ในภาคการขนส่งน้ำมันและก๊าซท่อเหล็กเชื่อมตะเข็บตรง X100Mในฐานะตัวแทนของเหล็กกล้าท่อแรงสูงตามมาตรฐาน API 5L กำลังปรับเปลี่ยนมาตรฐานทางเทคนิคของอุตสาหกรรมด้วยคุณสมบัติเชิงกลที่เหนือกว่าและความสามารถในการปรับตัวทางวิศวกรรม ท่อเหล็กเชื่อมตะเข็บตรงนี้ผลิตโดยใช้กระบวนการเชื่อมความต้านทานไฟฟ้าความถี่สูง (ERW) หรือการเชื่อมอาร์กใต้น้ำ (SAWL) มีค่าความแข็งแรงครากขั้นต่ำ 690 MPa ซึ่งสูงกว่าท่อเหล็ก X80 ทั่วไปที่ 551 MPa อย่างมีนัยสำคัญ นับเป็นวัสดุใหม่สำหรับการขนส่งทางไกลด้วยแรงดันสูง
ประการแรก ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์วัสดุสำหรับท่อเหล็กเชื่อมตะเข็บตรง X100M
ข้อได้เปรียบหลักของท่อเหล็กเชื่อมตะเข็บตรง X100M อยู่ที่การออกแบบโลหะผสมที่เป็นนวัตกรรมใหม่ ด้วยการใช้เทคโนโลยีไมโครอัลลอยคอมโพสิต Nb-Ti-Mo ผสานกับกระบวนการรีดและระบายความร้อนแบบควบคุม (TMCP) แผ่นเหล็กนี้จึงสามารถเสริมความแข็งแรงแบบเกรนละเอียดและแบบตกตะกอนได้ ในขณะที่ยังคงรักษาความสามารถในการเชื่อมได้อย่างยอดเยี่ยม บริษัทชั้นนำในประเทศ เช่น Baosteel ได้บรรลุความเหนียวที่อุณหภูมิต่ำกว่า 200 จูล ของพลังงานกระแทกที่อุณหภูมิ -45°C สำหรับแผ่นเหล็ก X100M หนา 18.4 มม. ซึ่งสูงกว่ามาตรฐาน DNV-OS-F101 สำหรับท่อส่งในแถบอาร์กติกอย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เทคโนโลยีโลหะวิทยาสมัยใหม่ ผ่านการบำบัดด้วยแคลเซียมเพื่อปรับปรุงสัณฐานวิทยาของซัลไฟด์ ทำให้ค่าสัมประสิทธิ์สมรรถนะแกน Z ของท่อสูงกว่า 0.8 ซึ่งช่วยแก้ไขปัญหาการฉีกขาดแบบแผ่นในท่อเหล็กเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ของอุตสาหกรรมได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ประการที่สอง การควบคุมกระบวนการผลิตท่อเหล็กเชื่อมตะเข็บตรง X100M ที่แม่นยำ ในการผลิตท่อ บริษัทชั้นนำในประเทศ เช่น Zhujiang Steel Pipe ใช้กระบวนการขึ้นรูป JCOE ซึ่งทำให้สามารถควบคุมความโค้งของท่อได้ ±0.5%D สำหรับท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1422 มม. และความหนาของผนัง 32 มม. การเชื่อมด้วยอาร์กแบบจุ่มใต้น้ำหลายเส้น (ใช้ลวดเชื่อมได้สูงสุด 5 เส้นต่ออนุกรม) ร่วมกับการทดสอบอัลตราโซนิกออนไลน์และการขยายท่อทั้งหมด (ความเครียด 1.5%) ส่งผลให้ค่าสัมประสิทธิ์การเชื่อมสูงกว่า 0.96 ข้อมูลการทดสอบภาคสนามจากโครงการ West-East Gas Pipeline III แสดงให้เห็นว่าอายุความล้าของรอยเชื่อมของท่อเหล็กเชื่อม X100M สูงถึง 92% ของโลหะพื้นฐาน ซึ่งสูงกว่าท่อเหล็กเชื่อม X70 แบบดั้งเดิมเกือบ 40% การใช้โรงงานดิจิทัลยังช่วยให้สามารถควบคุมความล้าได้แม่นยำถึง 0.1 มม. ตลอดกระบวนการ ตั้งแต่การกัดขอบแผ่นโลหะไปจนถึงการลบมุมปลายท่อ
