การผลิตท่อและแอปพลิเคชันที่มีผนังหนาขนาดใหญ่ขนาดใหญ่
การผลิตและการประยุกต์
ท่อเหล็กที่มีผนังหนาขนาดใหญ่ขนาดใหญ่เป็นส่วนประกอบสำคัญในอุตสาหกรรมที่ต้องใช้วัสดุที่แข็งแกร่งซึ่งสามารถทนต่อแรงกดดันสูงได้, อุณหภูมิสูงมาก, และความเครียดเชิงกล. ท่อเหล่านี้, โดดเด่นด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกที่เกิน 200 MM และความหนาของผนังมักจะมากกว่า 20 มม, มีความสำคัญในการใช้งานเช่นกระบอกไฮดรอลิกแรงดันสูง, ท่อส่งน้ำมันและก๊าซ, และเครื่องจักรกลหนัก. เอกสารนี้สำรวจกระบวนการผลิตของพวกเขา, คุณสมบัติของวัสดุ, พฤติกรรมเชิงกล, และแอปพลิเคชันที่ใช้งานได้จริง, โดยเน้นมาตรฐานวัสดุระหว่างประเทศ.
1. กระบวนการผลิต
การผลิตท่อเหล็กไร้รอยต่อขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางขนาดใหญ่นั้นเกี่ยวข้องกับเทคนิคที่ซับซ้อนเพื่อให้แน่ใจว่ามีความสมบูรณ์ของโครงสร้างและความแม่นยำมิติ. ด้านล่างคือขั้นตอนสำคัญ:
1.1 การเลือกวัตถุดิบและการเตรียมบิลเล็ต
การผลิตเริ่มต้นด้วยเหล็กแท่งเหล็กคุณภาพสูง, โดยทั่วไปผลิตผ่านเตาอาร์คไฟฟ้า (อีฟ) หรือเตาออกซิเจนขั้นพื้นฐาน (โบฟ) วิธีการ. วัสดุทั่วไป ได้แก่ เหล็กกล้าคาร์บอน (เช่น, ASTM A106 Gr.B, 20#) และเหล็กกล้า (เช่น, 42CrMo, 34CrMo4). Billets ได้รับการตรวจสอบสำหรับองค์ประกอบทางเคมีและข้อบกพร่องภายในโดยใช้เทคนิคเช่นสเปกโตรเมตรีและการทดสอบอัลตราโซนิก.
1.2 เจาะร้อน
บิลเล็ตถูกทำให้ร้อนถึง 1100–1250 ° C ในเตาเผาแบบหมุน, จากนั้นเจาะโดยใช้โรงงานเจาะ Mannesmann เพื่อสร้างเปลือกกลวง. กระบวนการนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าโครงสร้างที่ราบรื่น, มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกทั่วไปตั้งแต่ 100 มม. ถึง 500 มม. และความหนาของผนัง 20-80 มม. สำหรับท่อขนาดใหญ่ขนาดใหญ่.
1.3 กลิ้งหรือรีดร้อน
เปลือกกลวงจะถูกประมวลผลเพิ่มเติมผ่านการกลิ้งร้อน (ใช้โรงงาน Mandrel) หรือการอัดรีดร้อน. การกลิ้งร้อนเหมาะกับเส้นผ่านศูนย์กลางถึง 600 มม, ในขณะที่การอัดรีดเป็นที่ต้องการสำหรับส่วนที่มีผนังหนา (อัตราส่วนความหนาของผนัง/เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก >0.1), นำเสนอความสม่ำเสมอและความแข็งแกร่งที่เหนือกว่า. อุณหภูมิได้รับการบำรุงรักษาสูงกว่า 1,000 ° C เพื่อเพิ่มความเหนียว.
1.4 การตกแต่งเย็น (ไม่จำเป็น)
สำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการความคลาดเคลื่อนที่แม่นยำ (เช่น, ± 0.1 มม.) หรือพื้นผิวเรียบ, มีการใช้ภาพวาดเย็นหรือการกลิ้งเย็น. สิ่งนี้จะเพิ่มความแข็งแรงของผลผลิตผ่านการแข็งตัวของงานและปรับแต่งมิติของท่อ, สำคัญสำหรับถังทรงกระบอกไฮดรอลิก.
