Dues categories tècniques diferents, no dos productes competidors
Les canonades sense soldadura i galvanitzades es col·loquen habitualment una al costat de l'altra en una taula de cotitzacions com si fossin alternatives del mateix tipus, i aquest emmarcat provoca la majoria dels errors d'especificació en el comerç. Seamless descriu com es va fer el cos d'acer: una palangana sòlida es perfora i s'enrotlla en una closca buida sense soldadura longitudinal en cap lloc del límit de pressió. Galvanized descriu el que es va aplicar a la superfície després: un recobriment de zinc, normalment immers en calent, que protegeix una canonada d'acer tant si aquesta canonada és sense soldadura com si està soldada.
Un cop separades les categories, la lògica de selecció esdevé senzilla. La via de fabricació es tria per complir un deure mecànic, és a dir, pressió, temperatura, fatiga i flexió. El recobriment s'escull per complir un deure mediambiental, és a dir, sòl, atmosfera, condensació i immersió. Una comanda de compra que només anomena un dels dos deixa lliure al proveïdor d'escollir-ne l'altre, i és així com arriba una línia d'alta pressió amb un cos d'ERW o una línia subterrània arriba nua.
Fabricació sense fissures: de Billet a Hollow Shell
La ruta clàssica comença amb una palangana d'acer rodona escalfada a aproximadament 1200 a 1250 graus centígrads, perforada amb un tap per crear una copa de paret gruixuda, després allargada sobre un molí de taps de mandril o un molí de mandril continu, i finalment dimensionada i redreçada. El resultat és un cos amb un flux de gra circumferencial, propietats uniformes al voltant dels 360 graus complets i sense costura de soldadura, per això les especificacions del producte per a un servei sever el tracten com el límit de pressió predeterminat.
Els estàndards de producte defineixen en què pot confiar el comprador. ASTM A106/A106M cobreix tubs d'acer al carboni sense soldadura per al servei d'alta temperatura en els graus A, B i C, amb proves de tracció, proves d'aplanament i flexió i una prova hidrostàtica com a requisits habituals. ASTM A333/A333M cobreix canonades de baixa temperatura sense soldadura i soldades amb proves d'impacte Charpy obligatòries, i els graus com 3, 6 i 8 difereixen en contingut de níquel i en la temperatura de prova que han de sobreviure. Les normes EN 10216-1 i EN 10216-2 cobreixen tubs sense soldadura per a finalitats de pressió amb graus no aliats i de temperatura elevada, respectivament, i API 5L cobreix tubs sense soldadura des del grau B fins a X80 als nivells de qualitat PSL1 i PSL2.
La tolerància de la paret a la canonada sense soldadura acabada en calent sol ser més o menys del 12,5 per cent del nominal, i l'excentricitat de l'operació de perforació significa que la paret d'un generador pot estar a la part superior de la banda mentre que el costat oposat es troba a la part inferior. Per a un càlcul de pressió això és important: el disseny ha d'assumir la paret mínima, no la nominal, i un comprador que tingui la intenció de calcular la pressió permesa hauria d'exigir que la paret sigui verificada per mesura de gruix ultrasònica al molí.
Tub soldat com a substrat de galvanització
La majoria de canonades galvanitzades en el comerç general comença la vida com a canonada soldada per resistència elèctrica feta de bobina de tall, formada en un cilindre i soldada al llarg de la costura longitudinal per inducció d'alta freqüència o resistència de contacte sense metall d'aportació. ASTM A53/A53M tipus E i tipus F, EN 10255 i GB/T 3091 són les referències habituals per a aquesta classe, i la soldadura normalment es deixa soldada i no es tracta tèrmicament.
La canonada ERW és un producte eficient amb una bona consistència dimensional i un baix cost per metre, i per a aigua a baixa pressió, aire, condensats de vapor i marcs estructurals té un bon rendiment. El que no ofereix és un límit de pressió sense costures: la soldadura i la seva zona afectada per la calor són els llocs on la manca de fusió, la puntada i les esquerdes de ganxo poden sobreviure a una prova hidrostàtica, per això les normes del producte afegeixen una prova d'aplanament, una línia de soldadura de corrents de Foucault o un examen ultrasònic i, per a alguns graus, un límit de duresa a la zona de soldadura.
