ประการแรก คุณลักษณะของวัสดุและการวิเคราะห์มาตรฐานของท่อเหล็กตะเข็บตรง X52N
ท่อเหล็กเชื่อมตะเข็บตรง X52N จัดอยู่ในเกรด PSL2 ของเหล็กกล้าสำหรับท่อส่งตามมาตรฐาน API 5L ชื่อ “X52” แสดงถึงความแข็งแรงครากขั้นต่ำ 52,000 psi (ประมาณ 358 MPa) และตัวอักษร “N” ต่อท้ายแสดงว่าผ่านกระบวนการปรับสภาพปกติ (Normalization) กระบวนการอบชุบความร้อนนี้ทำให้เหล็กมีโครงสร้างเกรนละเอียดสม่ำเสมอ ช่วยเพิ่มความทนทานต่อแรงกระแทกและประสิทธิภาพการเชื่อมอย่างมีนัยสำคัญ ตามข้อกำหนดการรับรองมาตรฐานคู่ GB/T9711-2017 และ API5L องค์ประกอบทางเคมีต้องควบคุมค่าเทียบเท่าคาร์บอน (Ceq≤0.43%) อย่างแม่นยำ และปริมาณกำมะถันและฟอสฟอรัสต้องจำกัดไว้ที่น้อยกว่า 0.015% และ 0.025% ตามลำดับ เพื่อให้มั่นใจได้ว่าพลังงานกระแทก Charpy มากกว่า 27 J จะคงอยู่ที่อุณหภูมิต่ำ -20℃ ในแง่ของคุณสมบัติทางกล นอกเหนือจากการตรงตามข้อกำหนดความแข็งแรงครากขั้นพื้นฐานแล้ว ความแข็งแรงดึงของท่อเหล็ก X52N ต้องถึง 460-760 MPa และการยืดตัวต้องเกิน 23% ตามรายงานการทดสอบจากบุคคลที่สาม จากข้อมูล (อ้างอิงจากข้อมูลห้องปฏิบัติการ BMLink) พบว่าค่าความแข็งแรงเฉลี่ยของผลิตภัณฑ์จริงสามารถสูงถึง 375 MPa ซึ่งสูงกว่าค่ามาตรฐาน 5% และความแข็งตามแนวรัศมีของตัวท่อถูกควบคุมให้อยู่ภายใน 190 HV10 ความสมดุลระหว่างความแข็งแรงและความเหนียวนี้ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการก่อสร้างท่อส่งในพื้นที่ที่มีกิจกรรมทางธรณีวิทยาบ่อยครั้ง
ประการที่สอง กระบวนการผลิตขั้นสูงของท่อเหล็กตะเข็บตรง X52N
ท่อเหล็กเชื่อมตะเข็บตรง X52N ที่ทันสมัยในปัจจุบันใช้กระบวนการขั้นสูงที่ผสมผสานการขึ้นรูป JCOE และการเชื่อมความถี่สูง (HFW) โดยยกตัวอย่างสายการผลิตของบริษัทชั้นนำแห่งหนึ่ง กระบวนการผลิตประกอบด้วยขั้นตอนสำคัญหกขั้นตอน:
1. การเตรียมสภาพแผ่นเหล็กม้วน: เลือกใช้แผ่นเหล็กม้วนรีดร้อนเกรด X52N หนา 18-25 มม. และทำให้ได้ความสะอาดระดับ Sa2.5 โดยการพ่นทรายและกำจัดสนิม จากนั้นเคลือบทองแดงสองด้านเพื่อลดความเสี่ยงจากการเกิดออกซิเดชันระหว่างการเชื่อม
2. การขึ้นรูปที่แม่นยำ: ใช้การกดขึ้นรูป JCO แบบสามขั้นตอน และค่อยๆ ดัดแผ่นเรียบให้เป็นชิ้นงานท่อเปิดผ่านการขึ้นรูปไฮดรอลิก 32 ครั้ง โดยควบคุมความคลาดเคลื่อนของความรีให้อยู่ภายใน 0.6%D
3. การเชื่อมด้วยความถี่สูง: เครื่องกำเนิดความถี่สูงขนาด 400 กิโลวัตต์ สร้างกระแสไฟฟ้าความถี่ 100-400 กิโลเฮิร์ตซ์ ซึ่งจะทำให้ขอบท่อร้อนขึ้นทันทีถึง 1350-1400 องศาเซลเซียส และทำให้เกิดการเชื่อมทางโลหะวิทยาในระดับโมเลกุลภายใต้การทำงานของลูกกลิ้งอัดขึ้นรูป ระบบตรวจจับกระแสไหลวนแบบออนไลน์ของโรงงานสามารถระบุข้อบกพร่องที่ไม่เชื่อมติดกันที่มีขนาดใหญ่กว่า 0.3 มิลลิเมตรได้แบบเรียลไทม์
4. การขยายตัวโดยรวม: ท่อเหล็กเชื่อมจะถูกขยายในแนวรัศมี 1.2-1.5% ผ่านเครื่องขยายเชิงกลแบบ 24 แม่พิมพ์ เพื่อขจัดความเค้นตกค้างและเพื่อให้ได้ความแม่นยำของขนาดในช่วงความคลาดเคลื่อน +0.5/-0.3 มม. ตามที่ระบุไว้ใน API5L
5. กระบวนการอบชุบความร้อน: ตัวท่อทั้งหมดจะถูกอบชุบที่อุณหภูมิ 920±10℃ จากนั้นจึงระบายความร้อนด้วยอากาศจนต่ำกว่า 300℃ การตรวจสอบทางโลหะวิทยาแสดงให้เห็นว่าขนาดเกรนหลังการอบชุบเป็นไปตามมาตรฐาน ASTM No.8 หรือสูงกว่า
