ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับท่อเหล็กอัลลอย

ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับท่อเหล็กอัลลอย: บทนำโดยสังเขป องค์ประกอบทางเคมี ประสิทธิภาพการอบชุบความร้อน และอุปกรณ์การหลอม

1. ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับท่อเหล็กอัลลอย
ท่อเหล็กอัลลอยมีลักษณะเป็นท่อกลวง มีการใช้ท่อเหล็กอัลลอยจำนวนมากในการลำเลียงของเหลว เช่น ท่อส่งน้ำมัน ก๊าซธรรมชาติ ก๊าซ น้ำ และวัสดุแข็งบางชนิด เมื่อเปรียบเทียบกับเหล็กตัน เช่น เหล็กกลม ท่อเหล็กอัลลอยมีความแข็งแรงในการดัดและการบิดเท่ากัน แต่มีน้ำหนักเบากว่า

ท่อเหล็กอัลลอยมีคุณสมบัติทางกลที่ดีเยี่ยม ส่วนใหญ่ใช้ในโรงไฟฟ้า โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ หม้อไอน้ำแรงดันสูง เครื่องทำความร้อนยิ่งยวดอุณหภูมิสูง และเครื่องทำความร้อนซ้ำของท่อและอุปกรณ์แรงดันสูงอุณหภูมิสูง ผลิตจากเหล็กกล้าคาร์บอนคุณภาพสูง เหล็กกล้าโครงสร้างอัลลอย และเหล็กกล้าไร้สนิมทนความร้อน แล้วจึงขึ้นรูปด้วยการรีดร้อน (อัด ขยาย) หรือการรีดเย็น (ดึง) ข้อดีที่สำคัญที่สุดคือสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ 100% ยิ่งไปกว่านั้น ยังสอดคล้องกับยุทธศาสตร์ระดับชาติในการรักษาสิ่งแวดล้อม ประหยัดพลังงาน และประหยัดทรัพยากร นโยบายของประเทศส่งเสริมการขยายขอบเขตการใช้งานของท่ออัลลอยแรงดันสูง ปัจจุบัน สัดส่วนการบริโภคท่ออัลลอยของจีนในเหล็กทั้งหมดมีเพียงครึ่งหนึ่งของประเทศที่พัฒนาแล้ว การขยายการใช้งานของท่ออัลลอยจะช่วยเปิดโอกาสที่กว้างขึ้นสำหรับการพัฒนาอุตสาหกรรมนี้

จากการวิจัยของกลุ่มผู้เชี่ยวชาญด้านท่อโลหะผสมของสมาคมเหล็กพิเศษแห่งประเทศจีน พบว่าความต้องการท่อโลหะผสมแรงดันสูงในประเทศจีนจะเพิ่มขึ้น 10-12% ต่อปีในอนาคต ท่อโลหะผสมคือท่อเหล็กที่สามารถจำแนกได้ตามกระบวนการผลิตวัสดุ ดังที่ชื่อบ่งบอกว่าเป็นโลหะผสมของท่อ ส่วนท่อไร้รอยต่อคือท่อเหล็กที่จำแนกตามกระบวนการผลิต (มีรอยต่อหรือไร้รอยต่อ)

2. องค์ประกอบทางเคมี
C: 0.08 ~ 0.15
Si: 0.17 ~ 0.37
Mn: 0.40 ~ 0.70
Cr: 0.90 ~ 1.20
Mo: 0.25 ~ 0.35
V: 0.15 ~ 0.30

3. อิทธิพลของธาตุผสม
คาร์บอน (C): คาร์บอนเป็นธาตุหลักในเหล็กกล้า การเพิ่มปริมาณคาร์บอนในเหล็กกล้าจะทำให้ความแข็งแรงและความแข็งของเหล็กกล้าที่อุณหภูมิปกติเพิ่มขึ้น แต่ความยืดหยุ่น ความเหนียว และพลังงานในการเชื่อมจะลดลง ดังนั้นปริมาณคาร์บอนในเหล็กกล้าสำหรับชิ้นส่วนรับแรงดันของหม้อไอน้ำโดยทั่วไปจึงอยู่ที่ 0.1% ถึง 0.25%
แมงกานีส (Mn): แมงกานีสสามารถช่วยเพิ่มความแข็งแรง ความแข็ง และความต้านทานการสึกหรอของเหล็กที่อุณหภูมิปกติได้ เมื่อปริมาณแมงกานีสสูงขึ้น ความเค้นในการเชื่อมก็จะเพิ่มขึ้น แมงกานีสสามารถเพิ่มความแข็งแรงของเหล็กในระยะเวลาสั้นๆ ที่อุณหภูมิสูงได้ แต่ไม่มีผลชัดเจนต่อความแข็งแรงดึงและขีดจำกัดการคืบตัว

