Hegesztett és varrat nélküli csövek hajlítása - Van különbség?

Amikor egy cső vagy zártszelvény meghatározott ívre hajlik, a külső ív húzás, a belső ív nyomás alatt áll, a kettő között pedig fut a semleges szál, ahol a hosszváltozás a legkisebb. Ez az egyszerű fizika dönti el, mi történik a falvastagsággal, mekkora lesz az oválitás, és végső soron megfelel-e a darab a rajzi és üzemeltetési követelményeknek. A gyakorlati kérdés így szól: ugyanúgy viselkedik-e a hegesztett (varratos) és a varrat nélküli cső a hajlítás során, és ha nem, mikor, miért, hogyan tér el a viselkedésük?

Az alábbi, több mint 1500 szavas, részletes útmutató lépésről lépésre végigveszi a két csőtípus hajlíthatóságának különbségeit, a tipikus hibaforrásokat, a technológiaválasztást (hideg, meleg, indukciós), a szükséges beállításokat és a minőségbiztosítási szempontokat. A cél: olyan gyakorlati tudás átadása, amely már a tervezőasztalon és a műszaki előkészítésben megelőzi a selejtet, és a gyártásban stabilan ismételhető eredményt ad.

1) Anyagszerkezet és kiinduló különbségek

Varrat nélküli cső esetén a szerkezet folytonos; nincs hegesztési varrat és hőhatásövezet (HAZ). Ez általában kedvező kis hajlítási sugaraknál és nagy igénybevételnél, mert a külső ív húzott oldala nem fut át eltérő szerkezetű zónán.

Hegesztett cső (ERW, SAW/LSAW, spirálvarratos stb.) gyártásakor viszont a hosszvarrat környezetében a mikrostruktúra és a mechanikai tulajdonságok eltérhetnek az alapanyagtól. A varrat és a HAZ a hajlítás során külön „viselkedhet”, ezért fontos a varrat orientációja (húzott vagy nyomott oldalra esik-e), a varratminőség (belső megerősítés, peremlépcső), valamint az, hogy a cső belseje mennyire sima – ez mandrel használatakor kritikus.

Mit jelent ez a gyakorlatban?
– Az azonos D/t (külső átmérő / falvastagság) és R/D (hajlítási sugár / átmérő) mellett a varrat nélküli cső általában nagyobb biztonsággal hozhat kisméretű sugarat.
– A hegesztett cső viszont megfelelő varratminőség, gondos orientáció és jó szerszámkészlet mellett hibamentesen hajlítható, különösen közepes vagy nagyobb sugaraknál. A kulcs a technológiai fegyelem.

2) Hajlíthatóság tényezői: nem csak a csőtípus számít

A hajlíthatóságot elsődlegesen a geometria és az anyagminőség határozza meg. A cső D/t aránya (vékonyfalúság) és a kért R/D (sugár) együtt írják le, mennyire terhelő a hajlítás.

● Magas D/t (vékony fal) + kicsi R/D → nő a falvékonyodás és oválitás kockázata, belső oldalon a ráncosodás veszélye.

● Alacsonyabb D/t (vastagabb fal) ugyanazon R/D mellett stabilabb, de nagy hajlítóerőket igényel.

● Anyagminőség: nagy szilárdságú acélok hajlításakor hamarabb jelennek meg hajszálrepedések a húzott oldalon; a duktilisabb anyagok többet „tűrnek”.

A cső varrata ezt a képet leginkább közvetetten módosítja: ha a varrat a húzott oldalra esik, lokálisan gyengébb lehet a nyúlás; ha a belső megerősítés nagy, az akadályozhatja a mandrel munkáját, növelve a ráncosodás esélyét.

3) Varrat orientáció – az egyik legfontosabb döntés hegesztett csőnél

Hegesztett csövet szinte mindig jelölni kell a varrat vonalán, és ezt a jelölést végig kell vezetni a daraboláson, előkészítésen, befogáson.

Általános irányelv:

● Kerüljük, hogy a varrat a hajlítás húzott oldalára kerüljön (külső ív).

● Biztonságosabb, ha a varrat a nyomott oldalon vagy a semleges szál környékén fut (technológiától függően).

● Több síkú (3D) hajlítás esetén a varrat elcsavarodása külön kockázat – a befogási és elforgatási referenciajelek létfontosságúak.

Rozsdamentes csöveknél esztétikai okból is kritikus a varrat helye: a belső (tükör) felület karcolódását és a külső elszíneződéseket minimalizálni kell.