6. การตรวจจับอัจฉริยะ: การทดสอบอัลตราโซนิกแบบเฟสอาร์เรย์ (PAUT) ถูกนำมาใช้แทนการตรวจจับข้อบกพร่องด้วยรังสีเอกซ์แบบดั้งเดิม และด้วยเครื่องตรวจจับการรั่วไหลของสนามแม่เหล็ก 16 ช่อง ทำให้สามารถระบุรอยแตกที่มีความลึก 0.5 มม. ได้อย่างครอบคลุม 100%
ประการที่สาม การประยุกต์ใช้ทางวิศวกรรมและข้อได้เปรียบทางเทคนิคของท่อเหล็กตะเข็บตรง X52N
ในโครงการท่อส่งก๊าซธรรมชาติสายที่สี่ระหว่างมณฑลฉานซีและปักกิ่ง ท่อเหล็กเชื่อมตะเข็บตรง X52N แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการปรับตัวทางวิศวกรรมที่ยอดเยี่ยม ท่อเหล็กขนาด Φ1016×14.6 มม. ที่ใช้ในโครงการนี้ผ่านการทดสอบแรงกระแทกที่อุณหภูมิต่ำ -30℃ และค่าความเหนียวแตกหัก CTOD สูงกว่า 0.25 มม. เมื่อเทียบกับท่อเหล็กเชื่อมแบบเกลียว ข้อดีสามประการที่เกิดจากโครงสร้างตะเข็บตรงนั้นโดดเด่นเป็นพิเศษ:
1. ความแม่นยำของขนาด: การเชื่อมแบบตรงช่วยให้การกลึงปลายท่อทำได้ง่ายขึ้น และสามารถควบคุมความคลาดเคลื่อนของการเชื่อมตามแนวเส้นรอบวงได้ภายใน 1 มิลลิเมตร ซึ่งต่ำกว่าท่อแบบเกลียวมากกว่า 60%
2. การกระจายความเค้น: การวิเคราะห์ด้วยวิธีไฟไนต์เอเลเมนต์แสดงให้เห็นว่า การกระจายความเค้นตามแนวเส้นรอบวงของท่อเหล็กตะเข็บตรงมีความสม่ำเสมอมากขึ้นภายใต้แรงดันภายใน และค่าสัมประสิทธิ์ความเข้มข้นของความเค้นสูงสุดอยู่ที่เพียง 1.08 ซึ่งต่ำกว่า 1.23 ของท่อเหล็กเกลียวอย่างเห็นได้ชัด
3. ความน่าเชื่อถือในการตรวจจับ: รอยเชื่อมตรงนั้นสะดวกกว่าสำหรับอุปกรณ์ตรวจจับข้อบกพร่องอัตโนมัติในการติดตามและสแกน ข้อมูลทางสถิติของโครงการหนึ่งแสดงให้เห็นว่าอัตราการตรวจจับข้อบกพร่องของรอยเชื่อมตรงนั้นสูงกว่ารอยเชื่อมแบบเกลียวถึง 15 เปอร์เซ็นต์
เมื่อใช้ในโครงสร้างแท่นขุดเจาะนอกชายฝั่ง ท่อเหล็ก X52N มักใช้สารเคลือบป้องกันการกัดกร่อน 3LPE ร่วมกับขั้วบวกเสียสละโลหะผสมสังกะสี-อะลูมิเนียมขนาด 1200 ไมโครเมตร ซึ่งสามารถยืดอายุการใช้งานได้นานกว่า 30 ปี ที่สำคัญคือ ในสภาพแวดล้อมที่มี H2S ความแข็งของเหล็กต้องได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวดไม่ให้เกิน 22HRC เพื่อหลีกเลี่ยงการแตกร้าวจากความเค้นของซัลไฟด์ (SSCC)
ประการที่สี่ การพัฒนาตลาดและวิวัฒนาการทางเทคโนโลยีของท่อเหล็กตะเข็บตรง X52N
จากรายงานประจำปี 2024 ของสมาคมท่อเหล็กแห่งประเทศจีน ส่วนแบ่งการตลาดของท่อเหล็กเชื่อมตะเข็บตรง X52N ในตลาดท่อส่งน้ำมันและก๊าซภายในประเทศเพิ่มขึ้นเป็น 38% และกำลังการผลิตต่อปีเกิน 4.5 ล้านตัน นอกจากนี้ยังมีการส่งเสริมการพัฒนาเทคโนโลยีสองด้าน ได้แก่:
1. การเชื่อมแบบดิจิทัล: นำเสนอระบบปรับพารามิเตอร์การเชื่อมอัตโนมัติบนพื้นฐานของอินเทอร์เน็ตอุตสาหกรรม โดยใช้คลื่นมิลลิเมตรในการตรวจสอบสถานะของบ่อหลอมเหลวแบบเรียลไทม์ เพิ่มความเร็วในการเชื่อมเป็น 1.8 เมตร/นาที พร้อมทั้งลดอัตรารูพรุนให้ต่ำกว่า 0.2%
2. การผลิตที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม: การใช้ความร้อนแบบเหนี่ยวนำแทนการอบชุบด้วยเตาแก๊ส ช่วยลดการใช้พลังงานของสายการผลิตลง 27% และลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เทียบเท่าต่อท่อเหล็กหนึ่งตันเหลือ 1.8 ตัน ซึ่งเป็นไปตามข้อกำหนดของคำสั่ง CPD ของสหภาพยุโรป
วันที่เผยแพร่: 21 กรกฎาคม 2568