โมลิบเดนัม (Mo) และโครเมียม (Cr): ทั้ง Mo และ Cr สามารถเพิ่มความแข็งแรงของเหล็กได้ โครเมียมมีผลอย่างชัดเจนในการปรับปรุงเสถียรภาพของโครงสร้างจุลภาคของเหล็กที่อุณหภูมิสูง เช่น การต้านทานการเกิดปุ่มปม การเกิดกราไฟต์ และการต้านทานการเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง นอกจากนี้ยังช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนได้อีกด้วย อย่างไรก็ตาม เหล็กที่มีปริมาณโครเมียมสูงจะมีแนวโน้มที่จะแตกร้าวจากการเชื่อมได้ง่ายและมีความเค้นจากความแตกต่างของอุณหภูมิสูง โมลิบเดนัมมีผลอย่างชัดเจนในการเพิ่มความแข็งแรงดึงของเหล็ก โมลิบเดนัมมีแนวโน้มที่จะเกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมี และโครเมียมสามารถเติมเข้าไปเพื่อป้องกันการเปลี่ยนแปลงทางเคมีได้ การมีอยู่ร่วมกันของธาตุทั้งสองนี้สามารถปรับปรุงคุณสมบัติโดยรวมของเหล็กได้

วาเนเดียม (V): วาเนเดียมในเหล็กสามารถปรับปรุงเสถียรภาพของโครงสร้างจุลภาคที่อุณหภูมิสูง และสามารถชดเชยผลเสียของโครเมียมต่อคุณสมบัติการเชื่อมได้
ไทเทเนียม (Ti): Ti สามารถเพิ่มความแข็งแรงดึงของเหล็กได้ นอกจากนี้ยังสามารถปรับปรุงความสามารถในการเชื่อมของเหล็กได้ในกรณีของเหล็กผสมโลหะต่างชนิด
ทังสเตน (W): ทังสเตนสามารถช่วยเพิ่มความแข็งแรงดึงและความแข็งที่อุณหภูมิสูงของเหล็กได้
ซิลิคอน (Si): ซิลิคอนสามารถปรับปรุงความแข็งแรง ความทนทานต่อการสึกหรอ และความทนทานต่อการออกซิเดชันของเหล็กได้ การมีอยู่ร่วมกับโครเมียมสามารถปรับปรุงความทนทานต่อการออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง และยังช่วยเพิ่มความทนทานต่อการกัดกร่อนในก๊าซไอเสียได้อีกด้วย
ไนโอเบียม (Nb): Nb มีคุณสมบัติเช่นเดียวกับไทเทเนียมและสามารถเพิ่มความแข็งแรงทางความร้อนของเหล็กได้
โบรอน (B): โบรอนมีบทบาทสำคัญในการเพิ่มความแข็งแรงของเหล็กกล้า ความแข็งแรงทางความร้อนและความยืดหยุ่นที่คงทนของเหล็กกล้าสามารถดีขึ้นได้ในเหล็กกล้าทนความร้อน

4. ประสิทธิภาพการอบชุบด้วยความร้อน
กระบวนการอบชุบความร้อนของเหล็กอัลลอยสามารถแบ่งออกเป็นเหล็กอัลลอยคาร์บอนต่ำ เหล็กอัลลอยคาร์บอนปานกลาง และเหล็กอัลลอยคาร์บอนสูง โดยทั่วไปแล้ว เหล็กอัลลอยคาร์บอนต่ำจะต้องผ่านกระบวนการคาร์บูไรซ์ ชุบแข็ง และอบคืนตัว เหล็กอัลลอยคาร์บอนปานกลางโดยทั่วไปจะต้องผ่านกระบวนการชุบแข็งและอบคืนตัว บางชนิดอาจต้องชุบแข็งที่ผิวหน้าด้วย ส่วนเหล็กอัลลอยคาร์บอนสูงโดยทั่วไปจะต้องผ่านกระบวนการชุบแข็งและอบคืนตัว

ตัวอย่างเช่น:
เหล็กกล้าผสมคาร์บอนต่ำ 18CrMnTi: ผ่านกระบวนการคาร์บูไรซ์ที่อุณหภูมิ 920~950℃, ชุบแข็งด้วยน้ำมันที่อุณหภูมิ 850~870℃, อบคืนตัวที่อุณหภูมิ 180~200℃, ความแข็งผิว HRC58~67, ความแข็งแกนกลาง HRC30~45
เหล็กกล้าผสมคาร์บอนปานกลาง 40CrMnMo: ชุบแข็งด้วยน้ำมันที่อุณหภูมิ 840~850℃ หรือชุบแข็งด้วยน้ำหรือน้ำมันที่อุณหภูมิ 630~650℃ ความแข็ง HB 302~341
เหล็กกล้าผสมคาร์บอนสูง Cr12MoV: ชุบแข็งด้วยน้ำมันที่อุณหภูมิ 950~1000℃, อบคืนตัวที่อุณหภูมิ 150~180℃, ความแข็ง HRC 60~64

5. กระบวนการถลุงโลหะ
อุปกรณ์การถลุงโลหะ: เตาหลอมแบบใช้เบ้าหลอมและเตาหลอมแบบใช้แก๊สต่อเนื่อง
ข้อกำหนดของกระบวนการ: วัสดุที่ใช้ในการถลุงควรเก็บไว้ในที่แห้งและปราศจากมลพิษ และควรได้รับการบำบัดอย่างเหมาะสมก่อนใช้งาน ควรขจัดสิ่งปนเปื้อนบนพื้นผิวของเตาหลอมและทำให้แห้งก่อนใช้งาน
การปรับปรุงคุณภาพโลหะผสม: การกำจัดก๊าซ สิ่งเจือปนที่ไม่ใช่โลหะ และธาตุที่เป็นอันตรายอื่นๆ ออกจากโลหะผสม