มาตรฐานการใช้งานและความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีของท่อเหล็กตะเข็บตรง

ท่อเหล็กเชื่อม หรือที่รู้จักกันในชื่อท่อเชื่อม คือท่อเหล็กที่ทำจากแผ่นเหล็กหรือแถบเหล็กหลังจากบีบอัดและเชื่อม ท่อเหล็กเชื่อมมีกระบวนการผลิตที่ง่าย ประสิทธิภาพการผลิตสูง มีหลากหลายชนิดและขนาด และใช้เงินลงทุนด้านอุปกรณ์น้อย แต่โดยทั่วไปแล้วความแข็งแรงจะต่ำกว่าท่อเหล็กไร้รอยต่อ นับตั้งแต่ทศวรรษ 1930 เป็นต้นมา ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของการผลิตเหล็กแผ่นรีดต่อเนื่องและความก้าวหน้าของเทคโนโลยีการเชื่อมและการตรวจสอบ รอยเชื่อมจึงได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง และชนิดและขนาดของท่อเหล็กเชื่อมก็เพิ่มขึ้นทุกวันและเข้ามาแทนที่ท่อเหล็กไร้รอยต่อในหลายๆ ด้านมากขึ้นเรื่อยๆ ท่อเหล็กเชื่อมแบ่งออกเป็นท่อเชื่อมรอยตรงและท่อเชื่อมรอยเกลียวตามลักษณะของรอยเชื่อม

กระบวนการผลิตของท่อเชื่อมตะเข็บตรงการเชื่อมแบบเกลียวเป็นวิธีที่ง่าย ประสิทธิภาพการผลิตสูง ต้นทุนต่ำ และพัฒนาได้รวดเร็ว ความแข็งแรงของท่อเชื่อมแบบเกลียวโดยทั่วไปจะสูงกว่าท่อเชื่อมแบบตะเข็บตรง และสามารถผลิตท่อเชื่อมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ขึ้นได้โดยใช้แท่งเหล็กที่แคบกว่า ในขณะที่ท่อเชื่อมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่างกันสามารถผลิตได้โดยใช้แท่งเหล็กที่มีความกว้างเท่ากัน แต่เมื่อเทียบกับท่อเชื่อมแบบตะเข็บตรงที่มีความยาวเท่ากัน ความยาวของการเชื่อมจะเพิ่มขึ้น 30-100% และความเร็วในการผลิตจะต่ำกว่า ดังนั้น ท่อเชื่อมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเล็กส่วนใหญ่จึงใช้การเชื่อมแบบตะเข็บตรง และท่อเชื่อมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ส่วนใหญ่จึงใช้การเชื่อมแบบเกลียว

1. ท่อเหล็กเชื่อมสำหรับขนส่งของเหลวแรงดันต่ำ (GB/T3092-1993) หรือที่เรียกกันทั่วไปว่าท่อเชื่อม มักใช้สำหรับลำเลียงน้ำ ก๊าซ อากาศ น้ำมัน ไอน้ำร้อน และของเหลวแรงดันต่ำอื่นๆ ทั่วไป ความหนาของผนังท่อเหล็กแบ่งออกเป็นท่อเหล็กธรรมดาและท่อเหล็กหนา ส่วนรูปทรงของปลายท่อแบ่งออกเป็นท่อเหล็กไม่มีเกลียว (ท่อเบา) และท่อเหล็กมีเกลียว ขนาดของท่อเหล็กระบุด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางระบุ (มม.) ซึ่งเป็นค่าโดยประมาณของเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน โดยทั่วไปจะระบุเป็นนิ้ว เช่น 1 1/2 เป็นต้น นอกจากจะใช้ลำเลียงของเหลวโดยตรงแล้ว ท่อเหล็กเชื่อมสำหรับขนส่งของเหลวแรงดันต่ำยังใช้เป็นท่อดิบสำหรับท่อเหล็กเชื่อมชุบสังกะสีสำหรับขนส่งของเหลวแรงดันต่ำอีกด้วย