Per tant, un comprador que demani una canonada galvanitzada hauria d'establir quin substrat s'ofereix. ERW galvanitzat és l'opció predeterminada i normalment és el que un distribuïdor vol dir amb la paraula galvanitzat. El galvanitzat sense costures és un producte diferent i més car reservat per a tasques on tant la integritat de la pressió com la resistència a la corrosió externa no són negociables.
Galvanització en calent: metal·lúrgia, gruix i valors estàndard
La galvanització en calent submergeix l'acer netejat en zinc fos a uns 445 a 460 graus centígrads. La reacció produeix un enllaç metal·lúrgic a través d'una seqüència de capes intermetàl·liques zinc-ferro, descrites convencionalment com eta, zeta, delta i gamma des de la superfície exterior cap a dins, rematades per una capa eta de zinc pur. Com que el recobriment està aliat a l'acer en lloc de dipositar-s'hi, no es desgrana sota un impacte moderat i protegeix l'acer galvànicament a les vores tallades i les ratllades, on el zinc es converteix en l'ànode i l'acer en el càtode.
La massa del recobriment és la variable d'acceptació i és una massa per unitat d'àrea en lloc d'un judici visual. ASTM A123/A123M estableix valors mínims de massa de recobriment segons el gruix de l'acer, amb 610 grams per metre quadrat que s'aplica a l'acer de 4,8 mil·límetres o més, que correspon a aproximadament 86 micròmetres de zinc. ASTM A153/A153M cobreix maquinari i components roscats, on el recobriment també ha de sobreviure al muntatge sense ser arrencat. La ISO 1461 estableix valors mínims locals i de gruix mitjà, normalment 70 micròmetres locals i 85 micròmetres mitjans per a acer de 6 mil·límetres o més, i EN 10240 cobreix tubs galvanitzats automàticament amb el mateix esperit. Els fils galvanitzats són el punt més feble de qualsevol unió recoberta, ja que el zinc d'un fil tallat és més prim i la composició de l'acoblament el desgasta encara més; A153 i A123 anticipen aquesta condició.
| Paràmetre | Requisit típic | Mètode de mesura |
|---|---|---|
| Massa de recobriment, acer 4,8 mm i més gruixut | 610 g/m2 de mitjana mínima | Prova de tira gravimètrica, ASTM A123/A123M |
| Gruix de recobriment, acer 6 mm i més gruixut | Mitjana de 85 micròmetres, mínim local de 70 micròmetres | Calibre magnètic o microscòpia, ISO 1461 |
| Uniformitat del recobriment | Sense punts nus, sense arrels de fil sense recobrir | Estudi visual i de calibre en tota la seva longitud |
| Adhesió | Sense descamació sota la prova estàndard de flexió o ganivet | Prova de flexió, ganivet o martell segons l'estàndard del producte |
| Reparació de zones danyades | Es permet el recobriment reparador ric en zinc dins dels límits d'àrea definits | Pràctica ASTM A780, registrada al certificat |
Resistència i corrosió en comparació a la mateixa pàgina
La galvanització no augmenta la resistència del substrat en cap quantitat mesurable. La temperatura d'immersió és molt per sota del rang de temperat de l'acer al carboni, el recobriment té unes quantes desenes de micròmetres de gruix i no té cap funció estructural, de manera que la resistència a la fluència, la resistència a la tracció i l'allargament són les de la canonada base i s'informa de la prova de la canonada base. Qualsevol proveïdor que reclami una pressió més alta només perquè la canonada està galvanitzada està descrivint una paret més gruixuda, no un material més fort.
| Característica | Tub sense costures | Tub galvanitzat |
|---|---|---|
| Categoria | Via de fabricació, sense costura de soldadura | Tractament superficial aplicat a substrat sense soldadura o soldat |
| Límit de pressió | Continua, homogènia al voltant de la circumferència | Soldadura longitudinal present quan el substrat és ERW |
| Resistència a la corrosió, tal com es subministra | Acer al carboni nu i baix tret que estigui recobert | Alta capa de zinc sacrificial més barrera |
| Efecte de la calor sobre la protecció | Cap, recobriment absent | El zinc es fon a uns 419 graus centígrads, el servei generalment limitat a 200 graus centígrads |
| Deure típic | Servei d'alta pressió, alta temperatura, àcid i baixa temperatura | Exposició atmosfèrica i del sòl, aigua a baixa pressió, aire, marcs estructurals |
| Unió de camp | Soldats, roscats i acoblats, o amb brides | Roscada o ranurada, amb reparació de recobriment després del tall |
Límits de servei que decideixen l'elecció
El sostre de temperatura és el límit més freqüentment ignorat. Normalment no es recomana el recobriment de zinc per sobre d'uns 200 graus centígrads, i en el rang on el zinc i l'acer es difonen, el recobriment pot consumir la superfície d'acer i fragilitzar-la, especialment en graus d'aliatge baix d'alta resistència. Per tant, les línies de vapor, les línies d'oli calent i les canonades de la caldera pertanyen a canonades nues o d'aliatge, no a canonades galvanitzades, independentment de la comoditat del recobriment a l'aire lliure.
