มาตรฐานการใช้งานและความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีของท่อเหล็กตะเข็บตรง

ท่อเหล็กเชื่อม หรือที่รู้จักกันในชื่อท่อเชื่อม คือท่อเหล็กที่ทำโดยการเชื่อมแผ่นเหล็กหรือแถบเหล็กหลังจากดัดและขึ้นรูป กระบวนการผลิตท่อเหล็กเชื่อมนั้นง่าย ประสิทธิภาพการผลิตสูง มีหลากหลายชนิดและขนาด และการลงทุนด้านอุปกรณ์ต่ำ แต่โดยทั่วไปแล้วความแข็งแรงจะต่ำกว่าท่อเหล็กไร้รอยต่อ นับตั้งแต่ทศวรรษ 1930 เป็นต้นมา ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของการผลิตเหล็กแผ่นรีดต่อเนื่อง และความก้าวหน้าของเทคโนโลยีการเชื่อมและการตรวจสอบ การเชื่อมจึงได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง ความหลากหลายและขนาดของท่อเหล็กเชื่อมจึงเพิ่มขึ้น และได้เข้ามาแทนที่ท่อเหล็กไร้รอยต่อในหลายๆ ด้านมากขึ้นเรื่อยๆ ท่อเหล็กเชื่อมแบ่งออกเป็นท่อเชื่อมตะเข็บตรงและท่อเชื่อมแบบเกลียวตามลักษณะของการเชื่อม กระบวนการผลิตท่อเชื่อมตะเข็บตรงนั้นง่าย ประสิทธิภาพการผลิตสูง ต้นทุนต่ำ และมีการพัฒนาอย่างรวดเร็ว โดยทั่วไปแล้วความแข็งแรงของท่อเชื่อมแบบเกลียวจะสูงกว่าท่อเชื่อมตะเข็บตรง แท่งเหล็กที่แคบกว่าสามารถนำไปใช้ผลิตท่อเชื่อมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าได้ และแท่งเหล็กที่มีความกว้างเท่ากันก็สามารถนำไปใช้ผลิตท่อเชื่อมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่างกันได้เช่นกัน อย่างไรก็ตาม เมื่อเทียบกับท่อเชื่อมแบบตะเข็บตรงที่มีความยาวเท่ากัน ความยาวของรอยเชื่อมจะเพิ่มขึ้น 30-100% และความเร็วในการผลิตจะลดลง ดังนั้น ท่อเชื่อมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่าส่วนใหญ่จึงเชื่อมด้วยวิธีการเชื่อมแบบตะเข็บตรง ในขณะที่ท่อเชื่อมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าส่วนใหญ่เชื่อมด้วยวิธีการเชื่อมแบบเกลียว

1. ท่อเหล็กเชื่อมสำหรับลำเลียงของเหลวแรงดันต่ำ (GB/T3092-1993) หรือที่เรียกว่าท่อเชื่อมทั่วไป มักเรียกกันว่าท่อเหล็กดำ เป็นท่อเหล็กเชื่อมที่ใช้สำหรับลำเลียงของเหลวแรงดันต่ำทั่วไป เช่น น้ำ ก๊าซ อากาศ น้ำมัน ไอน้ำร้อน และวัตถุประสงค์อื่นๆ ความหนาของผนังท่อเหล็กแบ่งออกเป็นท่อเหล็กธรรมดาและท่อเหล็กหนา ส่วนรูปทรงปลายท่อแบ่งออกเป็นท่อเหล็กไม่มีเกลียว (ท่อใส) และท่อเหล็กมีเกลียว ขนาดของท่อเหล็กระบุเป็นเส้นผ่านศูนย์กลางระบุ (มม.) ซึ่งเป็นค่าโดยประมาณของเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน โดยปกติจะแสดงเป็นนิ้ว เช่น 1 1/2 นอกจากจะใช้ลำเลียงของเหลวโดยตรงแล้ว ท่อเหล็กเชื่อมสำหรับลำเลียงของเหลวแรงดันต่ำยังใช้เป็นท่อต้นแบบของท่อเหล็กเชื่อมชุบสังกะสีสำหรับลำเลียงของเหลวแรงดันต่ำอีกด้วย

