ท่อเชื่อมไร้รอยต่อ vs LSAW กับท่อเชื่อมเกลียว: กระบวนการผลิต ความแตกต่าง และการใช้งานทางอุตสาหกรรม

ท่อไร้รอยต่อ ท่อเชื่อมตามยาว และท่อเชื่อมเกลียวเป็นท่อเหล็กสามประเภทหลัก และลักษณะเฉพาะและกระบวนการผลิตที่แตกต่างกันจะกำหนดการใช้งานตามลำดับ

มาดูวิธีการผลิตท่อเหล็กประเภทต่างๆ เหล่านี้กัน

วิธีการผลิตท่อเหล็ก

ลักษณะสำคัญ :ท่อเหล็กไร้ตะเข็บไม่มีรอยเชื่อมรอบเส้นรอบวงทั้งหมด ผลิตโดยการเจาะเหล็กแท่งแข็ง

การผลิตท่อไร้รอยต่อ (กระบวนการรีด Mannesmann)

การผลิตท่อไร้รอยต่อ (การอัดขึ้นรูปร้อน – การตีกลวงร้อน)

กระบวนการผลิตหลัก:

1. กระบวนการรีดร้อน (เจาะร้อน/อัด) (วิธีหลัก):

ขั้นตอน:

เหล็กแท่งกลมตัน → ให้ความร้อนในเตาเผาจนถึงสถานะพลาสติก → โรงเจาะจะสร้างเปลือกกลวง (ขึ้นรูปเป็นท่อหยาบกลวง) → การรีดโรงสีพิลเจอร์ (การยืดตัว การลดขนาดผนัง การควบคุมเส้นผ่านศูนย์กลาง) → โรงสีขนาด/การลดขนาดเพื่อการเก็บผิวละเอียดอย่างแม่นยำ → การระบายความร้อน → การยืดให้ตรง → การตัด → การตรวจสอบ

กระบวนการตัวแทน:
การเจาะแบบ Mannesmann การเจาะแบบเฉียง ฯลฯ

คุณสมบัติ:
ประสิทธิภาพการผลิตสูงและสามารถผลิตท่อที่มีผนัง-เส้นผ่านศูนย์กลางและหนาขนาดใหญ่ได้ นี่เป็นวิธีการผลิตที่โดดเด่น

2. กระบวนการรีดเย็น (รีดเย็น):
 

ขั้นตอน:

ท่อรีดร้อน-เป็นท่อเปล่า → การดองด้วยกรดเพื่อกำจัดตะกรันออกไซด์ → ฟอสเฟต/ซาพอนิฟิเคชั่นเพื่อการหล่อลื่น → การดึงเย็นผ่านแม่พิมพ์ (หรือการรีดเย็น) → การอบชุบด้วยความร้อน (เพื่อลดความเครียดภายใน) → การยืดผม → การตกแต่งขั้นสุดท้าย

คุณสมบัติ:

ความแม่นยำของมิติสูง ผิวสำเร็จดีเยี่ยม และคุณสมบัติทางกลที่เหนือกว่า-แต่มีต้นทุนการผลิตที่สูงขึ้นและปริมาณผลผลิตที่ลดลง โดยทั่วไปใช้สำหรับท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็ก- แม่นยำ หรือ-มีผนังบาง

ข้อดี:

• คุณสมบัติทางกลที่สม่ำเสมอ: ไม่มีรอยเชื่อม โครงสร้างจุลภาคที่เป็นเนื้อเดียวกันทั้งในทิศทางเส้นรอบวงและแนวยาว ส่งผลให้ต้านทานแรงดันสูงได้
• ทนต่อแรงดันและการกัดกร่อนสูง: เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีความต้องการสูงภายใต้แรงดันสูง อุณหภูมิที่สูงมาก หรือสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อน (เช่น ท่อหม้อน้ำ กระบอกไฮดรอลิก)
• หน้าตัดอเนกประสงค์-: สามารถสร้างรูปทรงที่ซับซ้อนได้- รวมถึงโปรไฟล์ทรงกลม สี่เหลี่ยม สี่เหลี่ยม และวงรี

ข้อเสีย:

