รายละเอียดของท่อเหล็กเชื่อมตะเข็บตรงรุ่น X65M ที่นิยมใช้ในโครงการอุตสาหกรรม

ท่อเหล็กเชื่อมตะเข็บตรง X65Mท่อเหล็ก X65M เป็นท่อเหล็กความแข็งแรงสูงที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในโครงการวางท่อระยะไกล เช่น ท่อน้ำมันและก๊าซธรรมชาติ เนื่องจากมีคุณสมบัติทางกลที่ดีเยี่ยม คุณสมบัติการเชื่อม และความต้านทานการกัดกร่อน ด้วยความต้องการพลังงานทั่วโลกที่เติบโตอย่างต่อเนื่อง ท่อเหล็ก X65M แบบตะเข็บตรงจึงมีโอกาสในการใช้งานอย่างกว้างขวางทั้งในและต่างประเทศ และได้กลายเป็นวัสดุสำคัญอย่างหนึ่งในด้านการก่อสร้างท่อส่ง

ก่อนอื่น มาดูคุณลักษณะพื้นฐานของท่อเหล็กเชื่อมตะเข็บตรง X65M กันก่อน
ท่อเหล็กเชื่อมตะเข็บตรง X65M เป็นเหล็กกล้าท่อส่งที่มีความแข็งแรงสูง ผลิตตามมาตรฐาน API 5L มีความแข็งแรงครากขั้นต่ำ 450 MPa (65 ksi) และจัดอยู่ในกลุ่มเหล็กกล้าที่ผลิตโดยกระบวนการรีดควบคุมและระบายความร้อนแบบไมโครอัลลอย (TMCP) ปริมาณคาร์บอนในองค์ประกอบทางเคมีถูกควบคุมให้อยู่ในระดับต่ำ (โดยปกติ ≤0.12%) และปริมาณธาตุที่เป็นอันตราย เช่น กำมะถันและฟอสฟอรัส อยู่ในระดับต่ำมาก (≤0.005% และ ≤0.020% ตามลำดับ) ซึ่งช่วยเพิ่มความต้านทานของท่อเหล็กต่อการแตกร้าวที่เกิดจากไฮโดรเจน (HIC) และการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้นของซัลไฟด์ (SSCC) ได้อย่างมีนัยสำคัญ

ประการที่สอง กระบวนการผลิตและประเด็นทางเทคนิคของท่อเหล็กเชื่อมตะเข็บตรง X65M
ท่อเหล็กเชื่อมตะเข็บตรง X65M สมัยใหม่ส่วนใหญ่ผลิตโดยกระบวนการขึ้นรูป JCOE หรือกระบวนการขึ้นรูป UOE ยกตัวอย่างเช่น โรงงานผลิตท่อเหล็กขนาดใหญ่แห่งหนึ่ง สายการผลิตของโรงงานนั้นติดตั้งเครื่องเชื่อมก่อนเชื่อมจาก SMS Meer ของเยอรมนี และอุปกรณ์เชื่อมแบบจุ่มอาร์คหลายเส้นจาก Lincoln Electric ในสหรัฐอเมริกา ซึ่งสามารถผลิตผลิตภัณฑ์ได้หลากหลายขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 406-1422 มม. และความหนาของผนัง 6-40 มม. กระบวนการผลิตที่สำคัญประกอบด้วย:
- การตกแต่งขอบแผ่นเหล็ก: ขอบของแผ่นเหล็กได้รับการตกแต่งอย่างแม่นยำด้วยเครื่องกัด เพื่อให้ได้มุมร่อง 30°±2° และความสูงของขอบทู่ 1.5±0.5 มม. ซึ่งจะสร้างสภาวะที่เหมาะสมสำหรับการเชื่อมในขั้นตอนต่อไป
- การดัดล่วงหน้า: ขอบของแผ่นเหล็กจะถูกดัดล่วงหน้าด้วยเครื่องดัดล่วงหน้าแบบเจ็ดลูกกลิ้ง เพื่อขจัด "ผลกระทบจากขอบตรง" ในระหว่างการขึ้นรูป JCO ในภายหลัง ข้อมูลที่วัดได้จริงจากโรงงานแสดงให้เห็นว่ารัศมีการดัดล่วงหน้าที่เหมาะสมที่สุดสามารถลดความเค้นตกค้างได้มากกว่า 40%
- การขึ้นรูปด้วยการปั๊มหลายขั้นตอน: ใช้เครื่องอัดไฮดรอลิกที่ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์สำหรับการขึ้นรูป JCO แบบต่อเนื่อง ซึ่งโดยปกติแล้วต้องใช้ 7-9 รอบในการขึ้นรูปให้เสร็จสมบูรณ์ เครื่องอัดไฮดรอลิกขนาด 6000 ตันที่เพิ่งนำเข้าใหม่นี้ มีความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่ง ±0.1 มม. และเพิ่มประสิทธิภาพการขึ้นรูปได้ถึง 30%
- การปรับขยายเส้นผ่านศูนย์กลาง: ใช้เทคโนโลยีการปรับขยายเส้นผ่านศูนย์กลางแบบกลไกหรือแบบไฮดรอลิก จากการวัดจริงในโครงการหนึ่งพบว่า หลังจากปรับขยายเส้นผ่านศูนย์กลางได้ 12% แล้ว ความคลาดเคลื่อนของความกลมของท่อเหล็กสามารถควบคุมได้ภายใน 0.6%D ซึ่งช่วยเพิ่มความแม่นยำในการประกอบท่อได้อย่างมาก