2. ท่อเหล็กเชื่อมชุบสังกะสีสำหรับขนส่งของเหลวแรงดันต่ำ (GB/T3091-1993) หรือที่เรียกว่าท่อเหล็กเชื่อมชุบสังกะสีด้วยไฟฟ้า มักเรียกกันว่าท่อสีขาว เป็นท่อเหล็กเชื่อมชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน (เชื่อมด้วยเตาหรือเชื่อมด้วยไฟฟ้า) ใช้สำหรับลำเลียงน้ำ ก๊าซ อากาศ น้ำมัน ไอน้ำร้อน น้ำอุ่น และของเหลวแรงดันต่ำอื่นๆ หรือเพื่อวัตถุประสงค์อื่นๆ ความหนาของผนังท่อเหล็กแบ่งออกเป็นท่อเหล็กชุบสังกะสีธรรมดาและท่อเหล็กชุบสังกะสีหนา ส่วนรูปทรงปลายท่อแบ่งออกเป็นท่อเหล็กชุบสังกะสีแบบไม่มีเกลียวและท่อเหล็กชุบสังกะสีแบบมีเกลียว ข้อกำหนดของท่อเหล็กระบุเป็นเส้นผ่านศูนย์กลางระบุ (มม.) ซึ่งเป็นค่าโดยประมาณของเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน โดยปกติจะแสดงเป็นนิ้ว เช่น 1 1/2 เป็นต้น

3. ท่อเหล็กหุ้มสายไฟคาร์บอนธรรมดา (GB3640-88) คือท่อเหล็กที่ใช้สำหรับป้องกันสายไฟในโครงการติดตั้งระบบไฟฟ้า เช่น อาคารอุตสาหกรรมและอาคารพลเรือน ตลอดจนการติดตั้งเครื่องจักรและอุปกรณ์ต่างๆ

4. ท่อเหล็กเชื่อมไฟฟ้าแบบตะเข็บตรง (YB242-63) คือท่อเหล็กที่มีรอยเชื่อมขนานกับแนวยาวของท่อเหล็ก โดยทั่วไปจะแบ่งออกเป็น ท่อเหล็กเชื่อมไฟฟ้าแบบเมตริก ท่อเหล็กเชื่อมไฟฟ้าผนังบาง ท่อน้ำมันหล่อเย็นหม้อแปลงไฟฟ้า เป็นต้น

5. ท่อเหล็กเชื่อมแบบจุ่มอาร์คแบบเกลียวสำหรับลำเลียงของเหลวแรงดันต่ำทั่วไป (SY5037-2000) ผลิตจากเหล็กแผ่นรีดร้อนเป็นแผ่นเหล็กต้นแบบ ขึ้นรูปเป็นเกลียวที่อุณหภูมิห้อง และเชื่อมด้วยวิธีการเชื่อมแบบจุ่มอาร์คอัตโนมัติสองด้านหรือด้านเดียว ใช้สำหรับลำเลียงของเหลวแรงดันต่ำทั่วไป เช่น น้ำ ก๊าซ อากาศ และไอน้ำ

6. ท่อเหล็กเชื่อมเกลียวสำหรับเสาเข็ม (SY5040-2000) ผลิตจากเหล็กแผ่นรีดร้อนแบบม้วนเป็นแผ่นเปล่า นำมาขึ้นรูปเป็นเกลียวที่อุณหภูมิห้อง และเชื่อมด้วยวิธีการเชื่อมแบบจุ่มอาร์คสองด้านหรือการเชื่อมความถี่สูง ใช้สำหรับเสาเข็มฐานรากของโครงสร้างทางวิศวกรรมโยธา ท่าเรือ สะพาน ฯลฯ