• ต้นทุนการผลิตสูง: กระบวนการไหลที่ซับซ้อน การใช้พลังงานสูง และการสูญเสียโลหะอย่างมีนัยสำคัญ (ผลผลิตวัสดุต่ำ)
• ความยากในการควบคุมความสม่ำเสมอของความหนาของผนัง: โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับท่อที่มีผนังหนา- พื้นผิวภายในอาจแสดงความผิดปกติและข้อบกพร่องของพื้นผิว
• ข้อจำกัดด้านขนาดและข้อมูลจำเพาะ: ถูกจำกัดโดยขนาดแท่งเหล็กและอุปกรณ์การประมวลผล ความยาวเดี่ยวสูงสุด-และเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกถูกจำกัด (โดยทั่วไปจะน้อยกว่าหรือเท่ากับ Φ660 มม.)

การใช้งานทั่วไป:

อุตสาหกรรมปิโตรเลียมและเคมี (ท่ออุณหภูมิสูง- ท่อแรงดันสูง-) หม้อไอน้ำของโรงไฟฟ้า ระบบไฮดรอลิก ปลอกลูกปืน ท่อปืน/ลำกล้อง และส่วนประกอบโครงสร้างทางกลที่มีความแม่นยำสูง-

ลักษณะสำคัญ:รอยเชื่อมเป็นเส้นตรงขนานกับแกนตามยาวของท่อ ท่อเหล่านี้ผลิตขึ้นโดยการขึ้นรูปแผ่นเหล็กหรือขดให้เป็นทรงกระบอกแล้วจึงเชื่อมตะเข็บ

ท่อเชื่อมต้านทานไฟฟ้า (ERW)

ท่อเชื่อมต้านทานไฟฟ้าร้อน (Hot ERW)

กระบวนการผลิตหลัก:

 

1. ท่อเชื่อมความต้านทานไฟฟ้าความถี่สูง (HF- ERW):

กระบวนการ:

แถบเหล็ก (คอยล์) ถูกสร้างขึ้นอย่างต่อเนื่อง → กระแสความถี่สูง-ถูกนำไปใช้ โดยใช้ผลกระทบที่ผิวหนังและผลกระทบจากบริเวณใกล้เคียงเพื่อให้ความร้อนแก่ขอบเชื่อมอย่างรวดเร็วจนมีสถานะหลอมเหลว → การเชื่อมในสถานะแข็ง-ทำได้ภายใต้แรงกดดันจากม้วนบีบ (ไม่ต้องใช้ลวดตัวเติม)

คุณสมบัติ:

ความเร็วสูง ประสิทธิภาพสูง ต้นทุนต่ำ ความร้อนน้อยที่สุด-โซนที่ได้รับผลกระทบ (HAZ) ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความสมบูรณ์ของการเชื่อมที่ดี

มาตรฐานทั่วไป:

ASTM A500 (การใช้งานด้านโครงสร้าง), JIS G3444 (การใช้งานทางกล)

2. ท่อเชื่อมอาร์คจมอยู่ใต้น้ำตามยาว (LSAW):

กระบวนการขึ้นรูป:

การขึ้นรูป JCOE: แผ่นเหล็กจะโค้งงอขอบแรก- จากนั้นค่อย ๆ ขึ้นรูปผ่าน J-, C- และ O- ขึ้นรูปเป็นขั้นเป็นเปลือกทรงกระบอก ตามด้วยการขยายตัว (ขยายไปจนถึงเส้นผ่านศูนย์กลางสุดท้าย)

การขึ้นรูป UOE: ขอบแผ่นเหล็กจะงอไว้ล่วงหน้า- จากนั้นกดให้เป็นรูปร่าง U- ตามด้วยรูปทรง O- และสุดท้ายก็ทำการเชื่อมก่อนที่จะขยาย วิธีนี้ต้องใช้อุปกรณ์ที่มีความจุสูง-และเหมาะสำหรับการผลิตขนาดใหญ่-

การเชื่อม:

หลังจากการขึ้นรูป การเชื่อมอาร์กแบบจุ่ม (SAW) จะถูกนำไปใช้ทั้งภายในและภายนอก-อาร์กไฟฟ้าจะไหม้อยู่ใต้ชั้นฟลักซ์ที่เป็นเม็ดเล็กๆ เพื่อให้มั่นใจว่าระบบอัตโนมัติสูงและมีคุณภาพการเชื่อมที่ยอดเยี่ยม

