ประการแรก คุณลักษณะของวัสดุและข้อกำหนดมาตรฐานของท่อเหล็กตะเข็บตรง Q420MC
Q420MC เป็นเหล็กกล้าโครงสร้างความแข็งแรงสูงที่มีส่วนผสมของโลหะผสมต่ำ ในชื่อ “Q” หมายถึงความแข็งแรงคราก “420” หมายความว่าความแข็งแรงครากไม่น้อยกว่า 420 MPa และ “MC” บ่งชี้ว่าวัสดุนี้เหมาะสำหรับการขึ้นรูปเย็น เมื่อเทียบกับเหล็กกล้าคาร์บอนทั่วไป Q420MC มีความแข็งแรงเพิ่มขึ้นจากโครงสร้างผลึกละเอียดและความแข็งแรงจากการตกตะกอนโดยการเติมธาตุผสมขนาดเล็ก เช่น ไนโอเบียม วานาเดียม และไทเทเนียม ซึ่งช่วยเพิ่มความแข็งแรงอย่างมีนัยสำคัญในขณะที่ยังคงรักษาความยืดหยุ่นและความเหนียวที่ดี ตามมาตรฐาน GB/T 1591-2018 “เหล็กโครงสร้างความแข็งแรงสูงผสมต่ำ” องค์ประกอบทางเคมีของ Q420MC มีข้อกำหนดที่เข้มงวด ได้แก่ ปริมาณคาร์บอนต้องควบคุมต่ำกว่า 0.12% ปริมาณแมงกานีสต้องไม่เกิน 1.70% และปริมาณธาตุที่เป็นอันตราย เช่น กำมะถันและฟอสฟอรัสต้องจำกัด ในแง่ของคุณสมบัติทางกล ความแข็งแรงดึงอยู่ที่ 520-680 MPa การยืดตัว ≥18% และพลังงานกระแทกที่ 20℃ ไม่น้อยกว่า 34J ซึ่งเหมาะอย่างยิ่งสำหรับโครงสร้างรับน้ำหนักในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ
ประการที่สอง กระบวนการผลิตขั้นสูงของท่อเหล็กตะเข็บตรง Q420MC
1. การเตรียมแผ่นเหล็ก: ใช้เหล็กแผ่นรีดร้อนเป็นวัตถุดิบ และกำจัดคราบตะกรันออกด้วยกระบวนการดอง จากนั้นจึงทำการรีดเย็นเพื่อให้ผิวแผ่นเหล็กเรียบและตรง โดยสามารถควบคุมความคลาดเคลื่อนได้ภายใน ±0.1 มม. บริษัทชั้นนำบางแห่งใช้กระบวนการควบคุมทางความร้อนและเชิงกล (TMCP) เพื่อปรับปรุงโครงสร้างผลึกด้วยการรีดและการควบคุมการระบายความร้อน ทำให้วัสดุมีทั้งความแข็งแรงสูงและความสามารถในการเชื่อมที่ดีเยี่ยม
2. เทคโนโลยีการเชื่อมตะเข็บตรงความถี่สูง: ใช้เทคโนโลยีการเชื่อมแบบต้านทานไฟฟ้า (ERW) โดยใช้ปรากฏการณ์สกินเอฟเฟกต์และพร็อพซิมโฟนีเอฟเฟกต์ของกระแสไฟฟ้าความถี่สูง 100-400 kHz ทำให้ขอบของท่อหลอมรวมกันได้ทันทีภายใน 10-20 มิลลิวินาที ระบบตรวจจับข้อบกพร่องด้วยกระแสไหลวนและคลื่นอัลตราโซนิคแบบออนไลน์ขั้นสูงสามารถตรวจสอบคุณภาพการเชื่อมได้แบบเรียลไทม์ และอัตราการตรวจจับข้อบกพร่องสูงกว่า 99.5%
3. กระบวนการหลังการผลิต: รอยเชื่อมจะถูกกำจัดความเค้นด้วยการอบชุบความร้อนแบบออนไลน์ และการทดสอบแรงดันน้ำจะสูงถึง 1.5 เท่าของแรงดันมาตรฐาน (โดยปกติ ≥15 MPa) ท่อเหล็กสำหรับงานเฉพาะทางบางชนิดยังต้องได้รับการบำบัดด้วยการพ่นทราย การกำจัดสนิม การเคลือบอีพ็อกซี และการบำบัดป้องกันการกัดกร่อนอื่นๆ และอายุการใช้งานจากการทดสอบการพ่นละอองเกลือสามารถยาวนานกว่า 1,000 ชั่วโมง
ประการที่สาม สถานการณ์การใช้งานทั่วไปของท่อเหล็กตะเข็บตรง Q420MC
1. การใช้งานในด้านโครงสร้างเหล็กอาคาร: ท่อเหล็กเชื่อมตะเข็บตรง Q420MC เป็นวัสดุหลักสำหรับเสาอาคารสูงและโครงถักช่วงกว้าง มีน้ำหนักเบากว่าเหล็ก Q235 แบบดั้งเดิม 20%-30%
2. การผลิตเครื่องจักรกลทางวิศวกรรม: แขนของรถขุดของบริษัทแห่งหนึ่งทำจากท่อเหล็ก Q420MC และเมื่อปรับความหนาของผนังให้เหมาะสมที่ 16 มม. ก็ยังคงสามารถตอบสนองความต้องการอายุการใช้งานจากการล้าได้ถึง 500,000 ครั้ง
3. โครงสร้างพื้นฐานด้านพลังงานใหม่: ส่วนเชื่อมต่อของเสากังหันลมโดยทั่วไปใช้ท่อเหล็กเชื่อมตะเข็บตรงขนาดใหญ่เส้นผ่านศูนย์กลาง 2000-4000 มม. ความทนทานต่อแรงกระแทกที่อุณหภูมิต่ำของเหล็กกล้า Q420MC ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการทำงานที่ปลอดภัยในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิ -40℃
