Стальные трубы, сваренные под флюсомТрубы, являясь важным продуктом в современной промышленной трубопроводной отрасли, демонстрируют глубокую интеграцию материаловедения и сварочных технологий благодаря разнообразию производственных процессов и сценариев применения. Среди них двухсторонние стальные трубы с прямым швом, сваренные под флюсом, благодаря своим уникальным конструктивным характеристикам и технологическим преимуществам, занимают незаменимое место в магистральных трубопроводах и несущих конструкциях зданий. Производственный процесс этого типа стальных труб объединяет автоматизированную сварку и процессы точной формовки, обеспечивая высокую прочность и герметичность сварного шва при двухсторонней сварке под флюсом, что делает их ключевым материалом для обеспечения безопасности передачи энергии.
Во-первых, анализ основных технологических процессов при сварке прямошовных стальных труб с двухсторонним профилем под флюсом.
Производство двухсторонних стальных труб с прямым швом, сваренных под флюсом, начинается с высокоточной обработки высококачественных горячекатаных стальных листов. Сначала стальной лист обрабатывается до требуемой ширины на фрезерном станке, а затем подвергается многократным последовательным процессам прессования на формовочном станке JCOE для формирования открытой заготовки трубы. На этапе сварки сердечника используется двухсторонний процесс сварки под флюсом: сначала к внутренней стенке заготовки трубы приваривается предварительно сварной шов, затем основной сварной шов выполняется сваркой под флюсом на внешней стенке, и, наконец, выполняется дополнительная сварка на внутренней стенке. Этот послойный метод сварки позволяет достичь глубины проплавления более 70% толщины листа, что значительно повышает прочность соединения. Во время сварки дуга под слоем флюса расплавляет металл при высокой температуре 1600℃, образуя защитный шлаковый слой, который эффективно изолирует воздух, предотвращая пористость и шлаковые включения.
По сравнению с обычными стальными трубами с прямым швом, двухсторонняя сварка под флюсом создает в зоне сварного шва тонкую игольчатую ферритную структуру, увеличивая ударную вязкость более чем на 30%. Онлайн-ультразвуковой контроль и рентгеновский контроль гарантируют соответствие внутреннего качества сварного шва международным стандартам, таким как API 5L или GB/T 9711. Типичные изделия, такие как стальные трубы марки X80, имеют предел текучести до 555 МПа и могут выдерживать давление передачи, превышающее 15 МПа, и широко используются в национальных трубопроводных проектах, таких как газопровод Запад-Восток.
Во-вторых, техническое и экономическое сравнение со спирально-сварными стальными трубами.
Хотя двухсторонние стальные трубы, сваренные под флюсом по спиральной схеме (например, сталь марки L485M по стандарту GB/T 9711), обладают преимуществами в непрерывном производстве и большом диаметре, стальные трубы, сваренные прямым швом, превосходят их по несущей способности и точности размеров. Поскольку сварной шов спиральных стальных труб имеет спиральную структуру, разложение окружных напряжений в условиях высокого давления может привести к образованию слабых мест, в то время как продольный сварной шов стальных труб, сваренных прямым швом, напряжен в том же направлении, что и главные напряжения, и давление разрыва обычно на 10-15% выше. Сравнительные испытания в проекте нефтепровода показали, что усталостная долговечность стальных труб, сваренных прямым швом, той же спецификации достигла 2 миллионов циклов, что примерно в 1,5 раза выше, чем у стальных труб, сваренных спиральной схемой. С точки зрения себестоимости производства, коэффициент использования материала при сварке прямых стальных труб диаметром менее 1420 мм может достигать 96%, в то время как при сварке спиральных стальных труб потери материала из-за ограничений по ширине листа составляют около 5%. Однако в области сверхбольших диаметров (например, 3000 мм и более) для спиральных стальных труб не требуются специальные сверхширокие стальные листы, и начинают проявляться их экономические преимущества. Стоит отметить, что сварку прямых стальных труб проще автоматизировать с помощью процессов расширения диаметра. Механическое расширение позволяет контролировать отклонения по округлости в пределах 0,5% от диаметра, что имеет решающее значение для обеспечения точности соединения труб.
В-третьих, инновационные процессы и специальные сценарии применения.
В последние годы технология сварки труб прямым швом под флюсом постоянно совершенствуется: в проекте подводного трубопровода в Южно-Китайском море стальные трубы прямого шва марки X65 с двухслойным антикоррозионным покрытием FBE+PP, содержащие 0,06% микролегирующего элемента Nb, достигли ударной вязкости более 220 Дж при -40℃. В строительстве полярных трубопроводов стальные трубы марки X100, изготовленные с использованием термомеханического контроля (TMCP), позволили уменьшить толщину стенки на 15% при сохранении превосходной трещиностойкости.
В таких специальных областях, как трубопроводы атомных электростанций, требуется соответствие показателям производительности в направлении Z, указанным в стандарте RCC-M. В стальных прямошовных трубах защитной оболочки атомной электростанции использовались специально разработанные низкосернистые фосфорсодержащие стальные пластины (S≤0,002%) в сочетании с многопроходной сваркой с узким зазором, что позволило достичь степени уменьшения площади поперечного сечения по толщине более чем на 75%. В области транспортировки угольной пульпы композитные прямошовные стальные трубы с керамической облицовкой толщиной 6 мм демонстрируют износостойкость в восемь раз выше, чем обычные стальные трубы, и обеспечивают срок службы 15 лет на углеобогатительном заводе в провинции Шаньси.
В-четвертых, тенденции и вызовы развития отрасли.
Благодаря развитию интеллектуального производства, ведущие отечественные предприятия достигли полной цифровизации процесса производства прямошовных стальных труб. Система MES на заводе может в режиме реального времени отслеживать более 200 параметров, включая сварочный ток (колебания контролируются в пределах ±15 А) и линейную энергию (18-22 кДж/см), повышая процент годной продукции до 99,92%. Однако с точки зрения сырья, высококачественная трубопроводная сталь по-прежнему зависит от импорта; например, 80% стальных листов марок X90/X100 приходится закупать у других компаний.
Экологические требования также стимулируют технологические инновации. Применение нового поколения низкодымных сварочных флюсов позволило снизить концентрацию пыли в сварочных цехах с 15 мг/м³ до 3 мг/м³. В будущем, с ростом спроса на строительство водородных энергетических трубопроводов, исследования и разработки стальных прямошовных труб, устойчивых к водородному охрупчиванию, станут ключевым направлением. В настоящее время в стране экспериментально производятся стальные изделия марки L415H с индексом чувствительности к водородному растрескиванию (HIC) ≤2%. Однако в области глубоководных трубопроводов на глубине более 1500 метров по-прежнему остается актуальной проблема контроля остаточных сварочных напряжений в толстостенных прямошовных стальных трубах (≥40 мм).
От суши до моря, от традиционных источников энергии до новых технологий передачи энергии, двухсторонние стальные трубы с прямым швом, сваренные под флюсом, продолжают демонстрировать свою ключевую роль в промышленности. Их технологическая эволюция отражает как трансформацию китайского производства от расширения масштабов к повышению качества, так и предвещает безграничные возможности, открывающиеся благодаря интеграции новых материалов и процессов. В контексте углеродной нейтральности этот трубопроводный продукт, сочетающий высокую прочность и длительный срок службы, несомненно, будет играть еще более важную роль в реструктуризации глобальной энергетической инфраструктуры.
Дата публикации: 18 ноября 2025 г.