Geschweißte Stahlrohre: ERW, LSAW und SSAW – Typen, Spezifikationen und Auswahlhilfe

Geschweißte Stahlrohre machen den Großteil der weltweiten Pipeline-Infrastruktur aus – von Gasverteilungsleitungen mit kleinem Durchmesser bis hin zu 48-Zoll-Überlandtransportkorridoren. Drei unterschiedliche Herstellungsprozesse erzeugen drei unterschiedliche Rohrtypen mit jeweils eigenem Durchmesserbereich, Druckfähigkeit, Kostenprofil und geeigneter Anwendung: ERW (Electric Resistance Welded), LSAW (Longitudinal Submerged Arc Welded) und SSAW (Spiral Submerged Arc Welded). Die Wahl des falschen Typs für ein Projekt wirkt sich nicht nur auf die Kosten aus, sondern kann sich auch auf die Einhaltung von Vorschriften, Inspektionsanforderungen und die langfristige Integrität auswirken.

ZC Steel Pipe produziert und exportiert alle drei Arten von geschweißten Leitungsrohren gemäß API 5L PSL1 und PSL2 in den Qualitäten X52 bis X80 mit den Beschichtungsoptionen FBE, 3LPE und 3LPP. Wir beliefern Pipeline-Projekte in ganz Afrika, im Nahen Osten und in Südamerika. In diesem Leitfaden wird erklärt, wie jeder Typ hergestellt wird, wofür er geeignet ist und wie Sie für Ihr Projekt zwischen ihnen wählen können.

1. Die drei Arten geschweißter Stahlrohre

Alle geschweißten Stahlrohre beginnen mit Flachstahl – entweder Coil/Band oder Grobblech – der zu einem Zylinder geformt und entlang der Naht verschweißt wird. Die drei Herstellungsverfahren unterscheiden sich darin, wie der Stahl geformt wird, wie die Schweißnaht ausgerichtet ist und welchen Durchmesser- und Wandstärkenbereich sie erzeugen können.

2. ERW-Rohr – Prozess, Spezifikationen und Anwendungen

2.1 Herstellungsprozess

ERW-Rohre werden auf einem kontinuierlichen Formwalzwerk hergestellt. Warmgewalztes Stahlband wird abgewickelt und durch eine Reihe von Walzgerüsten schrittweise zu einem kreisförmigen Querschnitt geformt. Die beiden Kanten des Bandes werden zusammengeführt und mittels hochfrequentem elektrischem Widerstand verschweißt – es wird kein Zusatzmetall verwendet. Der elektrische Strom erzeugt starke lokale Hitze an der Nahtschnittstelle und die Kanten werden unter mechanischem Druck zusammengeschmiedet, um die Schweißnaht zu bilden.

Anschließend wird die Schweißzone wärmebehandelt (normalisiert oder bei höheren Qualitäten ganzkörperwärmebehandelt), um die Zähigkeit in der Wärmeeinflusszone wiederherzustellen. Bei PSL2 und höheren Qualitäten wird der Schweißnahtbereich zu 100 % durch Ultraschallprüfung geprüft, bevor das Rohr das Werk verlässt.

2.2 Wichtige Spezifikationen

2.3 Anwendungen

• Öl- und Gassammelleitungen (2–12 Zoll am häufigsten)

• Gasverteilungsleitungen und -anschlüsse

• Wasserversorgungs- und Bewässerungsleitungen

• ERW-Gehäuse und Rohre für Ölquellen (API 5CT)

• Strukturelle und mechanische Rohre

• Kurzfristige Übertragungsleitungen bei mäßigem Druck

3. LSAW-Rohr – Prozess, Spezifikationen und Anwendungen

3.1 Herstellungsprozess

LSAW-Rohre werden aus schwerem Stahlblech – nicht aus Coil – mit einem von zwei Umformverfahren hergestellt: UOE (U-ing, O-ing, Expansion) oder JCOE (J-ing, C-ing, O-ing, Expansion). Bei beiden Verfahren wird eine einzelne Platte nach und nach in eine Rohrform gebracht und entlang der Längsnaht mittels Unterpulverschweißen (UP-Schweißen) verschweißt – zunächst innen, dann außen. Anschließend wird das Rohr mechanisch aufgeweitet, um genaue Maßtoleranzen zu erreichen.

Durch die Verwendung von Grobblech als Ausgangsmaterial können mit LSAW wesentlich größere Wandstärken als mit ERW oder SSAW erreicht werden. Das SAW-Verfahren mit zwei Durchgängen (innen + außen) erzeugt eine vollständig eingedrungene, hochwertige Schweißnaht, die zu 100 % durch Ultraschall und Röntgen geprüft wird.

