„Bez szwu jest silniejszy” to najdroższa półprawda przy zakupie fajek. W przypadku rurociągów procesowych ASME B31.3 prawdziwą różnicą między rurą bez szwu a rurą spawaną nie jest różnica w jakości materiału – jest to pojedynczy numer projektowy, współczynnik jakości połączenia wzdłużnego E oraz ilość badań radiograficznych, którą nabywca jest skłonny kupić.
W tym przewodniku wyjaśniono różnice produkcyjne, numer kodu regulujący projekt ciśnieniowy oraz przypadki, w których rura spawana jest technicznie poprawnym – a czasem lepszym – wyborem.
Co faktycznie dają te dwa procesy
Rura bez szwu powstaje poprzez przebicie litego kęsa i jego rozwałkowanie – nie ma szwu wzdłużnego, ponieważ nie ma połączenia wzdłużnego. Spawana rura jest formowana z płyty lub taśmy, a szew wzdłużny jest spawany jednym z kilku procesów: zgrzewaniem elektrycznym oporowym (ERW), zgrzewaniem elektrycznym (EFW) lub zgrzewaniem łukiem krytym (SAW).
Obydwa produkty mogą spełniać te same ograniczenia właściwości chemicznych i mechanicznych w tej samej specyfikacji ASTM – A312 wymienia rury ze stali nierdzewnej bez szwu i spawane w ramach jednego gatunku – a metalurgia metalu nieszlachetnego jest identyczna. Różni się szwem i tym, co z nim robi kod projektu.
Liczba decydująca o projektowaniu ciśnienia: E
ASME B31.3 przypisuje produktom rurowym współczynnik jakości połączenia wzdłużnego E. Nie jest to czynnik bezpieczeństwa ani spadek wytrzymałości – jest to dodatek do zaufania, jakie kod ma w połączeniu wzdłużnym, i wpływa bezpośrednio do równania grubości ściany. Wartości stosowane w przypadku rurociągów ze stali nierdzewnej to:
| Produkt rurowy | Współczynnik jakości połączenia E (B31.3) |
| Bezszwowy | 1.0 |
| ERW (zgrzewanie elektryczne) | 0.85 |
| EFW, spoina obustronna, pełna radiografia | 1.0 |
| EFW, bez pełnej radiografii | 0.85 |
Praktyczny efekt wynosi około 15% w przypadku projektu ciśnieniowego: przy E=0.85 wymagana ściana dla tego samego ciśnienia projektowego jest około 15% grubsza niż przy E=1.0, a grubsza ściana oznacza większy tonaż i większe koszty. Dlatego porównanie cen rur bez szwu i rur spawanych nigdy nie jest kompletne bez współczynnika E i związanych z nim wymagań dotyczących radiografii.
Gdzie wygrywa spawana rura
- Duże średnice i długie przebiegi:rura bez szwu ma średnicę ograniczoną do produkcji, natomiast rura spawana ma średnicę 48 cali i większą
- Linie cienkościenne i lekkie:procesy spawane utrzymują tolerancje na cienkich ściankach, których utrzymanie bez szwu jest trudne
- Stal nierdzewna duplex i super duplex:często określa się rurę spawaną, ponieważ harmonogram formowania i spawania zapewnia mikrostrukturze typu duplex wymaganą równowagę fazową – w przypadku tych stopów spawana rura jest pierwszym wyborem technicznym, a nie kompromisem kosztowym
- Koszt i czas realizacji:spawana rura zazwyczaj pozwala zaoszczędzić 10–20% kosztów materiału i skraca czas realizacji produkcji przy dużych średnicach
- Stała jakość:nowoczesne linie ERW i EFW sprawdzają szew inline, a przy zakupionej 100% radiografii współczynnik E osiąga 1.0 -, co oznacza, że norma rury spawanej jest równa bezszwowej
Gdzie bez szwu nie podlega negocjacjom
- Linie wysokociśnieniowe o małych średnicach: 1/2” do 2” NPS przy wysokich ciśnieniach projektowych, gdzie kara E=0.85 jest realna, a spawana rura o małej średnicy jest niepraktyczna
- Usługi, w których nie jest akceptowana żadna spoina wzdłużna — niektóre usługi związane z energią, gazem i wodorem wpisują to w specyfikację
- Systemy cykliczne lub podatne na wibracje, w których szew wzdłużny koncentruje zmęczenie
- Kodeksy i specyfikacje klienta wymagające bezproblemowego działania zgodnie z polityką
Historia porażki, której nikt nie opowiada
Dane o awariach rurociągów ze stali nierdzewnej rzadko powodują winę za zakład walcowniczy. Awarie korozyjne, które dominują w przypadku rur ze stali nierdzewnej – wżery pod osadami, ataki szczelin na powierzchniach uszczelek, pęknięcia korozyjne naprężeniowe chlorków i wady spoin polowych – występują w tych samych miejscach zarówno na rurach bez szwu, jak i spawanych.