ประการที่สาม เทคโนโลยีการควบคุมคุณภาพและการตรวจจับของท่อเหล็กเชื่อมตะเข็บตรง X65M
เพื่อให้มั่นใจในความน่าเชื่อถือของท่อเหล็กเชื่อมตะเข็บตรง X65M จึงมีการนำระบบควบคุมคุณภาพที่เข้มงวดมาใช้ในกระบวนการผลิต:
1. การตรวจสอบวัตถุดิบ: ใช้เครื่องสเปกโทรเมตรแบบอ่านค่าโดยตรง (OES) สำหรับการวิเคราะห์องค์ประกอบ และติดตั้งกล้องจุลทรรศน์โลหะวิทยา Zeiss สำหรับการประเมินสิ่งเจือปน รายงานการตรวจสอบแต่ละชุดแสดงให้เห็นว่าปริมาณกำมะถันจริงถูกควบคุมไว้ที่ 0.0012%-0.0028% ซึ่งต่ำกว่าข้อกำหนดมาตรฐานมาก
2. ระบบตรวจสอบออนไลน์: ติดตั้งเครื่องวัดความหนาแบบอัลตราโซนิคของบริษัทเทอร์โมอิเล็กทริก ประเทศสหรัฐอเมริกา เพื่อตรวจสอบความเบี่ยงเบนของความหนาผนังแบบเรียลไทม์ โดยระบบมีความไวสูงถึง 0.05 มิลลิเมตร สถิติแสดงให้เห็นว่าอัตราการผ่านเกณฑ์ความหนาผนังเพิ่มขึ้นเป็น 99.97% หลังจากนำระบบนี้มาใช้
3. การทดสอบแบบไม่ทำลาย: ด้วยการประยุกต์ใช้การตรวจจับข้อบกพร่องด้วยคลื่นอัลตราโซนิค (UT) และการตรวจจับข้อบกพร่องด้วยกระแสไหลวน (ET) ร่วมกัน ระบบทดสอบอัลตราโซนิคแบบอาร์เรย์เฟส (PAUT) ที่เพิ่งเปิดตัวใหม่ สามารถระบุข้อบกพร่องที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเทียบเท่า 0.3 มม. และมีความเร็วในการตรวจจับสูงถึง 2.5 ม./นาที

ประการที่สี่ ตัวอย่างการใช้งานทางวิศวกรรมทั่วไปของท่อเหล็กเชื่อมตะเข็บตรง X65M
ในโครงการท่อส่งก๊าซธรรมชาติสายตะวันออกระหว่างจีนและรัสเซีย ท่อเหล็กเชื่อมตะเข็บตรง X65M ได้สร้างสถิติการใช้งานมากมาย โครงการนี้ใช้ท่อเหล็กขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 1422 มม. และความหนาของผนัง 21.4 มม. โดยมีน้ำหนักท่อต่อเส้น 7.8 ตัน และแรงดันออกแบบ 12 MPa สิ่งที่น่าสนใจเป็นพิเศษคือ:
ความสามารถในการปรับตัวในอุณหภูมิต่ำ: ที่อุณหภูมิแวดล้อม -40℃ พลังงานการกระแทกแบบ Charpy ของท่อเหล็กยังคงอยู่ที่ 186-243J ซึ่งตรงตามข้อกำหนดการใช้งานในพื้นที่หนาวจัดของรัสเซียอย่างเต็มที่ รายงานการทดสอบจากหน่วยงานภายนอกแสดงให้เห็นว่าอัตราพื้นที่เฉือนของ DWTT ที่ -45℃ สูงถึง 98%

