Het brede gebruik van koudgevormde stalen gegolfde buizen

1. Koudbuigen Vormtechnologie

Koud buigen is een continue gelokaliseerde koude verwerkingsmethode waarbij in meerdere stappen externe kracht wordt uitgeoefend op het metaal onder de buighoek om het te laten buigen en zo de gewenste vorm te bereiken.

Vergeleken met warmbuigen biedt koudbuigen een superieure productie-efficiëntie, energieverbruik en productkwaliteit.

Als kosteneffectieve en efficiënte vormgevingstechniek wordt koud buigen veel gebruikt bij de productie van stalen golfbuizen.

Door de parameters van de koude buigapparatuur aan te passen, kan men de buigradius, hoek en lengte om verschillende vormen gegolfde stalen buizen te verkrijgen.

Koudgevormde stalen golfpijpen hebben dezelfde prestatiekenmerken als warmgevormde pijpen, zoals compressiebestendigheid, trillingsbestendigheid en vervormbaarheid, maar tegen lagere kosten en met een stabielere kwaliteit, waardoor ze zeer geliefd zijn in de industrie van stalen golfpijpen.

Gerelateerde lectuur: Stalen Golfpijp: Een gids voor verschillende soorten

2. Voordelen van koud buigen

1. Efficiëntie: Koud buigen vereist geen materiaalverwarming en biedt hogere productiesnelheden die geschikt zijn voor grootschalige productie, met een efficiëntie die tot 10 keer hoger ligt dan die van het stempelproces.
2. Lagere kosten en een hoger materiaalgebruik: Voor grootschalige productie zijn de kosten van koudbuigen lager dan die van stempelen, maar de levensduur van de matrijs is langer. Een gecombineerde rollenset kan verschillende specificaties koudgevormd staal produceren, met materiaalbesparingen van 15% tot 30% in vergelijking met stempelen.
3. Energiebesparing en milieubescherming: Koud buigen verbruikt minder energie en elimineert de behoefte aan aanzienlijke energiebronnen, wat het milieu ten goede komt.
4. Bijna-netvorming: Het maakt de integratie van voorpons-, snij-, las-, draad- en klinkprocessen online mogelijk, waardoor het product bijna netvormig wordt. Het eindproduct kan worden gebruikt als mechanische onderdelen zonder verdere verwerking of met minimaal extra werk.

3. Toepassingen van Koud Buigen Gevormde Gegolfde Stalen Buizen in Diverse Industrieën

(1) Toepassingen voor sponsstad

In de sponsstadbouw:

• Koud gebogen stalen golfpijpen kunnen de primaire leidingen zijn voor regenwateropvangsystemen, waarbij oppervlakte regenwater van stedelijke daken en wegen wordt verzameld en naar zuidelijke waterzuiveringsinstallaties wordt geleid voor verwerking en gebruik (zie Afbeelding 5).
• Ze kunnen fungeren als onderdelen voor infiltratiesystemen voor regenwater, zoals infiltratieputten of greppels, waardoor regenwater ondergronds wordt geleid, het grondwaterpeil stijgt en waterschaarste wordt verlicht (zie Figuur 6).
• Deze buizen kunnen worden gebruikt bij de aanleg van ecologische corridors en groene systemen, zoals ecologische beschermingsgebieden en wetlandparken, die zowel ecologisch herstel als landschappelijke schoonheid bieden.
• Ze kunnen dienen als integrale onderdelen voor de infrastructuur van sponssteden, zoals sponsplein of sponsweg, waardoor de doorlaatbaarheid van de stad wordt verbeterd en het risico op overstromingen in de stad wordt verkleind.

Vergeleken met gietijzeren en betonnen buizen hebben koud gebogen stalen buizen een lagere materiaalkost, hoge sterkte, lichtgewicht constructie, uitstekende corrosiebestendigheid, eenvoudige installatie en een langere levensduur.

Voor kortere buizen of scenario's waarbij buigen niet nodig is, zijn stalen buizen met hele ribbels geschikter vanwege hun hogere sterkte en betere afdichtingsmogelijkheden.

Voor leidingsystemen die gebogen moeten worden, zijn stalen segmentbuizen echter praktischer omdat ze gecombineerd kunnen worden tot buizen van verschillende lengtes en hoeken, wat meer flexibiliteit biedt.

Voor specifieke situaties, zoals de productie van pijpen op locatie, zijn stalen spiraalbuizen het meest geschikt, omdat ze op locatie in verschillende lengtes en hoeken kunnen worden gemaakt, waardoor ze het meest flexibel zijn.

