicamente inferiore o uguale a 0,15% L, con requisiti di alta precisione che raggiungono meno o uguale a 0,05% L). La raddrizzatura è un processo necessario per soddisfare gli standard e ottenere la consegna in fabbrica.

Per la produzione di tubi in acciaio con aggraffatura diritta, il processo principale è la raddrizzatura meccanica a freddo, integrata dalla raddrizzatura a caldo. Allo stesso tempo, viene eseguita la pre-lavorazione per controllare la riduzione della flessione, formando un sistema completo di "prevenzione + raddrizzatura grossolana + raddrizzatura fine + raddrizzatura supplementare".

1. Processi e attrezzature tradizionali di raddrizzatura a freddo
(1) Raddrizzatrice a rulli inclinati multi-rullo (attrezzatura principale per la raddrizzatura fine)

• Principio di funzionamento: Utilizza più set di rulli raddrizzatori curvi inclinati interfogliati (comunemente sei o sette strutture a rulli), con l'asse del rullo ad un angolo di inclinazione compreso tra 25 gradi e 35 gradi rispetto all'asse del tubo; il rullo inferiore fa ruotare e avanzare assialmente il tubo, mentre il rullo superiore applica una forza di compressione, provocando ripetute flessioni inverse del tubo attorno alla circonferenza, attraverso la deformazione elastica-plastica, eliminando gradualmente tutte le direzioni di curvatura.
• Scenari applicabili: Raddrizzamento fine di tubi saldati ERW di diametro medio e piccolo o raddrizzamento fine supplementare per tubi di grande-diametro, con precisione di raddrizzamento fino a 0,2 mm/m.
• Controllo dei parametri chiave:La spaziatura dei rulli è compresa tra 0,8 e 1,2 volte il diametro del tubo; la quantità di riduzione dovrebbe superare la deformazione allo snervamento del materiale ma essere inferiore alla resistenza alla trazione, per evitare fessurazioni o restringimenti; la velocità di raddrizzatura per l'acciaio al carbonio è solitamente compresa tra 20 e 40 m/min.

(2) Raddrizzatrice a pressione (raddrizzatura locale per tubi di grande-diametro)

• Principio di funzionamento: Basato sul principio della meccanica della flessione in tre- punti, due supporti mantengono il corpo del tubo in una forma piegata e una pressione concentrata viene applicata al punto più alto del lato concavo del tubo, provocando la deformazione plastica inversa del tubo e, dopo il rimbalzo, raggiungendo i requisiti di rettilineità.
• Scenari applicabili: Raddrizzamento supplementare locale per tubi saldati LSAW con pareti spesse di grande-diametro-o per tubi con curve rigide locali, spesso utilizzato insieme al raddrizzamento a rulli.
• Caratteristiche del processo: Può monitorare la deflessione in tempo reale e regolare la quantità di riduzione secondo necessità; i moderni sistemi intelligenti possono calcolare automaticamente i parametri di riduzione in base alla misurazione iniziale della deflessione, sostituendo l'esperienza manuale.

(3) Raddrizzamento coordinato nel processo di espansione

• L'espansione a freddo è un processo standard per tubi saldati ad arco sommerso con aggraffatura diritta di grande-diametro, utilizzando stampi per espandere uniformemente il tubo attorno alla circonferenza, non solo eliminando lo stress residuo della saldatura e migliorando la rotondità, ma anche controllando ragionevolmente la velocità di deformazione dell'espansione, che può migliorare significativamente la rettilineità complessiva, controllando la rettilineità entro 0,15% L, che è un mezzo chiave per "prevenire il raddrizzamento in anticipo".

2. Processo di stiratura a caldo (me supplementare bene)
Quella più comunemente utilizzata è la stiratura alla fiamma:

• Metodo operativo:Sul lato convesso della curvatura del tubo, utilizza una fiamma di ossigeno-etano per il riscaldamento a strisce o a punti, con la temperatura controllata tra 700 e 850 gradi (l'acciaio diventa rosso scuro), quindi raffredda naturalmente o con acqua, utilizzando la deformazione di contrazione dell'area di riscaldamento per annullare la piegatura originale.
• Scenari applicabili: Correzione locale di grandi deformazioni nelle linee di produzione, riparazione in loco-, la larghezza del riscaldamento in genere non è superiore al doppio dello spessore della parete del tubo ed è necessario un controllo rigoroso della temperatura per evitare il surriscaldamento o il deterioramento del materiale.

3. Disposizione di raddrizzatura nel processo di produzione
Disposizione tipica del processo di raddrizzamento della linea di produzione di tubi saldati con giunzioni diritte:
Formatura e saldatura → Livellamento del cordone di saldatura → Espansione a freddo → Raddrizzatura grossolana (rulli paralleli / grande distanza tra i rulli) → Raddrizzatura fine (raddrizzatrice a rulli inclinati) → Prova idraulica → (raddrizzatura supplementare locale) → Lavorazione dell'estremità del tubo → Ispezione del prodotto finito