El segon límit és intern. El zinc és anfòter: resisteix bé l'aigua neutra, però es dissol en medis fortament àcids o fortament alcalins, i es pot escamar i bloquejar petits orificis quan la química de l'aigua oscil·la. És per això que la transmissió de gas a alta pressió utilitza una canonada de línia nua a l'API 5L amb un sistema de recobriment extern com ara polietilè de tres capes segons DIN 30670 o epoxi unit per fusió segons ISO 21809-2, en lloc d'una capa interna de zinc que es podria espatllar i viatjar aigües avall.
El tercer límit és el servei soterrat. El zinc protegeix l'acer a la majoria de sòls, però en sòls de baixa resistivitat, àcids o rics en clorurs, el recobriment es consumeix als llocs anòdics i la protecció és finita. Per a les xarxes enterrades de llarga vida, la resposta d'enginyeria és un recobriment més protecció catòdica, amb referència a la norma ISO 12944 per al sistema de recobriment i a la NACE SP0169 per a la pràctica de protecció catòdica, i la canonada ha de ser elèctricament contínua si es preveu una protecció de corrent imprès.
Quan el tub sense soldadura galvanitzat és la resposta correcta
Hi ha un cas central genuí: un tub que ha de mantenir la pressió sense una costura i també ha de sobreviure a un entorn extern agressiu sense una operació de recobriment independent. Les xarxes d'anells de lluita contra incendis a les plantes costaneres, les línies d'aigua de serveis públics a les estructures offshore, les branques de refrigeració del condensador en llocs marins i els sistemes de rentat a les plantes de fertilitzants i químiques s'ajusten a aquesta descripció, i la canonada sense soldadura galvanitzada en calent la compleix directament.
Especificar correctament aquest híbrid significa escriure tres clàusules, no una. El cos ha de ser sense costura segons un estàndard de producte amb el grau i la paret requerits, el recobriment ha de complir un estàndard de recobriment amb una massa mínima per unitat d'àrea indicada i els extrems s'han de protegir: rosques galvanitzades amb un segellador compatible amb el recobriment, o extrems llisos preparats per a la soldadura amb el recobriment aturat una distància definida i posteriorment la junta recoberta. Tallar o soldar el recobriment sense una reparació documentada deixa un anell nu exactament on és més probable que es corroeixi una línia.
Fabricació, soldadura i reparació de recobriments
La soldadura de canonades galvanitzades és una operació controlada, no rutinària. El zinc es vaporitza a uns 907 graus centígrads, molt per sota de la temperatura de l'arc, i el fum resultant és un perill respiratori que requereix ventilació forçada i protecció respiratòria. Metal·lúrgicament, la contaminació de zinc de la piscina de soldadura provoca porositat i manca de fusió, per la qual cosa s'ha d'eliminar el recobriment de les cares d'unió i almenys 25 a 50 mil·límetres a cada costat de la soldadura abans de començar la soldadura, i la soldadura s'ha de fer amb un procediment qualificat per al metall base.
Després de la soldadura, la junta i el recobriment afectat per la calor es reparen amb un recobriment reparador ric en zinc d'acord amb una pràctica documentada com ASTM A780. La reparació no és equivalent al recobriment original en resistència a l'abrasió o en capacitat galvànica, de manera que el disseny hauria de mantenir les juntes soldades fora de la immersió sempre que sigui possible i disposar la disposició de manera que la majoria de les juntes s'assentin en posicions accessibles i ventilades.