(2) Toepassing in tunnels voor ondergrondse nutsvoorzieningen

Bij ondergrondse tunnelprojecten voor nutsvoorzieningen (Afbeelding 7) worden koudgevormde stalen golfbuizen gebruikt voor drainagesystemen als afwateringsgoten en -buizen.

Ze dienen ook als ventilatiekanalen in ventilatiesystemen en zorgen voor luchtcirculatie en de afvoer van schadelijke gassen.

Deze buizen worden gebruikt in de brandbeveiligingssystemen van ondergrondse tunnels voor nutsvoorzieningen en maken integraal deel uit van kabelbeschermingssystemen, die in verschillende vormen en afmetingen worden gemaakt als kabelbeschermingsbuizen.

Stalen gegolfde buizen zijn over het algemeen geschikter voor buizen met een kleine diameter en transmissie over korte afstanden dan hoofdtunnels van gewapend beton.

Ze bieden een uitstekende flexibiliteit en afdichting en passen zich aan veranderingen in de grond en bochten van pijpleidingen aan. Bovendien zijn de fabricage- en installatiekosten van stalen gegolfde buizen relatief lager, waardoor de projectkosten lager uitvallen.

Ze zijn ook gemakkelijk te vervoeren, snel te installeren en hebben een hoge constructieprecisie.

Bij duikerprojecten kunnen koudgevormde stalen golfbuizen worden gebruikt voor drainage, ventilatie, ondersteuningssystemen (om verschillende vormen en maten bogen en zijwandconstructies te maken) en beschermende systemen (om duikerconstructies te beschermen tegen water en erosie van sedimenten, zoals te zien is in Afbeelding 8).

Gegolfde stalen buizen die worden gebruikt in duikers zijn uitstekend bestand tegen trillingen en waterdicht.

Vergeleken met betonnen duikers hebben stalen golfpijpen een langere levensduur (meer dan 100 jaar), kortere constructiecycli, zijn ze minder uitdagend om te bouwen, kosten ze minder, hebben ze een hoge weerstand tegen vervorming en lage onderhoudskosten na voltooiing.

De aanwezigheid van axiale golf helpt spanning en rek te verdelen langs axiale en radiale richtingen, waardoor spanningsconcentraties beter worden verspreid.

Vooral in koude gebieden met permafrost, zachte grond, expansieve grond en löss zijn de economische voordelen aanzienlijk. Gegolfde stalen duikers voorkomen verplaatsing van verwarmingsleidingen.

Roestverwijdering van deze verwarmingsbuizen garandeert dus de levensduur van de gegolfde duikers. Roestverwijderingsmethoden omvatten technische roestverwijdering, mechanische roestverwijdering en chemische roestverwijdering.

De ervaring leert dat het gebruik van stalen duikers in plaats van gewapend beton voor de bouw van duikers ongeëvenaarde voordelen biedt op het gebied van bouwcycli, kosten, milieubescherming en nog veel meer.

Het gebruik van metalen gegolfde duikers verbetert het wegcomfort en de veiligheid aanzienlijk, omdat het "springende auto"-fenomeen in wegduikers wordt voorkomen en vorstschade in koude gebieden wordt aangepakt.

(3) Toepassing in waterbesparende landbouw

Waterbehoud in de landbouw is een cruciaal onderdeel van de landbouwproductie en omvat de ontwikkeling, het gebruik en het beheer van waterbronnen.

Koudgevormde stalen golfbuizen hebben uitgebreide toepassingen in de waterconservering in de agrarische bouw, waaronder:

1) Irrigatiekanalen: Stalen golfpijpen zijn de belangrijkste onderdelen van irrigatiekanalen die water van reservoirs en rivieren naar landbouwgrond leiden om de gewassen van water te voorzien.

2) Afvoersystemen: Deze buizen dienen als primaire leidingen in drainagesystemen voor landbouwgrond (Afbeelding 9), ze voeren overtollig water af naar rivieren en reservoirs en voorkomen wateroverlast op landbouwgrond.

3) Reservoirs en opslagvijvers: Stalen golfbuizen worden gebruikt bij de aanleg van reservoirs en opslagvijvers, om een consistente watertoevoer te garanderen (Afbeelding 10). Door hun hoge sterkte en lichte gewicht hebben ze een lange levensduur en lage onderhoudskosten.

4) Waterbesparende irrigatie: Stalen buizen worden gebruikt voor druppel- en sproei-irrigatie, waardoor het waterverbruik toeneemt en hulpbronnen worden bespaard.