ความก้าวหน้าในเทคโนโลยีการรีดท่อเหล็กแบบตะเข็บตรง:
1) การปรับปรุงอุณหภูมิการรีดร้อนและอัตราส่วนการรีดร้อน: การปรับปรุงอุณหภูมิการรีดร้อนและอัตราส่วนการรีดร้อนเป็นมาตรการสำคัญในการประหยัดพลังงานและลดการปล่อยมลพิษ และได้รับความสนใจอย่างมาก ปัจจุบัน อุณหภูมิการรีดร้อนเฉลี่ยในประเทศของผมอยู่ที่ 500-600℃ และอาจสูงถึง 900℃ อัตราส่วนการรีดร้อนเฉลี่ยอยู่ที่ 40% และสายการผลิตมีอัตราส่วนการรีดร้อนมากกว่า 75% ส่วนเครื่องรีดร้อนขนาด 1780 มม. ที่โรงงานฟุกุยามะของบริษัท Japan Steel Pipe มีอัตราส่วนการรีดร้อน 65% อัตราการรีดโดยตรง 30% และอุณหภูมิการรีดร้อนสูงถึง 1000℃ ขณะที่เครื่องรีดร้อนขนาด 1780 มม. ที่โรงงานคาชิมะของบริษัท Sumitomo Steel Pipe มีอัตราการรีดโดยตรง 57% อุณหภูมิการรีดร้อนสูงกว่า 850℃ และอัตราส่วนการรีดร้อนอยู่ที่ 28% ในอนาคต ประเทศของฉันควรเพิ่มอัตราส่วนการป้อนความร้อนของแท่งโลหะหล่อต่อเนื่องให้สูงกว่า 650℃ และพยายามประหยัดพลังงานให้ได้ 25% ถึง 35%
2) เทคโนโลยีการให้ความร้อนของเตาหลอม: เทคโนโลยีการให้ความร้อนประกอบด้วย การให้ความร้อนแบบหมุนเวียน การควบคุมการเผาไหม้อัตโนมัติ การเผาไหม้เชื้อเพลิงที่มีค่าความร้อนต่ำ เทคโนโลยีการให้ความร้อนแบบออกซิเดชันต่ำหรือปราศจากออกซิเดชัน เป็นต้น จากสถิติพบว่า เตาหลอมเหล็กมากกว่า 330 แห่งในประเทศของผมใช้เทคโนโลยีการเผาไหม้แบบหมุนเวียน และสามารถประหยัดพลังงานได้ถึง 20% ถึง 35% การใช้พลังงานสามารถลดลงได้อีกโดยการปรับปรุงการเผาไหม้ให้เหมาะสม ซึ่งจำเป็นต้องมีการทำงานเกี่ยวกับการใช้เชื้อเพลิงที่มีค่าความร้อนต่ำและการเพิ่มการใช้ก๊าซจากเตาหลอมและก๊าซจากเตาแปลงสภาพ เทคโนโลยีการให้ความร้อนแบบออกซิเดชันต่ำสำหรับการควบคุมบรรยากาศและเทคโนโลยีการให้ความร้อนแบบปราศจากออกซิเดชันสำหรับการป้องกันก๊าซเป็นมาตรการสำคัญในการลดการสูญเสียจากออกซิเดชันและเพิ่มอัตราผลผลิต เทคโนโลยีนี้ยังสามารถลดขั้นตอนการดองได้อีกด้วย ปัจจุบัน คราบออกไซด์ที่เกิดจากกระบวนการให้ความร้อนในการรีดเหล็กอยู่ที่ 3-3.5 กก./ตัน และคาดว่าการสูญเสียจะอยู่ที่ประมาณ 1.5 ล้านตันของเหล็ก (ประมาณ 7.5 พันล้านหยวน) ต่อปี จากการคำนวณของนักวิชาการชาวยุโรป ต้นทุนของการดองอยู่ที่ 15-20 ยูโรต่อตัน หากสามารถลดการใช้การดองและกรดลงได้ จะส่งผลดีอย่างมากต่อการรักษาสิ่งแวดล้อมและลดภาระในการบำบัดของเสียจากกรด