1.5 การรักษาความร้อน
การรักษาด้วยความร้อนช่วยเพิ่มคุณสมบัติเชิงกล:
- การทำให้เป็นมาตรฐาน: ให้ความร้อนถึง 850–900 ° C และการระบายความร้อนด้วยอากาศเพื่อบรรเทาความเครียด.
- การดับและการแบ่งเบาบรรเทา: ดับที่ 860 ° C และแบ่งแยกที่ 500–600 ° C (เช่น, สำหรับ 42crmo) เพื่อให้บรรลุความแข็งแรงและความทนทานสูง.
พื้นผิวด้านในอาจได้รับการฝึกฝนให้เสร็จสิ้น RA ≤ 0.4 μmสำหรับการใช้งานไฮดรอลิก.
1.6 การควบคุมคุณภาพ
ท่อสำเร็จรูปได้รับการทดสอบอย่างเข้มงวด, รวมถึงการทดสอบความดันไฮโดรสแตติก (ขึ้นไป 100 MPa), การตรวจจับข้อบกพร่องอัลตราโซนิก, และการตรวจสอบมิติ, สร้างความมั่นใจว่าสอดคล้องกับมาตรฐานเช่น ASTM A519, EN 10297-1, หรือ gb/t 8162.
2. ข้อกำหนดและคุณสมบัติของวัสดุ
การเลือกวัสดุขึ้นอยู่กับความดัน, อุณหภูมิ, และสภาพแวดล้อม. มีสองตารางด้านล่าง: หนึ่งสำหรับเกรดจีนทั่วไป (มาตรฐาน GB) และอีกอันสำหรับยุโรป (EN) และชาวอเมริกัน (มาตรฐาน ASTM/ASME) เกรดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในตลาดต่างประเทศ.
2.1 มาตรฐานวัสดุจีน (กิกะไบต์)
| ระดับ | มาตรฐาน | ความแข็งแรงของผลผลิต (MPa) | ความต้านแรงดึง (MPa) | ช่วงความหนาของผนัง (มม) | องค์ประกอบสำคัญของการผสม |
|---|---|---|---|---|---|
| 20# | กิกะไบต์/ที 8162 | ≥410 | ≥550 | 10–50 | ค: 0.17–0.24, มน: 0.35–0.65 |
| 45# | กิกะไบต์/ที 8162 | ≥600 | ≥750 | 10–50 | ค: 0.42–0.50, มน: 0.50–0.80 |
| 16มน (Q345) | กิกะไบต์/ที 1591 | ≥345 | ≥470 | 15–60 | ค: ≤0.20, มน: 1.00–1.60 |
| 42CrMo | กิกะไบต์/ที 3077 | ≥650 | ≥850 | 20–80 | ค: 0.38–0.45, Cr: 0.90–1.20, โม: 0.15–0.25 |
2.2 มาตรฐานวัสดุยุโรปและอเมริกา (EN และ ASTM/ASME)
| ระดับ | มาตรฐาน | ความแข็งแรงของผลผลิต (MPa) | ความต้านแรงดึง (MPa) | ช่วงความหนาของผนัง (มม) | องค์ประกอบสำคัญของการผสม |
|---|---|---|---|---|---|
| p355n | EN 10216-3 | ≥355 | 490–630 | 10–60 | ค: ≤0.20, มน: 0.90–1.70 |
| 34CrMo4 | EN 10297-1 | ≥650 | ≥900 | 20–80 | ค: 0.30–0.37, Cr: 0.90–1.20, โม: 0.15–0.30 |
| A106 Gr.B | มาตรฐาน ASTM A106 | ≥240 | ≥415 | 10–50 | ค: ≤0.30, มน: 0.29–1.06 |
| A519 4140 | มาตรฐาน ASTM A519 | ≥655 | ≥855 | 20–80 | ค: 0.38–0.43, Cr: 0.80–1.10, โม: 0.15–0.25 |
| A335 p22 | มาตรฐาน ASTM A335 | ≥205 | ≥415 | 15–60 | ค: ≤0.15, Cr: 1.90–2.60, โม: 0.87–1.13 |
หมายเหตุ: ความแข็งแรงของผลผลิตและแรงดึงอาจแตกต่างกันไปตามการบำบัดความร้อนและความหนาของผนัง. เกรดยุโรปเช่น P355N และ 34CRMO4 เป็นเรื่องธรรมดาในเรือกดดัน, ในขณะที่ ASTM เกรดเช่น A519 4140 Excel ในแอพพลิเคชั่นไฮดรอลิกแรงดันสูง.