4) Hideg, meleg és indukciós csőhajlítás – hogyan hat a csőtípusokra?

Hideg hajlítás

Hideg állapotban a hajlítás munkakeményedést és rugózást okoz. Előnye, hogy nincs hő okozta elszíneződés, általában gyors, és jól automatizálható. Varrat nélküli csövek kis-közepes sugaraknál kiválóan hajlíthatók. Hegesztett csövek is gond nélkül kezelhetők, ha a varratminőség jó, a belső felület sima, és használunk mandrelt + wiper betétet.

Tipikus beállítások: megfelelő clamp/pressure/wiper geometria, mandrel pozíció tizedmilliméter pontossággal, kalibrált kenés (se túl sok, se túl kevés), a szerszámsugár és a kompenzáció (rugózás) pontos beállítása.

Meleg hajlítás

A melegítés csökkenti az alakítási ellenállást, mérsékli a rugózást, és szűkebb sugarakat tesz lehetővé nagy átmérőknél és vastag falnál is. Cserébe megjelenik a hőhatásövezet (HAZ). Varrat nélküli csőnél a HAZ csak a hajlítási zónában jön létre; hegesztett csőnél a varrat környezetében eleve van HAZ, így hőkezelt, „összetettebb” zóna alakul ki – ez fokozott minőségellenőrzést igényel.

Indukciós hajlítás

A meleg hajlítás precíziós változata: a hő lokális, mozgó zónában jut be, a sugárpontosság kiváló, a falvékonyodás és oválitás pedig jól kordában tartható akár 1–1,5D sugaraknál is. Varrat nélküli csőnél ez adja a legnagyobb szabadságot extrém geometriáknál. Hegesztett csöveknél az indukciós hajlítás teljesen életképes, feltéve hogy a varrat minősége megfelelő, a varratot jól orientáljuk, és utólag elvégezzük a szükséges hőkezelést és vizsgálatokat.

5) Minimális sugár, falvékonyodás, oválitás – mit várhatunk?

A minimális hajlítási sugár nem egyetlen „kőtáblába vésett” szám, hanem az anyag, a D/t, a csőtípus, a technológia és a szerszámkészlet függvénye.

● Varrat nélküli cső: általában kisebb R/D is elérhető azonos körülmények között, különösen hideg hajlításnál mandrel-lel.

● Hegesztett cső: a varrat miatt konzervatívabb minimális R-rel számolunk, vagy meleg/indukciós technológiát választunk, ha a geometriát szűkíteni kell.

A falvékonyodás alapvetően a külső ív nyúlásának eredménye, ezért főként a D/t és R/D határozza meg. A varrat jelenléte közvetett tényező: ha a varrat a húzott oldalon fut, nőhet a repedőképződés kockázata. Az oválitást szerszámgeometriával, belső támasztással és technológiai paraméterekkel lehet limitálni; vékonyfalú csöveknél már közepes sugaraknál is szükséges a belső mag.

6) A belső varratmegerősítés szerepe – „apróság”, ami mindent visz

Hegesztett csöveknél gyakori hiba, hogy a belső varratmegerősítés (bead) nem került síkba. Hideg hajlításkor a mandrel erre felül „ráülhet”, hosszanti barázdát húzhat, vagy pontszerű túlterhelésekkel ráncosodást indíthat a belső íven. Megoldás: a belső hegesztési gyök köszörülése/kalibrálása, illetve a mandrel-geometria és pozíció finomhangolása. Ha ez nem megoldható, gyakran meleg/indukciós eljárásra kell váltani, ahol kisebb a belső mechanikus megtámasztás igénye.

7) Munkakeményedés és HAZ – mikor kell hőkezelés?

Hideg hajlítás után a darab a hajlítási zónában keményebb, ridegebb lehet (munkakeményedés). Ha a darab később dinamikus terhelést kap (rezgés, lüktető nyomás), ez kifáradási kockázatot jelenthet – ilyenkor feszültségcsökkentő hőkezelés lehet indokolt, különösen nagy falvastagságnál vagy igényes anyagminőségnél.

Meleg/indukciós hajlítás a HAZ miatt igényelhet normalizálást vagy feszültségcsökkentést, ezt technológiai lapon érdemes előre rögzíteni. Hegesztett csőnél a varrat-HAZ és a hajlítási HAZ összeadódik – a megfelelő hőkezelés és vizsgálat ezért itt még fontosabb.