El roscat talla el recobriment i deixa al descobert l'acer nu a les arrels del fil, que és l'origen clàssic d'una línia galvanitzada amb fuites. Les juntes roscades han d'utilitzar un segellador ric en zinc o pols de zinc, s'han de fer fins al nombre de voltes especificat i s'han d'inspeccionar després del muntatge. El doblegat, l'estampació i el ranurat danyen de manera similar el recobriment i necessiten la mateixa reparació documentada.
Especificació i llista de verificació d'acceptació
Un comprador que compara una oferta perfecta amb una oferta galvanitzada hauria de reduir tots dos al mateix conjunt de paràmetres abans de comparar el preu. Per a la carrosseria: estàndard i edició del producte, grau, estat de lliurament, diàmetre exterior i paret amb toleràncies, longitud i acabat final, i si s'aplica la prova hidrostàtica o no destructiva. Per al recobriment, si escau: estàndard de recobriment, massa o gruix mínim de recobriment, requisit de recobriment de fil, pràctiques de reparació i criteris d'aspecte per a punts nus.
L'acceptació a la recepció ha d'incloure un examen visual de la longitud completa, lectures del gruix del recobriment a una freqüència definida amb el calibre calibrat a la mateixa curvatura, una comprovació dels extrems i els fils que són els primers que es fan malbé durant el trànsit i un control dimensional d'una mostra de longituds. El certificat de prova de molí segons EN 10204 tipus 3.1 lliga la canonada lliurada a una calor específica i a resultats de prova específics, i és l'únic document que permet al comprador demostrar que el substrat era perfecte quan el recobriment amaga l'evidència.
Les decisions d'emmagatzematge també pertanyen a l'especificació. La canonada galvanitzada emmagatzemada amb estiba de fusta humida desenvolupa òxid blanc, un hidròxid de zinc voluminós que consumeix el recobriment sense cap benefici, i el remei és un apilament sec i ventilat amb separadors que permeten el moviment de l'aire. La canonada nua sense costures emmagatzemada durant mesos en un pati humit necessita un oli protector o un recobriment temporal, en cas contrari, l'òxid floreix a les fosses que després fallen una inspecció, d'altra manera, la canonada hauria passat.
PMF
P: La canonada galvanitzada és més forta que la canonada d'acer negre?
No. La galvanització és un tractament superficial que s'aplica després d'acabar la canonada i deixa sense canvis la resistència a la fluència, la resistència a la tracció i l'allargament; qualsevol diferència de força entre dues ofertes prové del grau del substrat i del gruix de la paret, no del zinc.
P: Es pot utilitzar una canonada galvanitzada per a la transmissió de gas a alta pressió?
No. Les línies de transmissió d'alta pressió utilitzen tubs de línia nues a l'API 5L amb un recobriment extern com ara polietilè de tres capes o epoxi unit per fusió, perquè una capa interna de zinc pot esquinçar-se i danyar els equips aigües avall i el recobriment no ofereix cap benefici en una canalització enterrada i recoberta.
P: Quina és la temperatura màxima de servei per a la canonada galvanitzada en calent?
El servei continu es limita generalment a uns 200 graus centígrads; Per sobre d'aquest interval de zinc i acer interdifús, el recobriment es consumeix i els graus d'alta resistència poden patir fragilitat, de manera que les tasques de vapor i oli calent requereixen tubs no recoberts o d'aliatge.
P: Com es verifica el gruix del recobriment de zinc?
Mitjançant lectures del calibre de gruix magnètic en punts definits al llarg de la longitud per a la inspecció rutinària, i mitjançant la prova gravimètrica de cinta ASTM A123/A123M quan s'ha de certificar una xifra de massa de recobriment; La ISO 1461 indica els valors mínims locals i de gruix mitjà corresponents.
P: La canonada galvanitzada dura més que la canonada nua sota terra?
A la majoria de sòls neutres dura considerablement més, però la protecció és finita i depèn de la resistivitat del sòl, el pH i el contingut de clorurs; Per a una llarga vida de disseny, la pràctica acceptada és un recobriment de barrera més protecció catòdica en lloc de dependre només del zinc.
P: Es pot soldar una canonada galvanitzada sense soldadura al camp?
Sí, amb un procediment qualificat, amb el recobriment eliminat de 25 a 50 mil·límetres a cada costat de la junta, amb extracció de fums i protecció respiratòria, i amb un recobriment reparador ric en zinc aplicat després d'acord amb una pràctica de reparació documentada com ASTM A780.