ประการที่สาม คุณค่าเชิงปฏิวัติของท่อเหล็กเชื่อมตะเข็บตรง X100M ในการใช้งานด้านวิศวกรรม
ในโครงการท่อส่งก๊าซธรรมชาติเอเชียกลาง การใช้ท่อเหล็กตะเข็บตรง X100M ช่วยเพิ่มแรงดันออกแบบจาก 12 เมกะปาสคาลสำหรับท่อเหล็ก X80 เป็น 15 เมกะปาสคาล เพิ่มความสามารถในการส่งก๊าซธรรมชาติต่อปีของท่อเดียวขึ้น 25% และลดความหนาของผนังลง 14% ประหยัดเหล็กได้โดยตรงถึง 80,000 ตัน (อ้างอิงจากท่อส่งก๊าซความยาว 300 กิโลเมตร) ที่สำคัญยิ่งกว่านั้น ค่าเลขชี้กำลังการเสริมความแข็งแรงของความเครียด (ค่า n) มีค่าสูงถึง 0.12 ทำให้เหล็กสามารถทนต่อการเสียรูปพลาสติกได้ 1.5% โดยไม่เกิดความเสียหายในเขตแผ่นดินไหวขนาด 8 แมกนิจูด การทดสอบจำลองโดยสถาบันวิจัยแสดงให้เห็นว่าการใช้เหล็ก X100M สำหรับท่อส่งก๊าซความยาว 3,000 กิโลเมตร สามารถลดต้นทุนการบำรุงรักษาได้ 320 ล้านดอลลาร์ตลอดอายุการใช้งาน
ประการที่สี่ การพัฒนาร่วมกันของระบบมาตรฐานสำหรับท่อเหล็กเชื่อมตะเข็บตรง X100M
ด้วยการนำมาตรฐาน API SPEC 5L ฉบับที่ 46 มาใช้ ข้อกำหนดทางเทคนิคสำหรับ X100M จึงกลายเป็นระบบที่สมบูรณ์ อัตราส่วนพื้นที่เฉือนที่ต้องการสำหรับการทดสอบ DWTT (การทดสอบการฉีกขาดด้วยน้ำหนักตก) ที่อุณหภูมิ -15°C อยู่ที่ ≥85% ซึ่งสูงกว่าเหล็ก X80 ถึง 10 เปอร์เซ็นต์ มาตรฐาน GB/T 9711-2017 ในประเทศได้เพิ่มมาตรฐาน A สำหรับการทดสอบ HIC (การแตกร้าวจากไฮโดรเจน) ขึ้นอย่างสร้างสรรค์ โดยกำหนดให้อัตราส่วนความยาวการแตกร้าว (CLR) อยู่ที่ ≤15% มาตรฐานที่เข้มงวดเหล่านี้ผลักดันให้ผู้ผลิตพัฒนาสูตรการเชื่อมคาร์บอนต่ำที่มีค่าคาร์บอนเทียบเท่า (CEIW) อยู่ที่ ≤0.43% ซึ่งช่วยลดความเสี่ยงของรอยเชื่อมรอบวงที่จะเกิดการแตกร้าวจากความเย็นในสนามได้อย่างมาก
ประการที่ห้า ความก้าวหน้าในการปรับตัวต่อสิ่งแวดล้อมของท่อเหล็กเชื่อมตะเข็บตรง X100M