คุณสมบัติ:

สามารถผลิตท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่- (สูงถึง Φ1620 มม. ขึ้นไป) และท่อที่มีผนังหนา- ซึ่งมีความต้านทานแรงดันและความแข็งแรงของโครงสร้างที่เหนือกว่า

การใช้งานทั่วไป:

ท่อ HF-ERW: โครงสร้างโครงสร้าง (เช่น นั่งร้าน) เฟอร์นิเจอร์ การลำเลียงของเหลวความดันต่ำ- เพลาขับของยานยนต์

ท่อ LSAW: ท่อส่งน้ำมันและก๊าซระยะไกล- โครงสร้างแท่นนอกชายฝั่ง เครือข่ายน้ำ/ก๊าซของเทศบาล และหอกังหันลม

ข้อดี:

ประสิทธิภาพการผลิตสูงและต้นทุนต่ำ: โดยเฉพาะท่อ HF-ERW ช่วยให้สามารถผลิตด้วยความเร็วสูง-ได้อย่างต่อเนื่อง

ความแม่นยำของมิติสูงและคุณภาพพื้นผิวที่ดีเยี่ยม: วัตถุดิบที่ผ่านกระบวนการ-ล่วงหน้าทำให้มั่นใจได้ว่าผนังมีความหนาสม่ำเสมอและได้ผลลัพธ์ที่สวยงามสวยงาม

ความยืดหยุ่นสูง: สามารถปรับเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อได้โดยการเปลี่ยนความกว้างของแถบเหล็ก-ทำให้สามารถผลิตเส้นผ่านศูนย์กลางหลายขนาดจากขดลวดเดี่ยวได้

ข้อเสีย:

การปรากฏของรอยเชื่อมตามยาว: รอยเชื่อมถือเป็นจุดอ่อนที่อาจเกิดขึ้น ดังนั้นการควบคุมคุณภาพการเชื่อมที่เข้มงวดจึงเป็นสิ่งสำคัญ

เส้นผ่านศูนย์กลางจำกัดโดยความกว้างของแผ่น: โดยทั่วไปเส้นผ่านศูนย์กลางท่อสูงสุดจะถูกจำกัดให้น้อยกว่าหรือเท่ากับ π × ความกว้างของแผ่นเหล็ก (ในทางปฏิบัติ ถูกจำกัดเพิ่มเติมโดยการขึ้นรูปความจุของอุปกรณ์)

ลักษณะสำคัญ:
รอยเชื่อมจะวนเป็นเกลียวรอบๆ ตัวท่อ เช่นเดียวกับท่อเชื่อมตามยาว ท่อเชื่อมเกลียวก็ผลิตโดยการขึ้นรูปแผ่นเหล็กหรือขดลวดให้เป็นรูปทรงทรงกระบอกแล้วจึงเชื่อมตะเข็บ

ท่อเชื่อม TIG (ก๊าซเฉื่อยทังสเตน)

ท่อเชื่อมอาร์กเชื่อม (SAWH) ที่จมอยู่ใต้น้ำที่ผลิตผ่านกระบวนการเชื่อมแบบเกลียว

กระบวนการผลิตหลัก:
 

การขึ้นรูปและการเชื่อม:

แถบเหล็ก (ม้วน) ที่มีความกว้างตามที่กำหนดจะถูกสร้างขึ้นอย่างต่อเนื่องที่มุมเกลียวที่กำหนดไว้ล่วงหน้า (มุมการขึ้นรูป) ลงในเปลือกท่อทรงกระบอก

ในระหว่างการขึ้นรูป การเชื่อมอาร์คจุ่มใต้น้ำ (SAW) สอง-ด้านจะถูกนำไปใช้พร้อมกันกับตะเข็บเกลียวทั้งภายในและภายนอก เพื่อให้มั่นใจถึงความสมบูรณ์ของการเชื่อมและประสิทธิภาพการผลิตในระดับสูง

