Unterpulvergeschweißte StahlrohreAls wichtiges Produkt im modernen industriellen Rohrleitungsbau demonstrieren Stahlrohre die enge Verzahnung von Materialwissenschaft und Schweißtechnik durch ihre vielfältigen Fertigungsprozesse und Anwendungsszenarien. Besonders hervorzuheben sind doppelseitig unterpulvergeschweißte Stahlrohre mit gerader Naht, die aufgrund ihrer einzigartigen Struktureigenschaften und technologischen Vorteile eine unverzichtbare Rolle in Fernleitungen und Gebäudekonstruktionen einnehmen. Der Fertigungsprozess dieser Stahlrohre vereint automatisierte Schweißtechnik und präzise Umformverfahren. Durch das doppelseitige Unterpulverschweißen werden eine hohe Festigkeit und Dichtigkeit der Schweißnaht erreicht, was sie zu einem Schlüsselmaterial für die sichere Energieübertragung macht.
Zunächst eine Analyse der Kernprozesse bei der Herstellung von doppelseitig unterpulvergeschweißten, geraden Naht-Stahlrohren.
Die Herstellung von doppelseitig unterpulvergeschweißten Stahlrohren mit gerader Naht beginnt mit der präzisen Bearbeitung hochwertiger warmgewalzter Stahlplatten. Zunächst wird die Stahlplatte auf einer Fräsmaschine auf die erforderliche Breite gebracht und anschließend auf einer JCOE-Formmaschine in mehreren aufeinanderfolgenden Pressvorgängen zu einem offenen Rohrrohling geformt. Im Kernschweißprozess kommt das doppelseitige Unterpulverschweißverfahren zum Einsatz: Zuerst wird eine Vorschweißnaht an die Innenwand des Rohrrohlings geschweißt, dann wird die Hauptschweißnaht durch Unterpulverschweißen an der Außenwand fertiggestellt und schließlich eine zusätzliche Schweißnaht an der Innenwand angebracht. Dieses schichtweise Schweißverfahren ermöglicht einen Schweißdurchbruch von über 70 % der Blechdicke und verbessert so die Festigkeit der Verbindung deutlich. Beim Schweißen schmilzt der Lichtbogen unter der Flussmittelschicht das Metall bei einer hohen Temperatur von 1600 °C und bildet eine schützende Schlackenschicht, die effektiv Luft abschirmt und so Poren und Schlackeneinschlüsse verhindert.
Im Vergleich zu herkömmlichen Stahlrohren mit gerader Naht erzeugt das beidseitige Unterpulverschweißen eine feine, nadelförmige Ferritstruktur im Schweißbereich, wodurch die Schlagzähigkeit um über 30 % erhöht wird. Online-Ultraschallprüfung und Röntgeninspektion gewährleisten, dass die Schweißnahtqualität internationalen Standards wie API 5L oder GB/T 9711 entspricht. Typische Produkte, wie beispielsweise Stahlrohre der Güteklasse X80, weisen eine Streckgrenze von bis zu 555 MPa auf und halten Transportdrücken von über 15 MPa stand. Sie werden häufig in nationalen Pipelineprojekten wie der West-Ost-Gaspipeline eingesetzt.
Zweitens ein technischer und wirtschaftlicher Vergleich mit spiralgeschweißten Stahlrohren.
Obwohl doppelseitig unterpulvergeschweißte, spiralgeschweißte Stahlrohre (z. B. aus Stahl der Güte L485M nach GB/T 9711) Vorteile in der Serienfertigung und bei großen Durchmessern bieten, sind geradnahtgeschweißte Stahlrohre hinsichtlich Druckfestigkeit und Maßgenauigkeit überlegen. Da die Schweißnaht spiralförmig angeordnet ist, kann die Umfangsspannungsverteilung unter Hochdruckbedingungen zu Schwachstellen führen. Die Längsnaht geradnahtgeschweißter Stahlrohre hingegen wird in Richtung der Hauptspannung beansprucht, und der Berstdruck ist üblicherweise 10–15 % höher. Vergleichstests in einem Ölpipelineprojekt zeigten, dass die Dauerfestigkeit geradnahtgeschweißter Stahlrohre gleicher Spezifikation 2 Millionen Lastwechsel erreichte – etwa 1,5-mal höher als die von spiralgeschweißten Stahlrohren. Aus produktionskostentechnischer Sicht kann die Materialausnutzung bei geradnahtgeschweißten Stahlrohren mit einem Durchmesser von weniger als 1420 mm bis zu 96 % betragen, während bei spiralgeschweißten Stahlrohren aufgrund der begrenzten Blechbreite ein Materialverlust von ca. 5 % entsteht. Im Bereich ultragroßer Durchmesser (ab 3000 mm) benötigen spiralgeformte Stahlrohre keine speziell angefertigten, extrabreiten Stahlplatten, wodurch ihre wirtschaftlichen Vorteile deutlich werden. Es ist anzumerken, dass geradnahtgeformte Stahlrohre sich leichter mit Durchmesseraufweitungsprozessen automatisieren lassen. Die mechanische Aufweitung ermöglicht die Kontrolle von Rundheitsabweichungen auf unter 0,5 %D, was für die Genauigkeit der Rohrverbindungen entscheidend ist.