2. ท่อเหล็กเชื่อมชุบสังกะสีสำหรับขนส่งของเหลวแรงดันต่ำ (GB/T3091-1993) หรือที่เรียกว่าท่อเหล็กเชื่อมชุบสังกะสีด้วยไฟฟ้า มักเรียกกันว่าท่อสีขาว เป็นท่อเหล็กเชื่อมชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน (เชื่อมด้วยเตาหรือเชื่อมด้วยไฟฟ้า) ใช้สำหรับลำเลียงน้ำ ก๊าซ อากาศ น้ำมัน ไอน้ำร้อน น้ำอุ่น และของเหลวแรงดันต่ำทั่วไป หรือเพื่อวัตถุประสงค์อื่นๆ ความหนาของผนังท่อเหล็กแบ่งออกเป็นท่อเหล็กชุบสังกะสีธรรมดาและท่อเหล็กชุบสังกะสีหนา ส่วนรูปทรงของปลายท่อแบ่งออกเป็นท่อเหล็กชุบสังกะสีแบบไม่มีเกลียวและท่อเหล็กชุบสังกะสีแบบมีเกลียว ข้อกำหนดของท่อเหล็กจะระบุด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางระบุ (มม.) ซึ่งเป็นค่าโดยประมาณของเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน โดยทั่วไปจะระบุเป็นนิ้ว เช่น 1 1/2 เป็นต้น
3. ท่อเหล็กหุ้มสายไฟคาร์บอนธรรมดา (GB3640-88) คือท่อเหล็กที่ใช้สำหรับป้องกันสายไฟในโครงการติดตั้งระบบไฟฟ้า เช่น อาคารอุตสาหกรรมและอาคารพลเรือน ตลอดจนการติดตั้งเครื่องจักรและอุปกรณ์ต่างๆ
4. ท่อเหล็กเชื่อมไฟฟ้าแบบตะเข็บตรง (YB242-63) คือท่อเหล็กที่มีตะเข็บเชื่อมขนานกับแนวยาวของท่อเหล็ก โดยทั่วไปจะแบ่งออกเป็นท่อเหล็กเชื่อมไฟฟ้าแบบเมตริก ท่อเหล็กเชื่อมไฟฟ้าผนังบาง ท่อน้ำมันหล่อเย็นหม้อแปลงไฟฟ้า และอื่นๆ
5. ท่อเหล็กเชื่อมแบบจุ่มอาร์คตะเข็บเกลียว (SY5037-2000) สำหรับการลำเลียงของเหลวแรงดันต่ำทั่วไป ผลิตจากเหล็กแผ่นรีดร้อนที่ม้วนเป็นเกลียวที่อุณหภูมิปกติ และผลิตโดยการเชื่อมแบบจุ่มอาร์คอัตโนมัติสองด้านหรือการเชื่อมด้านเดียว ท่อเหล็กเชื่อมแบบจุ่มอาร์คสำหรับการลำเลียงของเหลวแรงดันต่ำทั่วไป เช่น น้ำ ก๊าซ อากาศ และไอน้ำ
6. ท่อเหล็กเชื่อมเกลียวสำหรับเสาเข็ม (SY5040-2000) ผลิตจากเหล็กแผ่นรีดร้อนที่ม้วนเป็นเกลียวที่อุณหภูมิปกติ และเชื่อมด้วยการเชื่อมแบบจุ่มอาร์คสองด้านหรือการเชื่อมความถี่สูง ใช้สำหรับโครงสร้างก่อสร้างทางวิศวกรรมโยธา ท่าเรือ และเสาเข็มฐานราก เช่น สะพานและสะพานข้ามทางรถไฟ

ความก้าวหน้าทางเทคนิคของการรีดท่อเหล็กตะเข็บตรง:
1) เพิ่มอุณหภูมิและอัตราส่วนการอบร้อน: การเพิ่มอุณหภูมิและอัตราส่วนการอบร้อนเป็นมาตรการสำคัญในการประหยัดพลังงานและลดการปล่อยมลพิษ และได้รับความสนใจอย่างมาก ปัจจุบัน อุณหภูมิการอบร้อนเฉลี่ยในประเทศของผมอยู่ที่ 500-600°C และอุณหภูมิสูงสุดอาจสูงถึง 900°C อัตราส่วนการอบร้อนเฉลี่ยอยู่ที่ 40% และในสายการผลิตมีอัตราส่วนมากกว่า 75% ในขณะที่เครื่องรีดเหล็กแผ่นร้อนขนาด 1780 มม. ในโรงงานฟุกุยามะของบริษัท Japan Steel Tube มีอัตราส่วนการอบร้อน 65% อัตราการรีดโดยตรง 30% และอุณหภูมิการอบร้อนสูงถึง 1000°C อัตราส่วนการอบร้อนจึงอยู่ที่ 28% ในอนาคต ประเทศของผมควรเพิ่มอัตราส่วนการอบร้อนของแผ่นเหล็กหล่อต่อเนื่องให้สูงกว่า 650°C และพยายามประหยัดพลังงานให้ได้ 25% ถึง 35%
2) เทคโนโลยีการให้ความร้อนต่างๆ ของเตาหลอมเหล็ก: เทคโนโลยีการให้ความร้อนประกอบด้วย การให้ความร้อนแบบหมุนเวียน การควบคุมการเผาไหม้อัตโนมัติ การเผาไหม้เชื้อเพลิงที่มีค่าความร้อนต่ำ เทคโนโลยีการให้ความร้อนแบบออกซิเดชันต่ำหรือปราศจากออกซิเดชัน เป็นต้น จากสถิติพบว่า เตาหลอมเหล็กมากกว่า 330 แห่งในประเทศของเราใช้เทคโนโลยีการเผาไหม้แบบหมุนเวียน และสามารถประหยัดพลังงานได้ถึง 20% ถึง 35% การใช้พลังงานสามารถลดลงได้อีกโดยการปรับปรุงการเผาไหม้ให้เหมาะสม ซึ่งจำเป็นต้องมีการทำงานเกี่ยวกับการใช้เชื้อเพลิงที่มีค่าความร้อนต่ำ การเพิ่มการใช้ก๊าซจากเตาหลอมและก๊าซจากเตาแปลงสภาพ เทคโนโลยีการให้ความร้อนแบบออกซิเดชันต่ำโดยการควบคุมบรรยากาศ และเทคโนโลยีการให้ความร้อนแบบปราศจากออกซิเดชันโดยการป้องกันก๊าซ เป็นมาตรการสำคัญในการลดการสูญเสียจากการเผาไหม้ออกซิเดชันและเพิ่มผลผลิต เทคโนโลยีนี้ยังช่วยลดความจำเป็นในการล้างกรดอีกด้วย ปัจจุบัน คราบออกไซด์ที่เกิดขึ้นในกระบวนการรีดเหล็กอยู่ที่ 3-3.5 กก./ตัน และคาดว่าการสูญเสียต่อปีจะอยู่ที่ประมาณ 1.5 ล้านตันของเหล็ก (ประมาณ 7.5 พันล้านหยวน)
3) เทคโนโลยีการรีดร้อนอุณหภูมิต่ำและการหล่อลื่นระหว่างการรีด: ผู้ผลิตลวดความเร็วสูงในประเทศบางรายได้นำเทคโนโลยีการรีดร้อนอุณหภูมิต่ำมาใช้ โดยอุณหภูมิเฉลี่ยของเตาหลอมลดลงเหลือ 950°C และต่ำสุดที่ 910°C เครื่องจักรได้รับการออกแบบและผลิตตามอุณหภูมิการรีดที่ 850°C การใช้พลังงานทั้งหมดของการรีดร้อนอุณหภูมิต่ำลดลงประมาณ 10% ถึง 15% เมื่อเทียบกับการรีดแบบดั้งเดิม