8) Rozsdamentes és színesfém csövek – külön fegyelem

Rozsdamentes acélok esetén a felületmegőrzés elsődleges. Hideg hajlításkor gondoskodni kell karcmentes befogóról, megfelelő kenésről. Meleg/indukciós eljárásnál hőszínek jelennek meg, amiket utólag savpasztázással és passziválással célszerű eltávolítani, hogy a korrózióállóság helyreálljon. A varrat orientációja és minősége itt is kritikus.

Alumínium és rézötvözetek általában jól hajlíthatók, de ötvözetfüggő a minimális sugár. A varrat nélküli kivitel előnye itt is a szerkezeti homogenitás; hegesztett kivitel esetén fokozott figyelmet igényel a varrat belső simasága és a megfelelő mandrel-választás.

9) Tipikus hibák és megelőzésük – csőtípustól függetlenül

1. Repedés a külső íven – túl kicsi R, túl nagy D/t, nem megfelelő anyag, varrat a húzott oldalon.
   Megelőzés: konzervatív R kiválasztása, varrat orientáció, meleg/indukciós technológia, próbahajlítás.

2. Ráncosodás a belső íven – hiányzó wiper, rossz pressure die előtolás, nem megfelelő mandrel.
   Megelőzés: komplett szerszámkészlet, helyes beállítások, kenés kalibrálása.

3. Oválitás és falvékonyodás – magas D/t, kicsi R/D, hibás befogás.
   Megelőzés: belső támasztás, megfelelő szerszámsugár, technológiai paraméterek finomhangolása.

4. Varratbarázda és belső sérülés (hegesztett cső) – kiálló belső varrat.
   Megelőzés: belső varrat síkba hozása, mandrel geometria igazítása, szükség esetén eljárásváltás.

5. Geometriai elcsavarodás több síkú íveknél – hiányzó referenciajelek, pontatlan előzetes darabolás.
   Megelőzés: precíz jelölés, CNC darabolás, műveletsorrend megtervezése (előbb az „enyhébb”, majd a kritikus ívek).

10) Mérés és dokumentáció – máshogy nincs stabil minőség

Akár hegesztett, akár varrat nélküli csőről van szó, a mérhetőség és a visszakereshetőség teszi iparivá a folyamatot.

Mit mérjünk?

● Ívsugár és szög – sablonnal vagy 3D-szkennerrel.

● Oválitás – nagy és kis átmérő különbsége százalékosan.

● Falvastagság-változás – kontakt vagy ultrahangos mérés, különösen nyomástartó daraboknál.

● Felületi hibák – repedés, gyűrődés, horzsolás.

● Varrat ellenőrzése (hegesztett cső) – szükség szerint roncsolásmentes vizsgálatok.

Dokumentáció: technológiai lap (szerszámok, beállítások, hőprofil), próbadarab jegyzőkönyv (eltérések, korrekciók), végellenőrzési jegyzőkönyv, azonosítók és lot-adatok. Ezek nem adminisztrációs terhek: későbbi reklamációknál aranyat érnek.

11) Költség, átfutás és selejtkockázat – realista nézőpont

A varrat nélküli cső általában drágább alapanyag, de bizonyos, szűk sugarú vagy nagy igénybevételű projekteknél alacsonyabb selejtkockázatot adhat. Hegesztett csővel költséghatékony lehet a kiindulás, de több folyamatfegyelmet (varrat orientáció, belső varrat kezelése, kiegészítő vizsgálatok) igényelhet, különösen kis R/D és magas D/t mellett.

Gyártástechnológiában a hideg hajlítás gyors átállást és jó sorozatelőnyt kínál; meleg/indukciós eljárásokkal szélsőséges geometriák is stabilan hozhatók. A tényleges költség nemcsak a darabgyártásból, hanem a selejtarányból, újragyártásokból, utólagos hőkezelésekből és a logisztikából áll össze – ezt érdemes a tervezési fázisban táblázatosan végiggondolni.

12) Döntési mátrix – mikor melyik cső és technológia a jobb választás?

Ha a sugár kicsi (R/D ≤ ~1,5) és a D/t magas:
– Elsőként vizsgáljuk a varrat nélküli csövet; ha hegesztett cső az alap, akkor indukciós vagy meleg hajlítás + szigorú varratorientáció és utóvizsgálatok.

Ha közepes a sugár (R/D ~2–3) és a D/t közepes:
– Mindkét csőtípussal jó eséllyel hideg hajlítás; hegesztett csőnél mandrel + wiper kötelező, varrat a nyomott/semleges oldalra.