ประการที่ห้า สถานะตลาดและแนวโน้มการพัฒนาของท่อเหล็กเชื่อมตะเข็บตรง X65M
จากสถิติของสมาคมเหล็กและเหล็กกล้าแห่งประเทศจีน การผลิตท่อเหล็กเชื่อมตะเข็บตรง X65M ของประเทศจีนจะเกิน 5.8 ล้านตันในปี 2024 โดยส่งออกคิดเป็น 35% ซึ่งส่วนใหญ่ส่งออกไปยังตะวันออกกลาง เอเชียกลาง และแอฟริกา ปัจจุบันอุตสาหกรรมนี้มีลักษณะการพัฒนา ดังนี้:
1. ข้อกำหนดขนาดใหญ่: อัตราการเติบโตของความต้องการท่อเหล็กขนาดใหญ่ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 1422 มม. อยู่ที่ 12% ต่อปี และโครงการในตะวันออกกลางได้เริ่มประเมินความเป็นไปได้ของท่อขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 1620 มม. แล้ว
2. ความแข็งแรงสูง: สัดส่วนของผลิตภัณฑ์เหล็กเกรด X70M ขึ้นไปเพิ่มขึ้นเป็น 28% แต่ X65M ยังคงครองตำแหน่งหลัก (ส่วนแบ่งการตลาดประมาณ 65%) เนื่องจากมีประสิทธิภาพด้านต้นทุนที่ยอดเยี่ยม
3. การผลิตอัจฉริยะ: บริษัทชั้นนำได้นำแพลตฟอร์มอินเทอร์เน็ตอุตสาหกรรม 5G+ มาใช้งาน และโรงงานสาธิตแห่งหนึ่งสามารถลดอัตราสินค้าชำรุดลงได้ 40% และลดการใช้พลังงานลง 15% โดยใช้เทคโนโลยีแฝดดิจิทัล

ประการที่หก ข้อแนะนำในการใช้งานและการบำรุงรักษาท่อเหล็กเชื่อมตะเข็บตรง X65M
เพื่อให้มั่นใจถึงการใช้งานที่ปลอดภัยในระยะยาวของท่อเหล็กเชื่อมตะเข็บตรง X65M ผู้ใช้งานควรใส่ใจในประเด็นต่อไปนี้:
1. การจัดการการจัดเก็บ: จำนวนชั้นของท่อเหล็กที่วางซ้อนกันไม่ควรเกิน 5 ชั้น และระยะห่างระหว่างตัวรองรับไม่ควรเกิน 1/3 ของความยาวท่อ ประสบการณ์จากโครงการหนึ่งแสดงให้เห็นว่าการใช้แผ่นยางสามารถลดการเสียรูปของปลายท่อได้ถึง 60%
2. การอุ่นชิ้นงานก่อนเชื่อม: เมื่ออุณหภูมิแวดล้อมต่ำกว่า 5°C จำเป็นต้องอุ่นชิ้นงานที่อุณหภูมิ 80-120°C ข้อมูลจากการทดลองแสดงให้เห็นว่าการอุ่นชิ้นงานอย่างเหมาะสมสามารถลดการเกิดรอยแตกร้าวจากความเย็นจาก 3.2% เหลือ 0.5% ได้
3. การป้องกันการกัดกร่อนด้วยกระแสไฟฟ้า: แนะนำให้รักษาระดับศักย์ไฟฟ้าในการป้องกันไว้ที่ -0.85 ถึง -1.15 โวลต์ (CSE) ระบบตรวจสอบท่อส่งใต้น้ำแสดงให้เห็นว่า แผนการป้องกันที่เหมาะสมที่สุดช่วยลดอัตราการกัดกร่อนลงเหลือ 0.02 มม./ปี
4. การตรวจสอบอย่างสม่ำเสมอ: แนะนำให้ทำการตรวจสอบภายใน (ILI) ทุก 5 ปี เทคโนโลยีการทดสอบด้วยคลื่นอัลตราโซนิคแม่เหล็กไฟฟ้า (EMAT) รุ่นล่าสุดสามารถประเมินข้อบกพร่องของตัวท่อและสภาพการเคลือบผิวได้พร้อมกัน โดยมีความแม่นยำในการตรวจจับ ±0.3 มม.

โดยสรุปแล้ว ท่อเหล็กเชื่อมตะเข็บตรง X65M ซึ่งเป็นวัสดุหลักของวิศวกรรมท่อส่งสมัยใหม่ มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่องทั้งในด้านระดับเทคนิคและขอบเขตการใช้งาน ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องในด้านวัสดุใหม่และกระบวนการใหม่ ท่อเหล็กชนิดนี้จะแสดงประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมภายใต้สภาวะแวดล้อมที่เข้มงวดมากขึ้นและสภาวะการใช้งานที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น ซึ่งจะช่วยให้การก่อสร้างโครงสร้างพื้นฐานด้านพลังงานทั่วโลกมีความแข็งแกร่งมากยิ่งขึ้น