Szew wzdłużny nowoczesnej rury spawanej, wykonany w kontrolowanych warunkach walcowni i badany na linii produkcyjnej, jest często najlepiej sprawdzaną i najbardziej niezawodną powierzchnią na linii. Dlatego decyzję pomiędzy bezszwową a spawaną należy podjąć na podstawie średnicy, ciśnienia, ekonomii i kodu, a nie przy założeniu, że szew jest z natury słaby.
Tabela decyzyjna
| Obowiązek | Zalecony | Dlaczego |
| Mały otwór, wysokie ciśnienie, trudna obsługa | Bezszwowy | E=1.0, bez szwów, zmęczenia i śladów korozji |
| Duża średnica, umiarkowane ciśnienie | Spawane | Dostępne rozmiary, koszty i szwy sprawdzane na linii |
| Stal nierdzewna duplex/super duplex | Spawane | Kontrola równowagi fazowej w formowaniu i spawaniu |
| Kupujący może kupić 100% RTG | Albo - spawane w E=1.0 | Kod równy z pełnym badaniem |
| Klient lub kod wymagają bezproblemowego działania | Bezszwowy | Decyduje specyfikacja, a nie metalurgia |
Co określić
- Norma i gatunek: np. „ASTM A312 TP316L, bez szwu” lub „spawany + EFW”
- Poziom badania w przypadku spawania: 100% radiografia lub tylko hydrostatyka – określa współczynnik E
- Obliczeniowe ciśnienie i temperatura na zapytanie: od nich zależy obliczenie ściany
- Rozmiar, harmonogram i długość
- Certyfikat: EN 10204 3.1 z zapisami badań chemicznych, rozciągania i spoin spawanych rur
Często zadawane pytania
P: Czy rura bez szwu jest zawsze mocniejsza niż rura spawana?
Odp.: Nie. Metal nieszlachetny to ten sam materiał w ramach tej samej specyfikacji. Różnica w normie to współczynnik jakości połączenia E: 1,0 dla spoin bez szwu i spoin dwustronnych w pełni radiograficznych, 0,85 dla spoin ERW i spoin nieradiograficznych. Szczelina jest naddatkiem projektowym, a nie luką w wytrzymałości materiału.
P: Dlaczego często określa się spawaną rurę duplex?
Odp.: Ponieważ mikrostruktura dupleksu wymaga kontrolowanej równowagi austenitu i ferrytu, a harmonogram formowania i spawania rury spawanej metodą walcowania może dokładnie zapewnić tę równowagę. W przypadku usług typu duplex rura spawana jest wyborem technicznym, a nie kompromisem kosztowym.
P: Czy 100% radiografia oznacza, że rury spawane są wykonane tak samo, jak rury bez szwu?
Odp.: Tak, dla współczynnika E: dwustronna spoina EFW z pełną radiografią przyjmuje E=1.0 zgodnie z ASME B31.3, więc konstrukcja ciśnieniowa jest identyczna jak bez szwu.
P: Kiedy nigdy nie należy używać rur spawanych?
Odp.: Gdy praca przy małych średnicach pod wysokim ciśnieniem powoduje, że współczynnik 0,85 jest kosztowny, gdy cykliczne obciążenie zmęczeniowe przemawia przeciwko szwowi wzdłużnemu lub gdy przepisy lub specyfikacje klienta wymagają bezproblemowości zgodnie z polityką.
P: Czy rura spawana jest tańsza?
Odp.: Zazwyczaj o 10–20% kosztów materiału, przy krótszych terminach realizacji w przypadku dużych średnic. Całkowite porównanie powinno uwzględniać wpływ współczynnika E na grubość ścianki oraz koszt zakupionej radiogramu.