3. การวิเคราะห์เชิงกล
3.1 ความเครียดห่วง
ความเครียดห่วง (s_h) เป็นความเครียดที่โดดเด่นในท่อแรงดัน:
s_h = (P × D_I) / (2 × T)
ตัวอย่าง: p = 80 MPa, d_i = 300 มม, t = 40 มม, s_h = (80 × 300) / (2 × 40) - 300 MPa, ปลอดภัยสำหรับ A519 4140 (s_y = 655 MPa).
3.2 การออกแบบความหนาของผนัง
ความหนาของผนังขั้นต่ำ (t_min) รวมปัจจัยด้านความปลอดภัย (SF = 2):
t_min = (P × D_I) / (2 × S_Y / SF)
สำหรับ p = 80 MPa, d_i = 300 มม, s_y = 655 MPa, t_min = (80 × 300) / (2 × 655 / 2) - 36.64 มม, ดังนั้น t = 40 MM เพียงพอ.
3.3 แรงกดดัน
แรงกดดัน (p_burst) หมายถึงเกณฑ์ความล้มเหลว:
p_burst = (2 × S_U × T) / d_i
สำหรับ A519 4140 (σ_u = 855 MPa), p_burst = (2 × 855 × 40) / 300 - 228 MPa, มาร์จิ้นที่สำคัญข้างต้น 80 MPa.
3.4 การพิจารณาความเหนื่อยล้า
สำหรับการโหลดแบบวัฏจักร, ขีดจำกัดความอดทน (σ_e≈ 0.4-0.5 ×σ_u) ต้องเกินแอมพลิจูดของความเครียด. สำหรับ 34crmo4 (σ_u = 900 MPa), σ_e≈ 400–450 MPa, สร้างความมั่นใจในความทนทาน.
4. การใช้งาน
4.1 กระบอกไฮดรอลิกแรงดันสูง
เกรดเช่น A519 4140 และ 34crmo4 ใช้ในเครื่องจักรกลหนัก (เช่น, รถขุด, การกด), จัดการ 50–100 MPa และบังคับให้ 1000 ตัน.
4.2 การขนส่งน้ำมันและก๊าซ
A106 Gr.B และ P355N ท่อพร้อมผนัง 30–60 มม. ขนส่งไฮโดรคาร์บอนแรงดันสูง, ต่อต้านการกัดกร่อนและความเหนื่อยล้า.
4.3 เครื่องจักรกลหนักและระบบทางทะเล
ในเครนและแพลตฟอร์มนอกชายฝั่ง, 42CRMO หรือ A335 P22 ท่อทนโหลดแบบไดนามิกและสภาพแวดล้อมที่รุนแรง.
4.4 การผลิตไฟฟ้า
A335 P22 และเกรดที่คล้ายกันในหม้อไอน้ำโรงไฟฟ้าจัดการไอน้ำอุณหภูมิสูงสูงถึง 540 ° C และ 10 MPa.
5. ตัวอย่างการออกแบบที่ใช้งานได้จริง
สำหรับกระบอกไฮดรอลิกที่มี p = 90 MPa, เส้นผ่านศูนย์กลางด้านนอก = 400 มม, ใช้ A519 4140:
- d_i = 340 มม, t = 30 มม
- s_h = (90 × 340) / (2 × 30) - 510 MPa (<655 MPa)
- t_min = (90 × 340) / (2 × 655 / 2) - 46.72 มม (ต้องใช้ผนังหนาขึ้น)
- p_burst = (2 × 855 × 30) / 340 - 150.88 MPa
ก 40 มม. ผนังให้ผลผลิตσ_h = 382.5 MPa, สร้างความมั่นใจในความปลอดภัยด้วยการปรับ SF.
