鋼管は、石油やガスの輸送から構造用途や精密機械まで、現代の産業インフラストラクチャのバックボーンを形成します。業界で最も広く使用されているパイプタイプの3つは、ERW(電気抵抗溶接)、DOM(マンドレルの上に描かれた)、およびシームレスなパイプです。各製造プロセスは、特定のアプリケーションと圧力評価に適した明確な材料特性を生成します。この記事では、これらの重要なスチールパイプ品種の基本的な特性、製造プロセス、および最適なアプリケーションを検証します。
電気抵抗溶接(ERW)パイプは、一連の形成操作を受ける平らな鋼鉄のストリップとして始まります。製造プロセスには次のものが含まれます。
スチールストリップの不整合と平準化
円筒形の形状への進歩的な形成
高周波電流によるエッジ加熱
圧縮ローラーを使用した縫い目での圧力溶接
溶接熱処理と寸法キャリブレーション
高周波電流は、皮膚効果と近接効果の原理を活用して、ストリップエッジを迅速に加熱して溶接温度にします。その後の圧力結合は、連続的な縦方向の溶接縫い目を作成します。最新のERWテクノロジーは、比較的低いエネルギー消費を備えた優れた生産効率を提供し、これらのパイプは多くのアプリケーションに費用対効果が高くなります。
マンドレル(DOM)パイプの上に描かれたのは、ERWまたはシームレスなパイプのいずれかがベース材料として始まる精密な製造アプローチを表しています。通常、DOMの製造シーケンスには以下が含まれます。
ベースチューブから始まる(多くの場合ERW)
精密なマンドレル上のコールドドローイング
正確な許容範囲を実現するための複数の図面パス
描画操作の間のストレス緩和アニーリング
最終的な寸法検証と表面仕上げ
このコールドワーキングプロセスは、より密度の高い、より均一な材料構造を作成しながら、寸法の精度を大幅に向上させます。図面操作は、ERWベース材料を使用すると、元の溶接継ぎの縫い目に関連する微細構造の異常を効果的に最小化または排除し、シームレスパイプの機械的特性に近づく機械的特性をもたらします。
シームレスなパイプ製造は、固体鋼のビレットから始まり、生産プロセスでの溶接は含まれません。典型的なシームレスな製造シーケンスには次のものが含まれます。
温度を形成するための固体鋼ビレットを加熱します
加熱されたビレットをピアスして中空のシェルを作成します
ローリングまたは押し出しプロセスによる伸び
マンドレルミルズを介したサイジングと壁の厚さ制御
熱処理や矯正などの仕上げ操作
このより複雑な製造プロセスには、より大きなエネルギー入力と材料の取り扱いが必要ですが、均一な円周特性と溶接関連の不連続性を備えたパイプを生産します。溶接継ぎ目がないため、材料の均一性が不可欠な高圧および重要なサービスアプリケーションに特に適しています。
3つのパイプタイプは、構造的特性に大きな違いを示します。
ERWパイプ: 潜在的な応力集中点を表す目に見える縦方向の溶接縫い目を特徴としています。最新の高周波ERWプロセスは、良質の溶接を生成しますが、熱の影響を受けたゾーンは冶金の不連続性のままです。
DOMパイプ: 均一性が大幅に改善され、コールドドローイングプロセスにより、ERWベース材料の溶接関連の異常が減少します。寒い作業は、周囲の周りの一貫性が向上した、より均一な穀物構造を作成します。
シームレスパイプ: 縦方向の縫い目のない最も均一な円周特性を提供します。この均一な構造は、溶接関連の懸念を排除し、圧力と応力の変動の下で一貫したパフォーマンスを提供します。
表面仕上げと寸法制御は、3つのパイプタイプ間で大きく異なります。
ERWパイプ: 通常、直径は良好なコントロールを示しますが、目に見える溶接継ぎ目があり、溶接ラインに沿ってわずかな表面欠陥がある場合があります。
DOMパイプ: 優れたID/OD同心性と壁の厚さの均一性を備えた優れた寸法精度を提供します。表面仕上げは非常に滑らかで、耐性要件が厳しいアプリケーションに最適です。
シームレスパイプ: 一般的に良好な寸法制御を提供しますが、偏心(壁の厚さの変動)はDOMパイプよりも大きくなる場合があります。通常、表面の品質は優れていますが、ローリングプロセスからわずかな欠陥を示す場合があります。
機械的強度と性能の特性は、製造方法によって異なります。
ERWパイプ: 標準の圧力アプリケーションに適した中程度の強度を提供します。溶接ゾーンは、基本材料とはわずかに異なる機械的特性を持っている可能性があります。