5) Projecten voor bodem- en waterbehoud: Deze buizen spelen een rol in projecten zoals dammen tegen afschuiving, ophogingen, het voorkomen van bodemerosie en het beschermen van het landbouwmilieu.

6) Aquacultuur: Stalen golfbuizen kunnen worden gebruikt in aquacultuurconstructies, zoals visvijvers en garnalenvijvers, voor een consistente watertoevoer en een betere kweekomgeving.

7) Onderhoud van agrarische watervoorzieningen: Deze leidingen zijn essentieel voor het onderhoud van watervoorzieningen in de landbouw, zoals het uitbaggeren van rivieren en het vrijmaken van slib uit kanalen, waardoor de normale werking van watervoorzieningen in de landbouw wordt gegarandeerd.

8) Monitoring en beheer van waterbronnen: Stalen golfbuizen kunnen worden gebruikt voor de bouw van systemen voor de bewaking en het beheer van waterbronnen, zoals meetstations voor het waterpeil en meetstations voor de waterkwaliteit, die nauwkeurige gegevens over waterbronnen leveren om de beleidsvorming in de landbouw voor waterbehoud te sturen.

Bij water- en landbouwtoepassingen hangt het type koudgevormde stalen gegolfde buis dat je kiest voornamelijk af van de volgende factoren:

1. Gebruiksomstandigheden en de vloeistof die wordt getransporteerd: Voor het transport van helder water of vloeistoffen met minimale zwevende deeltjes wordt meestal gekozen voor gesegmenteerde stalen golfbuizen of stalen golfbuizen met een volledige lengte. Om vloeistoffen met een grotere hoeveelheid zwevende deeltjes te transporteren, om verstopping te voorkomen, moeten stalen spiraalbuizen worden gekozen.
2. Installatievoorwaarden pijpleiding: Als de ruimte in de pijpleiding beperkt is en er veel bochten nodig zijn, moet worden gekozen voor kleinere gesegmenteerde stalen golfbuizen die beter manoeuvreerbaar zijn. Als er voldoende ruimte is en de leiding relatief recht is, kunnen grotere en voordeligere stalen golfbuizen worden gebruikt.
3. Economische overwegingen: Over het algemeen is de kostenhiërarchie gesegmenteerde stalen golfbuizen < stalen golfbuizen met volledige lengte < stalen golfbuizen met spiraal. Voor projecten met hoge economische beperkingen moeten dus eerst gesegmenteerde stalen buizen of stalen buizen met een volledige lengte worden overwogen.
4. Technische vereisten: De technische complexiteit en de kosten zijn lager voor gesegmenteerde stalen buizen en stalen buizen met een volledige lengte dan voor stalen buizen met een spiraal. Vanuit technisch oogpunt zijn gesegmenteerde stalen buizen en stalen buizen met een volledige lengte dus beter haalbaar.

(4) Toepassingen in kolenmijntunnels

In mijnbouwtunnels liggen de voordelen van stalen gegolfde buizen in hun sterkte, flexibiliteit en corrosiebestendigheid. De omgeving in kolenmijntunnels is ruw en beperkt in ruimte, waardoor pijpleidingmaterialen van hoge kwaliteit vereist zijn.

Koudgevormde stalen gegolfde buizen voldoen perfect aan deze eisen. Hun sterkte kan 3-5 keer groter zijn dan die van gewone stalen buizen, waardoor ze bestand zijn tegen hoge drukken en zware belastingen die vaak voorkomen in kolenmijntunnels.

Bovendien hebben koudgevormde stalen gegolfde buizen een uitstekende trillingsbestendigheid en anticorrosie-eigenschappen, waardoor ze geschikt zijn voor gebieden met complexe geologische omstandigheden en frequente natuurrampen, en de veilige werking van kolenmijntunnels garanderen.

Bovendien zijn de installatie- en onderhoudskosten voor deze buizen lager, waardoor de operationele kosten voor kolenmijntunnels effectief worden verlaagd.

Daarom hebben koudgevormde stalen gegolfde buizen een enorm marktpotentieel in mijnbouwtunneltoepassingen.

Voor hun toepassing in kolenmijntunnels hangt de keuze van stalen gegolfde buizen af van de volgende factoren:

De media die meestal getransporteerd worden in kolenmijntunnels zijn perslucht en water, met weinig vaste zwevende deeltjes. Bovendien zijn mijngangen smal met veel bochten in de pijpleidingen.

Zo zijn gesegmenteerde stalen golfbuizen door hun kleinere afmetingen en betere manoeuvreerbaarheid beter geschikt voor installatie in krappe ruimtes met veel bochten.