ท่อ ERW สีดำ. ความต้านทานไฟฟ้าเชื่อม (ERW) ท่อผลิตจากเหล็กแผ่นรีดร้อน / กรีด. คอยล์ที่เข้ามาทั้งหมดได้รับการตรวจสอบตามใบรับรองการทดสอบที่ได้รับจากโรงงานถลุงเหล็กในด้านคุณสมบัติทางเคมีและทางกล. ท่อ ERW ขึ้นรูปเย็นเป็นรูปทรงกระบอก, ไม่เกิดความร้อน.
ท่อไร้รอยต่อผลิตขึ้นโดยการอัดขึ้นรูปโลหะตามความยาวที่ต้องการ; ดังนั้นท่อ ERW จึงมีรอยเชื่อมในหน้าตัด, ในขณะที่ท่อไร้ตะเข็บไม่มีรอยต่อในหน้าตัดตลอดความยาว. ในท่อไร้รอยต่อ, ไม่มีการเชื่อมหรือข้อต่อ และผลิตจากเหล็กแท่งกลมตัน.
ท่อไร้รอยต่อเหล็กกล้าคาร์บอนถูกนำมาใช้ในการใช้งานที่หลากหลายในอุตสาหกรรมต่างๆ, รวมทั้งปิโตรเคมีด้วย, ด้านสิ่งแวดล้อม, พลังงาน, และอีกมากมาย. ขอบคุณมากกว่า 100 ประสบการณ์หลายปีและความรู้อันกว้างขวางในอุตสาหกรรมต่างๆ, เราสามารถช่วยจับคู่คุณกับผลิตภัณฑ์ที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานเฉพาะของคุณได้. เป็นกันเองของเรา, ตัวแทนฝ่ายบริการลูกค้าที่มีความรู้จะรับฟังความต้องการของคุณและสามารถเสนอคำแนะนำเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่ตรงตามความต้องการของคุณ.
ที่ 3 องค์ประกอบของมิติท่อ ขนาด มาตรฐานของท่อคาร์บอนและท่อสแตนเลส (ASME B36.10M & B36.19ม) ตารางขนาดท่อ (กำหนดการ 40 & 80 ท่อเหล็กหมายถึง) หมายถึงขนาดท่อที่กำหนด (กรมอุทยานฯ) และเส้นผ่านศูนย์กลางที่กำหนด (ดีเอ็น) แผนภูมิขนาดท่อเหล็ก (ตารางขนาด) ตารางคลาสน้ำหนักท่อ (WGT)
ท่อไร้ตะเข็บผลิตขึ้นโดยใช้กระบวนการเจาะ, โดยที่เหล็กแท่งแข็งถูกให้ความร้อนและเจาะจนกลายเป็นท่อกลวง. ท่อเชื่อม, ในทางกลับกัน, เกิดจากการต่อแผ่นเหล็กหรือขดสองขอบเข้าด้วยกันโดยใช้เทคนิคการเชื่อมแบบต่างๆ.
ท่อเหล็กคาร์บอนมีความทนทานต่อการกระแทกและการสั่นสะเทือนสูง จึงเหมาะสำหรับการลำเลียงน้ำ, น้ำมัน & ก๊าซและของเหลวอื่น ๆ ใต้ถนน. ขนาด: 1/8″ ถึง 48″ / ความหนา DN6 ถึง DN1200: ช 20, โรคติดต่อทางเพศสัมพันธ์, 40, เอ็กซ์เอส, 80, 120, 160, ประเภท XXS: พื้นผิวท่อไร้รอยต่อหรือรอย: ไพรเมอร์, น้ำมันป้องกันสนิม, เอฟบีอี, 2วิชาพลศึกษา, 3วัสดุเคลือบ LPE: มาตรฐาน ASTM A106B, A53, API 5L B, X42, X46, X52, X56, X60, X65, บริการ X70: การตัด, บาก, การทำเกลียว, งานเซาะร่อง, การเคลือบผิว, การชุบสังกะสี
