Spiralgeschweißtes Rohr: Vor- und Nachteile erklärt

Was ist ein spiralgeschweißtes Rohr?

Spiralgeschweißte Rohre, auch Spiralnahtrohre genannt, werden aus einem Stahlcoil hergestellt, das abgewickelt und in einem Winkel in den Formabschnitt eingeführt wird, sodass sich das Band zu einem Zylinder wickelt und die beiden Kanten entlang einer Spirale statt entlang einer Linie parallel zur Achse zusammentreffen. Die Schweißnaht verläuft somit schräg um den Rohrkörper und der Winkel zwischen der Schweißnaht und der Rohrachse ist der Umformwinkel. Durch die Einstellung dieses Winkels kann aus einer einzigen Streifenbreite ein breites Spektrum an fertigen Durchmessern hergestellt werden. Die Naht wird normalerweise innen und außen durch Unterpulverschweißen geschweißt, und das Produkt wird hauptsächlich für Anwendungen mit großen Durchmessern verwendet.

Vorteile von spiralgeschweißten Rohren

Eine Bandbreite, viele Durchmesser. Da der Durchmesser durch den Umformwinkel festgelegt wird, kann mit einer einzigen Spulenbreite ein großer Durchmesserbereich abgedeckt werden, was die Rohmaterialplanung vereinfacht und das Werk flexibel macht.

Günstige Schweißnahtorientierung unter Innendruck. Bei einem dünnwandigen Zylinder ist die Umfangs- oder Umfangsspannung doppelt so groß wie die Längsspannung, sodass die Umfangsspannung über die Wandstärke entscheidet. Eine spiralförmige Schweißnaht kreuzt diese Richtung schräg, sodass die Naht nicht wie bei einer Längsnaht mit dem vollen Wert der maßgebenden Spannung belastet wird.

Hellere Wand in einigen Designs. Da die Naht nicht auf die Hauptspannung ausgerichtet ist, kann ein Konstrukteur in geeigneten Fällen eine leichtere Wand als für ein gerades Nahtrohr mit demselben Durchmesser und demselben Druck vorgeben.

Kontinuierliche Produktion. Die Rohre werden in großen Stückzahlen hergestellt und auf die bestellte Länge zugeschnitten, sodass der Ernteverlust an den Enden gering ist und die Metallausnutzung hoch ist.

Produktflexibilität. Eine Durchmesseränderung erfolgt durch Änderung des Umformwinkels, so bleiben Kleinserien und Sonderdurchmesser wirtschaftlich.

Niedrigere Eintrittskosten. Die Leitung ist vergleichsweise leicht und kann in der Nähe eines Projektstandorts errichtet werden, was den Transport von Rohren mit großem Durchmesser über große Entfernungen reduziert.

Nachteile von spiralgeschweißten Rohren

Längere Schweißnaht pro Meter Rohr. Eine Wendelnaht ist bei gleicher Rohrlänge länger als eine Längsnaht, dadurch wird mehr Schweißgut aufgetragen und der Prüfaufwand pro Meter ist höher.

Der Streifenzustand ist wichtig. Die Wölbung der Spule und eine halbmondförmige Kante erschweren die Ausrichtung der beiden Kanten an der Schweißstation.

Die Verfolgung von Schweißnähten ist unerlässlich. Da sich die Nahtposition relativ zur Maschine bewegt, sind eine automatische Nahtverfolgung und stabile Schweißparameter erforderlich, um die Schweißqualität aufrechtzuerhalten.

Dimensionskontrolle an den Enden. Rundheit und Rechtwinkligkeit der Enden nach dem Schneiden hängen von den Kalibrier- und Richtstationen ab, und die Rohrenden sind der kritischste Bereich, wenn das Rohr vor Ort geschweißt wird.

Reststress. Beim Formen und Schweißen entstehen Restspannungen im Körper, die durch den Kalibrierdurchgang und die Schweißreihenfolge bewältigt werden müssen.

