ท่อเหล็กไร้รอยต่อสำหรับกระบอกไฮดรอลิกแรงดันสูง

ท่อเหล็กไร้รอยต่อสำหรับกระบอกไฮดรอลิกแรงดันสูง
กระบอกไฮดรอลิกแรงดันสูงต้องการท่อเหล็กไร้รอยต่อที่มีความแข็งแรงเป็นพิเศษ, ความทนทาน, และความต้านทานความดันเพื่อให้แน่ใจว่าประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้ภายใต้สภาวะที่รุนแรง. ท่อที่ไร้รอยต่อเป็นที่ต้องการมากกว่าท่อเชื่อมเนื่องจากโครงสร้างสม่ำเสมอ, ขาดตะเข็บเชื่อม, และความสามารถที่เหนือกว่าในการทนต่อแรงกดดันภายในสูง. การตอบกลับนี้มีรายละเอียดประเภทของท่อเหล็กไร้รอยต่อที่ใช้กันทั่วไป, เกรดวัสดุของพวกเขา, มาตรฐาน, และคุณสมบัติทางกล.
1. ทำไมท่อเหล็กไร้รอยต่อ?
ท่อเหล็กที่ไร้รอยต่อผลิตโดยการรีดบิลเล็ตของแข็งผ่านก้านเจาะ, การสร้างหลอดกลวงโดยไม่มีรอยเชื่อม. กระบวนการนี้ช่วยให้มั่นใจได้:
- ความหนาและความแข็งแรงของผนังสม่ำเสมอ.
- ไม่มีจุดอ่อน (เช่น, ตะเข็บเชื่อม) ที่อาจล้มเหลวภายใต้ความกดดัน.
- เพิ่มความต้านทานต่อความเครียดห่วง, สำคัญสำหรับแอปพลิเคชันแรงดันสูง.
ความเครียดห่วง (s_h) ในภาชนะรับแรงดันทรงกระบอกถูกคำนวณเป็น:
s_h = (P × D) / (2 × T)
ที่ไหน:
- p = ความดันภายใน (MPa)
- d = เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก (มม)
- t = ความหนาของผนัง (มม)
ท่อไร้รอยต่อสามารถรักษาระดับสูงกว่าσ_Hได้เนื่องจากคุณสมบัติของวัสดุที่สอดคล้องกัน.
2. เกรดท่อเหล็กไร้รอยต่อทั่วไป
มีการใช้เกรดเหล็กคาร์บอนและโลหะผสมหลายชนิดสำหรับกระบอกไฮดรอลิกแรงดันสูง, เลือกขึ้นอยู่กับความแข็งแกร่ง, ความเหนียว, และความสามารถในการผลิต.
ระดับ | มาตรฐาน | ความแข็งแรงของผลผลิต (MPa) | ความต้านแรงดึง (MPa) | แอปพลิเคชันทั่วไป |
---|---|---|---|---|
ST52 (E355) | จาก 2391, EN 10305-1 | 355–520 | 490–630 | ถังทรงกระบอกไฮดรอลิก |
แซ่ 1045 | มาตรฐาน ASTM A519 | 450–550 | 620–750 | กระบอกสูบแรงดันปานกลาง |
แซ่ 4140 (42CrMo) | มาตรฐาน ASTM A519 | 650–850 | 850–1,000 | กระบอกสูบแรงดันสูง |
37มน | กิกะไบต์ 18248 | ≥540 | ≥750 | ถังก๊าซและไฮดรอลิก |
34CrMo4 | EN 10297-1 | ≥650 | ≥900 | ระบบความดันสูงเป็นพิเศษ |
3. มาตรฐานที่สำคัญสำหรับท่อไร้รอยต่อ
มาตรฐานเหล่านี้ช่วยให้มั่นใจถึงความแม่นยำของมิติ, คุณภาพวัสดุ, และความต้านทานความดัน:
- จาก 2391 / EN 10305-1: ท่อเหล็กไร้รอยต่อที่แม่นยำสำหรับระบบไฮดรอลิกและนิวเมติก, เน้นความคลาดเคลื่อนและพื้นผิวที่ราบรื่น.
- มาตรฐาน ASTM A519: ท่อเครื่องจักรกลเหล็กกล้าคาร์บอนและโลหะผสมไร้รอยต่อ, เหมาะสำหรับงานที่มีแรงดันสูง.
- กิกะไบต์ 18248: ท่อเหล็กไร้รอยต่อสำหรับก๊าซและกระบอกสูบไฮดรอลิก, ใช้กันอย่างแพร่หลายในประเทศจีน.