Ha nagy átmérő, vastag fal, szűk sugár:
– Indukciós hajlítás a legkontrolláltabb; varrat nélküli és hegesztett cső is szóba jöhet, de utóbbi esetben fókusz a varratzónán és a hőkezelésen.

Ha esztétikai felület elsődleges (pl. látszó rozsdamentes):
– Hideg hajlítás előnyben; hegesztett csőnél a varrat helyét és a befogók felületét külön felkészítés szolgálja.

13) Gyakorlati példák – tanulságok röviden

● U-csövek hőcserélőbe, szűk tűrések: varrat nélküli cső + hideg hajlítás mandrel-lel, gondos K-faktor és hosszkompenzáció; periodikus falvastagság-ellenőrzés.

● Nagy DN fővezeték, 1,5D körüli ív: hegesztett vagy varrat nélküli cső is mehet, de technológia: indukciós; hegesztett csőnél varrat a nyomott/semleges oldalra, hőkezelés és NDT.

● Rozsdamentes dekorcső látványos ívekkel: hideg, CNC 3D hajlítás, karcmentes befogók, kifogástalan kenés; hegesztett cső esetén a varrat láthatóságát és elhelyezését előre tisztázni kell.

14) Műszaki előkészítés ellenőrzőlista (hegesztett vs. varrat nélküli)

1. Kiinduló adatok: anyagminőség, D/t, kívánt R/D, hajlításszög(ek), felületigény, üzemeltetési körülmények.

2. Csőtípus döntés: varrat nélküli előny kis R/D-nél; hegesztett esetén varratminőség és belső simaság ellenőrzése.

3. Varrat orientáció (hegesztett): jelölés a teljes folyamaton át; hajlításkor ne essen a húzott oldalra.

4. Szerszámkészlet: clamp/pressure/wiper/mandrel specifikáció, szerszámsugár egyeztetése a kért R-hez.

5. Kenési terv: típus, felhordás, tisztítási protokoll; rozsdamentesnél külön eljárás.

6. Technológiaválasztás: hideg vs. meleg/indukciós a geometriából és csőtípusból levezetve.

7. Próbahajlítás: 1:1 minta, rugózás és oválitás mérése, beállítások finomítása.

8. Hőkezelés: szükség esetén hőprofil és utókezelés rögzítése (különösen indukciós/meleg és hegesztett cső kombinációjánál).

9. Mérési terv: sugár, szög, oválitás, falvastagság; hegesztett csőnél célzott varratvizsgálat.

10. Végellenőrzés és dokumentáció: jegyzőkönyvek, visszakereshetőség, tűrések hitelesítése.
    
    

15) Tévhitek helyretétele

„Hegesztett csövet nem lehet szűkre hajlítani.”
– Lehet, de nem mindegy hogyan: varrat orientáció, belső varratmegoldás, szerszámkészlet és gyakran indukciós/meleg eljárás szükséges.

„A varrat nélküli mindig gond nélkül hajlik.”
– Jobban tűri a kis sugarat, de a D/t és az R/D fizikája rá is érvényes: rossz szerszám vagy kenés mellett ugyanúgy jelentkezhet falvékonyodás, oválitás, ránc.

„Indukcióval minden megoldható utómunka nélkül.”
– Az indukció pontosságot ad, de a HAZ és – anyagtól függően – a felülettisztítás/hőkezelés kérdése nem kerülhető meg.

Összegzés – van különbség? Igen, és érdemes okosan kihasználni

Igen, van különbség a hegesztett és a varrat nélküli csövek hajlíthatósága között, de a kép árnyalt:

● Varrat nélküli cső: homogénebb szerkezet, jellemzően kisebb minimális sugár, kevesebb „rejtett” kockázat kis R/D mellett – különösen hideg, mandrel-es hajlításkor.

● Hegesztett cső: megfelelő varratminőség, helyes orientáció, sima belső felület és fegyelmezett technológia mellett ugyanúgy hozhatja a rajzot; szélsőséges geometriáknál gyakran indukciós/meleg eljárás adja a megbízható, ismételhető eredményt.

A végső döntést mindig a geometria (R/D, D/t), az anyagminőség, a felület- és üzemeltetési követelmények, valamint a minőségbiztosítási protokoll határozza meg. Ha ezeket az elemeket a tervezés és az előkészítés során rendszerszinten kezeljük – próbahajlítással, dokumentált beállításokkal és mérési tervvel –, akkor a csőtípus választása nem kockázat, hanem tudatos eszköz lesz a stabil, költséghatékony és szabályozott minőségű gyártás szolgálatában.