ด้วยการปรับความกว้างของแถบและมุมเกลียว ทำให้สามารถผลิตท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่างกันได้จาก-ขดลวดเหล็กที่มีความกว้างเท่ากัน- ซึ่งให้ความยืดหยุ่นที่ดีเยี่ยมในการกำหนดค่าผลิตภัณฑ์

โพสต์-ขั้นตอนการประมวลผล:

การตัดตามความยาวที่กำหนด การตรวจสอบรอยเชื่อม (เช่น รังสีเอ็กซ์-/UT) การทดสอบแรงดันไฮโดรสแตติก และการขยายท่อเสริม (เพื่อปรับปรุงความแม่นยำของมิติและการบรรเทาความเค้นตกค้าง)

ข้อดี:
ความยืดหยุ่นสูง: สามารถใช้แถบเหล็กที่มีความกว้างตามที่กำหนดเพื่อผลิตท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางหลายขนาด ซึ่งช่วยให้สามารถปรับเปลี่ยนการผลิตได้สูง

ตะเข็บเชื่อมหลีกเลี่ยงทิศทางความเค้นหลัก: การเชื่อมแบบเกลียวสร้างมุมกับแกนความเค้นหลัก ส่งผลให้มีการกระจายโหลดที่สมดุลมากขึ้น และปรับปรุงความสมบูรณ์ของโครงสร้างภายใต้แรงกดดันภายใน

ความเสี่ยงที่ลดลงของการแพร่กระจายของรอยแตกร้าว: รูปทรงเกลียวจะยืดเส้นทางของรอยแตกร้าว ทำให้มีโอกาสน้อยที่ข้อบกพร่องจะแพร่กระจายเป็นเส้นรอบวง-ช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือ

การลงทุนด้านอุปกรณ์ที่ต่ำกว่า: เมื่อเปรียบเทียบกับสายการผลิต LSAW (UOE/JCOE) โรงเชื่อมแบบเกลียวต้องใช้รายจ่ายฝ่ายทุนที่ต่ำกว่า ทำให้เหมาะสำหรับการผลิตท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางปานกลาง- ถึงใหญ่-

ข้อเสีย:
ความยาวตะเข็บเชื่อมที่ยาวขึ้น: การเชื่อมแบบเกลียวจะยาวกว่าท่อตะเข็บตรง-ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากันถึง 30%–100% เพิ่มภาระงานในการเชื่อม และทำให้เกิดความไม่เสถียรที่อาจเกิดขึ้นได้มากขึ้น (เช่น การผันผวนของส่วนโค้ง ปัญหาการครอบคลุมของฟลักซ์)

ความแม่นยำของมิติที่ต่ำกว่าและความคลาดเคลื่อนทางเรขาคณิต: โดยทั่วไปแล้วความกลมและความตรงจะด้อยกว่าท่อ ERW หรือ LSAW โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางที่เล็กกว่า

ความเค้นภายในตกค้างที่สูงขึ้น: การเสียรูปที่ซับซ้อนระหว่างการขึ้นรูปแบบเกลียวและการเชื่อมทำให้เกิดการกระจายความเค้นที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น โดยต้องมีการดูแลหลังการเชื่อมอย่างระมัดระวัง- (เช่น การหลอมบรรเทาความเค้น)

ความเร็วในการผลิตค่อนข้างช้ากว่า: เนื่องจากการขึ้นรูปแบบเฮลิคอลอย่างต่อเนื่องและการซิงโครไนซ์การเชื่อมด้านข้างคู่- โดยทั่วไป อัตราเอาต์พุตจะต่ำกว่าเส้น-ความเร็วสูง HF- ERW

การใช้งานทั่วไป:

• การลำเลียงของเหลวความดันต่ำ- (น้ำ แก๊ส)
• ท่อตอกเสาเข็ม (การตอกเสาเข็ม, เสาเข็มโครงสร้าง)
• เคสและท่อ (โดยเฉพาะรุ่นที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่-และบาง-ผนัง)
• สมาชิกสนับสนุนโครงสร้าง (เช่น สำหรับสะพาน อาคาร ชานชาลานอกชายฝั่ง)
• สายส่งน้ำมันและก๊าซบนบกบางสาย (โดยที่ต้นทุน-ประสิทธิผลมีมากกว่าข้อกำหนดด้านมิติที่เข้มงวด)