3) เทคโนโลยีการรีดร้อนและการหล่อลื่นระหว่างการรีดที่อุณหภูมิต่ำ: ผู้ผลิตลวดความเร็วสูงในประเทศได้นำเทคโนโลยีการรีดร้อนที่อุณหภูมิต่ำมาใช้ โดยอุณหภูมิเฉลี่ยของเตาหลอมลดลงเหลือ 950℃ และต่ำสุดที่ 910℃ กำลังของเครื่องรีดร้อนเครื่องแรกของโรงงานผลิตลวดความเร็วสูงบางแห่งได้รับการออกแบบและผลิตตามอุณหภูมิการรีดที่ 850℃ การใช้พลังงานทั้งหมดของการรีดร้อนที่อุณหภูมิต่ำนั้นต่ำกว่าการรีดร้อนแบบดั้งเดิมประมาณ 10%-15% จากสถิติของโรงรีดร้อนของโรงงานเหล็กคาชิมะในญี่ปุ่น การลดอุณหภูมิเตาหลอมของเหล็กแท่งลง 8℃ จะช่วยประหยัดพลังงานได้ 4.2kJ/t หรือคิดเป็น 0.057% อย่างไรก็ตาม การรีดร้อนที่อุณหภูมิต่ำมีข้อกำหนดที่เข้มงวดเกี่ยวกับความสม่ำเสมอของอุณหภูมิความร้อนของเหล็กแท่ง ความแตกต่างของอุณหภูมิตลอดความยาวของเหล็กแท่งสี่เหลี่ยมขนาด 130-150 มม. ไม่ควรเกิน 20-25℃ เทคโนโลยีการหล่อลื่นขณะรีดสามารถลดแรงรีดได้ 10%-30% ลดการใช้พลังงานได้ 5%-10% และลดคราบตะกรันเหล็กออกไซด์ได้ประมาณ 1 กก./ตัน ซึ่งจะช่วยเพิ่มอัตราผลผลิตได้ 0.5%-1.0% และยังสามารถลดการใช้กรดในการล้างกรดได้ประมาณ 0.3-1.0 กก./ตัน โรงงานเหล็กในประเทศหลายแห่งได้นำไปประยุกต์ใช้ในการผลิตเหล็กกล้าไร้สนิมและเหล็กไฟฟ้าแล้ว และได้ผลลัพธ์ที่ดี ในอนาคต นอกจากการส่งเสริมการหล่อลื่นขณะรีดอย่างจริงจังแล้ว เราควรเสริมสร้างความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมในด้านสารหล่อลื่น เทคโนโลยีการหล่อลื่น และเทคโนโลยีการรีไซเคิลด้วย
4) เทคโนโลยีการรีดและควบคุมการระบายความร้อน และอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง: เทคโนโลยีการรีดและควบคุมการระบายความร้อนเป็นวิธีการที่จำเป็นอย่างยิ่งสำหรับการประหยัดพลังงาน ประหยัดวัสดุ การผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีประสิทธิภาพสูง และการเพิ่มผลผลิต วัสดุเหล็กที่เป็นตัวแทน เช่น เหล็ก DP, เหล็ก TRIP, เหล็ก TWIP, เหล็ก CP, เหล็ก AHSS, เหล็ก UHSS, เหล็กท่อส่ง, เหล็กโครงสร้างอาคาร, เหล็กเม็ด และเหล็กที่ไม่ต้องอบชุบความร้อน ล้วนผลิตโดยใช้เทคโนโลยีการรีดและควบคุมการระบายความร้อน นอกจากพัฒนาการใหม่ของโลหะวิทยาเชิงกายภาพที่เป็นพื้นฐานทางเทคนิคแล้ว เทคโนโลยีการรีดและควบคุมการระบายความร้อนยังได้รับประโยชน์จากเทคโนโลยีและอุปกรณ์ใหม่ๆ เช่น เครื่องรีดกำลังสูงที่สามารถทำอุณหภูมิต่ำและความดันสูง เครื่องรีดขนาดกะทัดรัดพิเศษ การระบายความร้อนเร็วพิเศษ (UltraFastCooling) อุปกรณ์ระบายความร้อนแบบเร่งความเร็วออนไลน์ (Super-OLAC) อุปกรณ์เครื่องรีดขนาด ฯลฯ ในอนาคต การพัฒนาเทคโนโลยีการรีดและควบคุมการระบายความร้อนจะพึ่งพาเทคโนโลยีและอุปกรณ์ใหม่ๆ เป็นอย่างมาก นี่เป็นคุณลักษณะที่สำคัญของการพัฒนาเทคโนโลยีการรีดและควบคุมการระบายความร้อน ซึ่งจำเป็นต้องให้ความสนใจ