4. อุปกรณ์ขนส่ง: บริษัทแห่งหนึ่งได้เปลี่ยนวัสดุเดิมมาใช้ Q420MC ในการผลิตชุดล้อรถไฟบรรทุกสินค้า ซึ่งทำให้ค่าขีดจำกัดความล้าของชิ้นส่วนเพิ่มขึ้นจาก 210 MPa เป็น 280 MPa และผ่านการทดสอบการรับน้ำหนัก 1.5 ล้านรอบได้สำเร็จ
ประการที่สี่ สถานะตลาดและแนวโน้มการพัฒนาของท่อเหล็กตะเข็บตรง Q420MC
จากข้อมูลของสมาคมเหล็กและเหล็กกล้าแห่งประเทศจีน ผลผลิตท่อเหล็กเกรด Q420MC ภายในประเทศจะเกิน 8.5 ล้านตันในปี 2024 โดยท่อเหล็กเชื่อมตะเข็บตรงคิดเป็น 65% ในแง่ของราคา ราคาเสนอซื้อทั่วไปในปัจจุบันสำหรับขนาด φ219×8 มม. อยู่ที่ 5800-6200 หยวน/ตัน ซึ่งสูงกว่าท่อเหล็ก Q345B ประมาณ 8%-10%
ทิศทางการพัฒนานวัตกรรมทางเทคโนโลยีมีลักษณะสำคัญ 3 ประการ ได้แก่:
- การออกแบบที่น้ำหนักเบา: ท่อเหล็กเกรด Q420MC+ ที่พัฒนาโดยบริษัทแห่งหนึ่ง ได้เพิ่มความแข็งแรงของจุดคราค (yield strength) เป็น 450 MPa ผ่านการปรับส่วนประกอบให้เหมาะสม และสามารถลดความหนาของผนังลงได้อีก
- การผลิตอัจฉริยะ: สายการผลิตท่อเหล็กเชื่อมแบบอัจฉริยะที่สร้างโดยองค์กรแห่งหนึ่งประสบความสำเร็จในการจำลองกระบวนการทั้งหมดแบบดิจิทัล และอัตราคุณภาพของผลิตภัณฑ์เพิ่มขึ้นเป็น 99.8%
- การผลิตที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม: บริษัทแห่งหนึ่งนำเทคโนโลยีลดไฮโดรเจนมาใช้เพื่อลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนต่อตันเหล็กได้ถึง 40% และท่อเหล็ก Q420MC คาร์บอนต่ำชุดแรกได้รับการรับรองจาก UL แล้ว
ประการที่ห้า คำแนะนำในการเลือกและการใช้งานท่อเหล็กตะเข็บตรง Q420MC
1. หลักการจับคู่ข้อกำหนด: ตามมาตรฐาน GB/T 21835-2008 แนะนำให้ใช้ท่อเหล็กที่มีอัตราส่วนเส้นผ่านศูนย์กลางต่อความหนา ≤60 สำหรับโครงสร้างอาคาร และสำหรับเครื่องจักรกลทางวิศวกรรมควรเลือกข้อกำหนดที่มีอัตราส่วนเส้นผ่านศูนย์กลางต่อความหนา 45-55 การคำนวณในโครงการสะพานข้ามทะเลแสดงให้เห็นว่าท่อเหล็ก Q420MC ขนาด φ1200×18 มม. มีน้ำหนักเบากว่าโครงสร้างคอนกรีต 40% และลดแรงลมได้ 25%
2. จุดสำคัญของกระบวนการเชื่อม: แนะนำให้ใช้การเชื่อมแบบใช้ก๊าซผสมอาร์กอนที่มีปริมาณอาร์กอนสูง (80% Ar + 20% CO2) และควรควบคุมอุณหภูมิการอุ่นก่อนเชื่อมไว้ที่ 100-150℃ การทดสอบเปรียบเทียบในโครงการท่อส่งแรงดันแสดงให้เห็นว่า เมื่อใช้ลวดเชื่อม E5515-G พลังงานกระแทกในการเชื่อมสามารถสูงถึง 58J (-20℃) ซึ่งสูงกว่าข้อกำหนดมาตรฐานอย่างมาก
3. สารเสริมฤทธิ์ป้องกันการกัดกร่อน: ระบบ “สีรองพื้นอีพ็อกซี่ผสมสังกะสี + สีทับหน้าผสมเกล็ดแก้ว” เป็นระบบที่แนะนำสำหรับสภาพแวดล้อมทางทะเล โดยความหนาของชั้นเคลือบต้อง ≥280 ไมโครเมตร
ด้วยความก้าวหน้าในการก่อสร้างโครงสร้างพื้นฐานใหม่ใน “แผนพัฒนาเศรษฐกิจและสังคมแห่งชาติฉบับที่ 14” การใช้งานท่อเหล็กเชื่อมตะเข็บตรง Q420MC ในสาขาเกิดใหม่ เช่น คลังสินค้าโลจิสติกส์อัจฉริยะ และการก่อสร้างแบบโมดูลาร์ จะยังคงขยายตัวอย่างต่อเนื่อง การบูรณาการอย่างลึกซึ้งระหว่างการวิจัยและพัฒนาวัสดุและเทคโนโลยีการผลิตอัจฉริยะ จะส่งเสริมให้ท่อเหล็กประสิทธิภาพสูงชนิดนี้พัฒนาไปในทิศทางที่เบาขึ้น แข็งแรงขึ้น และทนทานยิ่งขึ้น
วันที่เผยแพร่: 15 กรกฎาคม 2568