DOMパイプ: 描画プロセスの作業硬化効果により、疲労抵抗が強化された優れた引張強度と降伏強度を示します。機械的特性は、周囲の周りで非常に一貫しています。
シームレスパイプ: 変動荷重の下での優れた圧力封じ込め能力と優れた性能を提供します。均一な材料特性による極端な圧力または温度アプリケーションに特に適しています。
生産経済学は、材料の選択の決定に大きく影響します。
ERWパイプ: 生産効率が高い、材料の利用率、エネルギー要件の低下により、最も経済的なソリューションを提供します。自動化された継続的な生産プロセスは、人件費を最小限に抑えます。
DOMパイプ: 追加の処理手順によりERWよりも価格プレミアムをコマンドしますが、寸法精度が重要な多くの精密アプリケーションでは、シームレスなパイプよりも費用対効果の高いままです。
シームレスパイプ: 複雑な製造プロセス、エネルギー消費の拡大、より広範な材料処理要件により、最高のコストオプションを表します。価格プレミアムは、重要なアプリケーションでの優れたパフォーマンスを反映しています。
ERWパイプは、次のことに理想的です。
API 5L仕様ごとの標準オイルおよびガス収集システム
建物およびインフラストラクチャの構造用途
中程度の圧力下の水および流体透過システム
標準の許容要件を備えた機械チューブアプリケーション
中程度の圧力評価が許容される費用に敏感なプロジェクト
DOMパイプは、次のような精密環境で優れています。
正確なID/ODディメンションを必要とする自動車油圧システム
耐性要件を備えた精密機械コンポーネント
航空機および航空宇宙油圧システム
高性能車両シャーシコンポーネント
優れた表面仕上げと寸法の一貫性が必要なアプリケーション
シームレスなパイプは、次のような好みの選択です。
API 5LまたはISO 3183あたりの高圧伝送ライン
NACE MR0175コンプライアンスを必要とするサワーサービス環境
DNV-OS-F101標準に基づくオフショアおよび海底アプリケーション
ASME標準ごとのボイラーおよび圧力容器コンポーネント
API 5CT仕様の下でのオイルとガスの井戸ケーシングとチューブ
障害の結果が深刻な重要なサービスアプリケーション
ERW、DOM、およびシームレスなパイプを選択するときは、これらの重要な要素を考慮してください。
パイプの種類を操作圧力のニーズに一致させます:
低から中程度の圧力アプリケーション(最大約1,000 psi)の場合、ERWパイプは多くの場合、費用対効果の高いソリューションを提供します
寸法精度を必要とする中圧アプリケーションの場合、DOMパイプはパフォーマンスとコストの優れたバランスを提供します
高圧システム(3,000 psi以上)または重要なサービスアプリケーションの場合、シームレスなパイプは最大の安全マージンを提供します
許容要件を検討してください。
標準的な商業許容度が許容できる場合、ERWパイプは通常十分です
正確なID/OD寸法と一貫した壁の厚さが重要な場合、Dom Pipeは優れています
全体的な機械的完全性が最重要であるが、許容範囲はやや広くなる可能性がある場合、シームレスなパイプが好まれます
予算の制限に対するパフォーマンス要件のバランス:
費用に敏感なプロジェクトの場合、ERWパイプは非批判的なアプリケーションで最大の価値を提供します
シームレスが過剰に指定されている可能性のある精密アプリケーションの場合、DOMパイプは優れた中盤を提供します
安全性と信頼性が最も重要な重要なアプリケーションの場合、シームレスパイプは初期コストが高いにもかかわらずプレミアムを正当化します
ERW、DOM、およびシームレスなパイプの選択は、アプリケーションの要件、圧力評価、および予算の制約を完全に理解することによって支配される必要があります。各製造プロセスは、特定のサービス環境でパフォーマンスを決定する特徴的な材料特性を作成します。
最新のERWパイプテクノロジーは、標準アプリケーションに優れた価値を提供しますが、DOMパイプは、要求の厳しい機械的アプリケーションに精度と表面の品質を提供します。シームレスなパイプは、均一な機械的特性と最大圧力封じ込めが不可欠な重要なサービス環境のゴールドスタンダードのままです。
パイプの種類を慎重に一致させることにより、エンジニアと調達の専門家は、業界全体のパイプラインと機械システムのパフォーマンスと費用対効果の両方を最適化できます。