Projektbeschränkungen. Einige Spezifikationen schließen Spiralnahtrohre von bestimmten kritischen oder kritischen Betriebsaufgaben aus. Daher müssen die geltenden Leitungsrohrspezifikationen und Konstruktionsvorschriften überprüft werden, bevor das Rohr für ein Projekt eingesetzt wird.

Spezifikationen und Produktpalette

Anwendungen

Wasserübertragungs- und -verteilungsleitungen, Abwasser- und Entwässerungsleitungen.

Öl- und Gastransport bei mäßigem Druck, wobei die Leitungsspezifikation eine spiralförmige Naht zulässt.

Schlamm-, Bagger- und Rückstandsleitungen, die einen großen Durchmesser und eine abriebfeste Wand benötigen.

Pfahl- und Fundamentrohre, tragende Säulen, Brücken- und Kaikonstruktionen.

Heizung, Lüftung, Klimaanlage und allgemeiner Niederdruck-Flüssigkeitstransport.

Auswahl- und Qualitätspunkte

Der Umformwinkel muss zusammen mit der Bandbreite so eingestellt werden, dass der fertige Durchmesser, die Wandstärke und die Schweißqualität alle innerhalb der Spezifikation liegen und das Coil frei von starker Wölbung und Kantenbeschädigung sein sollte. Die Spiralnaht wird durch Ultraschallprüfung geprüft, wobei die Radiographie an den Rohrenden und am Körper, wo die Spezifikation dies erfordert, zur Überprüfung eingesetzt wird. Da die meisten Spiralrohre erdverlegt verlegt werden, sind die Außenbeschichtung oder das dreischichtige Polyethylensystem und die Innenauskleidung genauso wichtig wie der Rohrkörper selbst, und die Rückschnitte an den Enden müssen kontrolliert werden, damit die Feldschweißung auf blankem, sauberem Stahl erfolgt. Schließlich sollten die Rohrenden auf Unrundheit und Fasenwinkel überprüft werden, bevor das Rohr das Werk verlässt, da die meisten Probleme beim Schweißen vor Ort beim Zusammenpassen der Enden beginnen.

FAQ

F: Warum kann ein spiralgeschweißtes Rohr leichter hergestellt werden als ein Rohr mit gerader Naht?
Die spiralförmige Naht ist nicht auf die Umfangsspannung ausgerichtet, die in einem Druckzylinder die maßgebende Spannung darstellt, sodass die Naht weniger kritische Lasten trägt als eine Längsnaht.

F: Kann aus einer Streifenbreite jeder beliebige Durchmesser hergestellt werden?
Eine einzelne Bandbreite deckt einen nützlichen Durchmesserbereich ab, da sich der Formwinkel ändert. Der Bereich ist jedoch durch die Geometrie des Walzwerks und die erforderliche Wandstärke begrenzt.

F: Ist eine längere Schweißnaht ein echter Nachteil?
Ja, in zweierlei Hinsicht. Mehr Schweißgut bedeutet mehr Schweißzeit und -kosten, und eine längere Naht bedeutet einen größeren Prüfaufwand pro Meter fertigem Rohr.

F: Was ist die Hauptursache für Spiralnahtfehler?
Kantenausrichtung. Spulenkrümmung, halbmondförmige Kanten und eine bewegliche Nahtposition erschweren die Zentrierung der Schweißnaht, daher ist eine automatische Nachführung unerlässlich.

F: Bei welchen Anwendungen sollten Spiralnahtrohre vermieden werden?
Pflichten, die in der maßgeblichen Spezifikation für Leitungsrohre auf Längsnaht- oder nahtlose Rohre beschränkt sind, einschließlich einiger kritischer und kritischer Betriebsanwendungen, sollten zunächst anhand der Projektspezifikation überprüft werden.

F: Wie wird das fertige Rohr getestet?
Eine hydrostatische Prüfung, Ultraschall- oder Röntgenprüfung der Spiralnaht, Maßkontrollen und, sofern vorgeschrieben, Schlag- und Härteprüfung der Schweißnaht und der Wärmeeinflusszone.