3.2 Wichtige Spezifikationen

3.3 Anwendungen

• Hochdruck-Gastransportleitungen an Land

• Rohöl- und Produktübertragungsleitungen (großer Durchmesser)

• Offshore-Flussleitungen und Exportpipelines

• Unterwasserpipelines (mit entsprechender Beschichtung)

• Langstreckenpipelines mit hoher Ausbeute (X70, X80).

• Saure Service-Pipelines (PSL2 + Anhang H)

Tiefer Einblick: LSAW vs. Seamless für ertragsstarke Projekte mit großem Durchmesser → | LSAW für Offshore- und Meeresumgebungen → | LSAW JCOE vs. Spiralrohr für Unterwassersteigleitungen →

4. SSAW-Rohr – Prozess, Spezifikationen und Anwendungen

4.1 Herstellungsprozess

SSAW-Rohre werden durch spiralförmiges Formen von warmgewalztem Bandstahl in einem kontrollierten Spiralwinkel und Schweißen der resultierenden spiralförmigen Naht durch Unterpulverschweißen hergestellt – wiederum Innen- und Außendurchgänge. Da der Rohrdurchmesser durch den Spiralwinkel und nicht durch die Bandbreite bestimmt wird, kann eine einzelne Bandbreite durch Anpassen des Formwinkels eine Reihe von Rohrdurchmessern erzeugen. Diese Flexibilität macht SSAW zum wirtschaftlichsten Weg für sehr große Durchmesser.

Die Spiralnaht ist länger als eine Längsnaht bei gleicher Rohrlänge, was eine größere Schweißnahtlänge pro Rohr bedeutet – und bei PSL2-Bestellungen mehr NDE pro Rohr erforderlich. Die spiralförmige Geometrie führt außerdem dazu, dass die Umfangsspannung in der Rohrwand nicht senkrecht zur Schweißnaht verläuft, was sich im Vergleich zu Längsnahtrohren auf das Ermüdungsverhalten auswirkt.

4.2 Wichtige Spezifikationen

4.3 Anwendungen

• Wasserübertragungsleitungen (großer Durchmesser)

• Gasverteilung mit niedrigem bis mittlerem Druck

• Onshore-Ölpipelines mit großem Durchmesser

• Gülleleitungen

• Infrastruktur und Pfähle (strukturelle Nutzung)

• Bewässerungs- und Entwässerungssysteme

5. ERW vs. LSAW vs. SSAW – Vollständiger Vergleich

6. Geschweißte vs. nahtlose Rohre

Die Wahl zwischen geschweißten und nahtlosen Rohren ist eine der häufigsten Fragen bei der Beschaffung von Leitungsrohren. Für die meisten Rohrleitungsanwendungen mit einem Außendurchmesser von mehr als 4 Zoll sind geschweißte Rohre die Standardeinstellung – nicht weil nahtlose Rohre nicht verfügbar sind, sondern weil geschweißte Rohre wirtschaftlicher, in großen Durchmessern besser verfügbar und für die Anwendung vollständig normkonform sind.

Verwandt: Nahtlose vs. geschweißte Leitungsrohre: So wählen Sie → | Seamless vs. ERW: Wann ist die Prämie gerechtfertigt? → | Nahtlos vs. LSAW für die Hochdruck-Gasübertragung →

7. API 5L-Sorten für geschweißte Leitungsrohre

Alle drei geschweißten Rohrtypen werden nach API 5L / ISO 3183 in mehreren Qualitäten hergestellt. Die Auswahl der Güteklasse richtet sich nach dem erforderlichen Betriebsdruck, der Wirtschaftlichkeit der Wandstärke und der Betriebsumgebung – nicht nach dem Rohrtyp. Die folgende Tabelle zeigt, welche Qualitäten in den einzelnen geschweißten Formen erhältlich sind.

Notenführer: API 5L X52 Leitungsrohr → | API 5L X60 Leitungsrohr → | API 5L X65 Leitungsrohr → | API 5L X70 Leitungsrohr → | API 5L X80 Leitungsrohr →

8. Beschichtungsoptionen für geschweißte Leitungsrohre

Die meisten geschweißten Leitungsrohre für den Erd- oder Unterwasserbetrieb sind außen beschichtet, um Korrosion zu verhindern. Die drei Hauptbeschichtungssysteme sind FBE, 3LPE und 3LPP – jedes für unterschiedliche Temperaturbereiche und Betriebsumgebungen geeignet.

Vollständiger Beschichtungsleitfaden: 3LPE vs. FBE vs. 3LPP Rohrbeschichtung: So wählen Sie → | 3LPE-Beschichtungsnorm DIN 30670 →

9. So wählen Sie aus: Auswahl nach Anwendung

10. Häufig gestellte Fragen