จากสถิติของโรงงานรีดร้อนของบริษัท Kashima Iron Works ในญี่ปุ่น การลดอุณหภูมิของแท่งเหล็ก 8°C จะช่วยประหยัดพลังงานได้ 4.2 กิโลจูลต่อตัน หรือคิดเป็น 0.057% อย่างไรก็ตาม การรีดร้อนอุณหภูมิต่ำมีข้อกำหนดที่เข้มงวดเกี่ยวกับความสม่ำเสมอของอุณหภูมิความร้อนของแท่งเหล็ก และความแตกต่างของอุณหภูมิตลอดความยาวของแท่งเหล็กขนาด 130-150 มม. ไม่ควรเกิน 20-25°C เทคโนโลยีการหล่อลื่นขณะรีดสามารถลดแรงรีดได้ 10% ถึง 30% ลดการใช้พลังงานได้ 5% ถึง 10% ลดคราบตะกรันเหล็กออกไซด์ได้ประมาณ 1 กก./ตัน ซึ่งจะช่วยเพิ่มผลผลิตได้ 0.5% ถึง 1.0% และยังสามารถลดปริมาณการใช้กรดดองได้ประมาณ 0.3～1.0 กก./ตัน โรงรีดเหล็กในประเทศหลายแห่งได้นำไปประยุกต์ใช้ในการผลิตเหล็กกล้าไร้สนิมและเหล็กกล้าไฟฟ้าได้ผลลัพธ์ที่ยอดเยี่ยม ในอนาคต นอกจากการส่งเสริมการหล่อลื่นขณะรีดอย่างจริงจังแล้ว เราควรเสริมสร้างการวิจัยและพัฒนาสารหล่อลื่นขณะรีดที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เทคโนโลยีการหล่อลื่น และเทคโนโลยีการรีไซเคิลด้วย
4) เทคโนโลยีการรีดและการระบายความร้อนแบบควบคุมและอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง: เทคโนโลยีการรีดและการระบายความร้อนแบบควบคุมเป็นวิธีการที่จำเป็นอย่างยิ่งสำหรับการประหยัดพลังงาน การผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีประสิทธิภาพสูง และการเพิ่มผลผลิต วัสดุเหล็กที่เป็นตัวอย่าง เช่น เหล็ก DP, เหล็ก TRIP, เหล็ก TWIP, เหล็ก CP, เหล็ก AHSS, เหล็ก UHSS, เหล็กท่อส่งอื่นๆ, เหล็กโครงสร้างอาคาร, เหล็กเมล็ดพืช และเหล็กไร้ความร้อน ล้วนผลิตโดยใช้เทคโนโลยีการรีดและการระบายความร้อนแบบควบคุม เทคโนโลยีการรีดและการระบายความร้อนแบบควบคุมไม่เพียงแต่ขึ้นอยู่กับการพัฒนาใหม่ๆ ของโลหะวิทยาเชิงฟิสิกส์เท่านั้น แต่ยังได้รับประโยชน์จากเทคโนโลยีและอุปกรณ์ใหม่ๆ เช่น โรงรีดแรงดันสูงที่สามารถทำได้ทั้งอุณหภูมิต่ำและแรงดันสูง โรงรีดขนาดกะทัดรัดพิเศษ และอุปกรณ์ระบายความร้อนเร็วพิเศษ (UltraFastCooling) – อุปกรณ์ระบายความร้อนแบบเร่งความเร็วออนไลน์ (Super-OLAC) อุปกรณ์เครื่องจักรลดขนาดและปรับขนาด เป็นต้น ในอนาคต การพัฒนาเทคโนโลยีการรีดและการระบายความร้อนแบบควบคุมจะพึ่งพาอุปกรณ์ทางเทคนิคใหม่ๆ อย่างมาก นี่เป็นคุณลักษณะที่สำคัญของการพัฒนาเทคโนโลยีการรีดและการระบายความร้อนแบบควบคุม ซึ่งจำเป็นต้องให้ความสนใจ