เพื่อตอบสนองความต้องการเฉพาะตัวของภูมิภาคอาร์กติก ท่อเหล็ก X100M ที่พัฒนาขึ้นใหม่นี้รักษาพลังงาน CVN (Charpy Impact) ได้มากกว่า 100 จูล ที่อุณหภูมิ -60°C ท่อ X100M ที่ใช้ในโครงการอาร์กติก 2 ใช้ระบบป้องกันการกัดกร่อน 3LPE+PP แบบสองชั้นอย่างสร้างสรรค์ เมื่อผสานกับการป้องกันแบบแคโทดิก ระบบนี้จึงยืดอายุการใช้งานออกไปได้ถึง 50 ปี ในสภาพแวดล้อมทางทะเล การเติมโลหะผสมที่ทนทานต่อการกัดกร่อนซึ่งประกอบด้วย Cu 0.3% และ Sb 0.05% จะทำให้อัตราการกัดกร่อนในบริเวณที่น้ำกระเซ็นต่ำกว่า 0.08 มิลลิเมตรต่อปี ซึ่งน้อยกว่าเหล็กกล้าคาร์บอนทั่วไปเพียงหนึ่งในห้า
ประการที่หก ความท้าทายทางเทคนิคทั่วทั้งห่วงโซ่อุตสาหกรรมสำหรับท่อเหล็กเชื่อมตามยาว X100M
แม้จะมีข้อได้เปรียบที่สำคัญ แต่ท่อเหล็กตะเข็บตรง X100M ยังคงเผชิญกับความท้าทายมากมายในการพัฒนาอุตสาหกรรม การอ่อนตัวลงในบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ) ทำให้ความแข็งของบริเวณปลายเชื่อมบางส่วนลดลงต่ำกว่า 220 HV10 ปัจจุบัน เทคโนโลยีการให้ความร้อนแบบเหนี่ยวนำหลังการเชื่อมสามารถลดความแข็งลงเหลือประมาณ 245 HV10 อีกความท้าทายหนึ่งคือการเชื่อมแบบ girth ในสถานที่ ซึ่งจำเป็นต้องพัฒนาลวดเชื่อมที่มีความร้อนเข้าต่ำกว่า 80 kJ/cm2 ยกตัวอย่างเช่น วัสดุสิ้นเปลืองสำหรับเชื่อม MG-S63TW ของ Kobelco มีประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม โดยมีพลังงานกระแทกมากกว่า 47 J ที่อุณหภูมิ -40°C ข้อมูลการทดสอบจากบุคคลที่สามแสดงให้เห็นว่า CTOD (การเคลื่อนที่ของการเปิดปลายรอยแตก) ของรอยเชื่อมแบบ girth ของ X100M ที่ใช้กระบวนการเชื่อมอัตโนมัติสามารถเข้าถึง 0.25 มม. ซึ่งตรงตามข้อกำหนดที่เข้มงวดของมาตรฐาน BS7910
ในขณะที่กลยุทธ์ “คาร์บอนคู่” ก้าวหน้าขึ้น ท่อเหล็กตะเข็บตรง X100M จะแสดงให้เห็นถึงคุณค่าที่มากยิ่งขึ้นในภาค CCUS (การดักจับและกักเก็บคาร์บอน) ความสามารถในการรับแรงดันของท่อเหล็กนี้รองรับการลำเลียง CO2 เหนือวิกฤตที่สูงกว่า 15 MPa และประสบความสำเร็จในการนำไปใช้ในโครงการ Canadian Quest สถาบันวิจัยและพัฒนาในประเทศกำลังศึกษาความเหมาะสมของท่อเหล็ก X100M ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงที่มี H2S 90% และ CO2 10% การทดสอบเบื้องต้นแสดงให้เห็นว่าการลดปริมาณแมงกานีสให้ต่ำกว่า 1.2% และการเพิ่ม Ti 0.02% จะสามารถเพิ่มแรงเค้นวิกฤตสำหรับ SSC (การกัดกร่อนจากความเค้นซัลไฟด์) เป็น SMYS ได้ 85% ความก้าวหน้าเหล่านี้จะทำให้ท่อเหล็กตะเข็บตรง X100M กลายเป็นวัสดุหลักสำหรับโครงสร้างพื้นฐานด้านพลังงานยุคใหม่ โดยคาดการณ์ว่าความต้องการทั่วโลกต่อปีจะเกิน 3 ล้านตันภายในปี 2573
เวลาโพสต์: 8 ส.ค. 2568