Drittens, innovative Prozesse und spezielle Anwendungsszenarien.
Die Technologie für geradnahtgeschweißte, unterpulvergeschweißte Rohre hat in den letzten Jahren kontinuierliche Fortschritte erzielt: Im Unterwasserpipelineprojekt im Südchinesischen Meer erreichten geradnahtgeschweißte Stahlrohre der Güteklasse X65 mit einer zweilagigen FBE+PP-Korrosionsschutzbeschichtung und dem Zusatz von 0,06 % Niob als Mikrolegierungselement eine Schlagenergie von über 220 J bei -40 °C. Im Polarpipelinebau konnte die Wandstärke von Stahlrohren der Güteklasse X100, hergestellt im TMCP-Verfahren (Thermomechanical Control Process), um 15 % reduziert werden, bei gleichzeitig hervorragender Rissbeständigkeit.
Spezielle Anwendungsbereiche wie Rohrleitungen in Kernkraftwerken erfordern die Einhaltung der Leistungsindikatoren in Z-Richtung gemäß RCC-M-Norm. Die geradnahtgefertigten Stahlrohre eines Containments in einem Kernkraftwerk, die aus speziell entwickelten, schwefelarmen und phosphorarmen Stahlblechen (S ≤ 0,002 %) hergestellt wurden, erreichten in Kombination mit einem mehrlagigen Schmalspaltschweißverfahren eine Querschnittsreduzierung in Dickenrichtung von über 75 %. Im Bereich des Kohleschlammtransports weisen Verbundstahlrohre mit gerader Naht und einer 6 mm dicken Keramikauskleidung eine achtfach höhere Verschleißfestigkeit als herkömmliche Stahlrohre auf und erreichen in einer Kohleaufbereitungsanlage in Shanxi eine Lebensdauer von 15 Jahren.
Viertens: Branchenentwicklungstrends und Herausforderungen.
Mit dem Fortschritt intelligenter Fertigungstechnologien haben führende inländische Unternehmen die Produktion von geradnahtförmigen Stahlrohren vollständig digitalisiert. Das MES-System einer Fabrik kann über 200 Parameter in Echtzeit überwachen, darunter Schweißstrom (Schwankungen innerhalb von ±15 A) und lineare Energie (18–22 kJ/cm), wodurch die Produktqualifizierungsrate auf 99,92 % gesteigert werden konnte. Im Hinblick auf die Rohstoffe ist die Produktion von hochwertigem Rohrleitungsstahl jedoch weiterhin von Importen abhängig; beispielsweise müssen 80 % der Stahlplatten der Güteklasse X90/X100 von anderen Unternehmen bezogen werden.
Umweltauflagen treiben auch technologische Innovationen voran. Der Einsatz einer neuen Generation raucharmer Schweißpulver hat die Staubkonzentration in Schweißwerkstätten von 15 mg/m³ auf 3 mg/m³ reduziert. Angesichts des steigenden Bedarfs an Wasserstoffleitungen wird die Forschung und Entwicklung von wasserstoffbeständigen, geradnahtgeschweißten Stahlrohren künftig im Fokus stehen. Derzeit werden in China Stahlprodukte der Güte L415H mit einem Empfindlichkeitsindex für wasserstoffinduzierte Rissbildung (HIC) von ≤ 2 % erprobt. Im Bereich von Tiefseepipelines mit einer Tiefe von über 1500 Metern stellt die Kontrolle der Schweißeigenspannungen in dickwandigen, geradnahtgeschweißten Stahlrohren (≥ 40 mm) jedoch weiterhin eine Herausforderung dar.
Von Land bis Meer, von konventioneller Energieerzeugung bis hin zu neuen Energieübertragungsformen: Doppelseitig unterpulvergeschweißte Stahlrohre mit gerader Naht beweisen weiterhin ihren zentralen Wert als Lebensader der Industrie. Ihre technologische Weiterentwicklung spiegelt sowohl den Wandel der chinesischen Fertigung von der Skalierung hin zur Qualitätsverbesserung wider als auch die unendlichen Möglichkeiten, die sich durch die Integration neuer Materialien und Verfahren ergeben. Im Kontext der Klimaneutralität wird dieses Rohrleitungsprodukt, das hohe Festigkeit und lange Lebensdauer vereint, zweifellos eine noch wichtigere Rolle beim Umbau der globalen Energieinfrastruktur spielen.
Veröffentlichungsdatum: 18. November 2025