- JIS G3429: ท่อเหล็กไร้รอยต่อสำหรับถังก๊าซแรงดันสูง, ใช้กับระบบไฮดรอลิก.
4. คุณสมบัติเชิงกลและเกณฑ์การเลือก
ทางเลือกของท่อไร้รอยต่อขึ้นอยู่กับความดันในการทำงาน, อุณหภูมิ, และการออกแบบทรงกระบอก. คุณสมบัติที่สำคัญรวมถึง:
- ความแข็งแรงของผลผลิต (s_y): ต้องเกินความเครียดสูงสุดที่เกิดจากความดัน.
- ความต้านแรงดึง: สร้างความมั่นใจในการต่อต้านการแตก.
- การยืดตัว: บ่งบอกถึงความเหนียวสำหรับการก่อตัวและความต้านทานความเหนื่อยล้า.
- ความแข็ง: ส่งผลกระทบต่อความต้านทานการสึกหรอ, โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับพื้นผิวที่ได้รับเกียรติ.
การคำนวณตัวอย่าง: สำหรับกระบอกสูบที่มี p = 35 MPa, d = 100 มม, และ t = 10 มม:
s_h = (35 × 100) / (2 × 10) - 175 MPa
เกรดเช่น ST52 (s_y = 355 MPa) เพียงพอ, ด้วยปัจจัยด้านความปลอดภัย ~ 2.
5. ประเภทท่อและคุณสมบัติเฉพาะ
5.1 ST52 (E355)
ST52 เป็นเหล็กกล้าคาร์บอนที่มีความแข็งแรงสูง, มักจะลากเย็นและ honed สำหรับพื้นผิวด้านในที่ราบรื่น. เหมาะอย่างยิ่งสำหรับถังทรงกระบอกไฮดรอลิกเนื่องจากความสมดุลของความแข็งแรง (s_y ≥ 355 MPa) และความเหนียว.
5.2 แซ่ 4140 (42CrMo)
เหล็กอัลลอยนี้มีความแข็งแรงที่เหนือกว่า (s_y ≥ 650 MPa) และความแข็ง, ทำให้เหมาะสำหรับกระบอกสูบแรงดันสูงเป็นพิเศษ (เช่น, 5000–10,000 psi). มักจะได้รับการรักษาด้วยความร้อนเพื่อประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้น.
5.3 37MN และ 34CRMO4
เหล็กกล้าอัลลอยเหล่านี้ใช้ในก๊าซแรงดันสูงและกระบอกไฮดรอลิก. 34CrMo4, ด้วยปริมาณโครเมียมและโมลิบดีนัม, ให้ความต้านทานต่อความเหนื่อยล้าที่ยอดเยี่ยมและสามารถรับมือกับแรงกดดันได้มากเกินไป 50 MPa.
6. กระบวนการผลิต
โดยทั่วไปท่อที่ไม่มีรอยต่อสำหรับกระบอกสูบไฮดรอลิก:
- ทำด้วยความเย็น: เพิ่มความแม่นยำของมิติและผิวผิว.
- เป็นเกียรติ: ให้พื้นผิวด้านในที่เรียบ (Ra ≤ 0.4 ไมโครเมตร) สำหรับการเคลื่อนไหวของลูกสูบและการมีอายุยืนยาว.
- ได้รับความร้อน: การทำให้เป็นมาตรฐานหรือดับ/การแบ่งเบามิติช่วยเพิ่มคุณสมบัติเชิงกล.
7. มิติทั่วไป
พารามิเตอร์ | พิสัย | หน่วย |
---|---|---|
เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก (ของ) | 50–300 | มม |
ความหนาของผนัง (ที) | 5–30 | มม |
ความยาว | 3–12 | ม |
8. การพิจารณาในทางปฏิบัติ
ระดับความดัน: ท่อจะต้องทนต่อแรงกดดันจาก 2000 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว (13.8 MPa) ไป 10,000 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว (69 MPa), ขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชัน.
การกัดกร่อน: เหล็กกล้าคาร์บอนต้องการการเคลือบหรือสารยับยั้งในสภาพแวดล้อมที่เปียกชื้น; สแตนเลส (เช่น, 304/316) เป็นทางเลือกสำหรับของเหลวที่กัดกร่อน.
ความเหนื่อยล้า: การโหลดแบบวัฏจักรต้องมีความต้านทานต่อความเมื่อยล้าสูง, ชอบเหล็กกล้าอัลลอยด์ชอบ 4140 หรือ 34crmo4.