Stalen golfbuizen met een volledige lengte en stalen spiraalbuizen zijn minder geschikt in deze situaties.

Concluderend kan worden gesteld dat gesegmenteerde stalen gegolfde buizen de beste keuze zijn voor toepassingen in kolenmijntunnels.

(5) Toepassingen in bruggen en tunnels

Bij bruggen en tunnelprojecten zijn koudgevormde stalen gegolfde buizen zeer sterk en duurzaam.

Bij brugprojecten worden koudgevormde stalen golfbuizen vaak gebruikt voor dragende constructies van brugpijlers en landhoofden, zoals weergegeven in afbeeldingen 11 en 12.

Gezien de grote overspanning en zware belastingen van snelwegbruggen is er een grote vraag naar de sterkte van constructiemateriaal voor buizen. De sterkte van koudgevormde stalen gegolfde buizen kan 3-5 keer die van gewone stalen buizen zijn, waardoor volledig wordt voldaan aan de eisen van brugconstructies.

Bovendien hebben stalen gegolfde buizen een inherente ductiliteit, waardoor ze dynamische belasting kunnen absorberen, wat de structurele veiligheid ten goede komt.

Bij tunnelprojecten worden koudgevormde stalen golfbuizen vaak gebruikt in ondersteunende structuren, zoals boogconstructies en ankerbouten. Tunnelomgevingen zijn ruw en vereisen een hoge sterkte en duurzaamheid van de gebruikte materialen.

Koudgevormde stalen gegolfde buizen hebben niet alleen een hoge sterkte, maar bieden door oppervlaktebehandelingen ook een uitstekende weerstand tegen corrosie, waardoor structurele veiligheid op lange termijn gegarandeerd is.

Bovendien zijn ze door hun lichte gewicht gemakkelijk te vervoeren en te installeren, vooral in kleine ruimtes zoals tunnels.

(6) Toepassingen in de wegenbouw

Op dit moment, met de versnelde aanleg van snelwegen over de hele wereld, vragen tienduizenden kilometers aan snelwegen om enorme hoeveelheden structureel veilige materialen. Deze vraag heeft de weg vrijgemaakt voor de toepassing van koudgevormde stalen golfbuizen.

De keuze voor koudgevormde stalen gegolfde buizen voor snelwegtoepassingen is voornamelijk gebaseerd op de volgende overwegingen:

• Voor grotere belastingseisen is het aan te raden om stalen golfbuizen met een volledige lengte of stalen spiraalbuizen te kiezen. Deze types hebben dikkere wanden, waardoor ze beter bestand zijn tegen axiale en radiale druk.
• Voor lagere draagbehoeften kunnen gesegmenteerde stalen golfpijpen volstaan en ze zijn kosteneffectiever.
• Voor grotere diameters hebben stalen buizen met een volledige lengte en spiraalbuizen vanwege productiebeperkingen bepaalde beperkingen. In dergelijke gevallen zijn gesegmenteerde stalen golfbuizen de enige keuze. Als de diameter binnen een bepaald bereik valt, kan elke soort staal Golfpijp kan aan de vereiste voldoen.

Samengevat vereist de selectie van stalen golfbuizen voor snelwegtoepassingen een grondige beoordeling op basis van de specifieke kenmerken van het project.

Over het algemeen zijn gesegmenteerde stalen golfbuizen ideaal voor kleinere diameters en minder belastbare eisen. Voor grotere diameters of hogere eisen aan de belasting zijn stalen gegolfde buizen met een volledige lengte of spiraalbuizen geschikter.

4. Bestaande uitdagingen

Hoewel koudvervormingstechnologie veel gebruikt wordt in de stalen golfpijpindustrie, heeft het nog steeds te maken met bepaalde uitdagingen en moeilijkheden.

1. Productgeometrie is moeilijk te controleren. Koud vormen is een continue verwerkingstechniek en de vervormingen die optreden tijdens het proces zijn moeilijk precies te controleren en te voorspellen. Dit maakt een strikte controle over de geometrische afmetingen en vorm van het product moeilijk, waardoor de toepassing beperkt is op gebieden die hoge precisie en strikte toleranties vereisen.
2. Er is ruimte om de productie-efficiëntie te verbeteren. De huidige koudvervormingsapparatuur en -technieken hebben nog geen efficiënte, volledig geautomatiseerde productie op grote schaal gerealiseerd. Zowel de productie-efficiëntie als de technologische niveaus kunnen nog worden verbeterd.