อะไรเป็นสาเหตุที่ทำให้ท่อเหล็กตะเข็บตรงเกิดการโค้งงอในระหว่างกระบวนการผลิต?

การยืดตรงของท่อเหล็กตะเข็บตรงการเชื่อมตะเข็บตรงเป็นกระบวนการสำคัญในการผลิตท่อเหล็กเชื่อมตะเข็บตรง โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับท่อปลอกน้ำมันและท่อส่งน้ำมันและก๊าซตามมาตรฐาน API ที่มีความต้องการคุณภาพสูง และท่อพิเศษสำหรับอุปกรณ์เครื่องจักรกล ท่อเหล็กประเภทเหล่านี้ไม่เพียงแต่มีข้อกำหนดที่เข้มงวดเกี่ยวกับเกรดเหล็กและคุณภาพการเชื่อมเท่านั้น แต่ยังมีข้อกำหนดที่สูงเกี่ยวกับความตรงของท่อเหล็กอีกด้วย

ความเบี่ยงเบนของความตรงนั้นเกี่ยวข้องโดยตรงกับการประมวลผลและการเชื่อมต่อเกลียวปลายท่อและแคลมป์ท่อของท่อปลอกน้ำมันและท่อลำเลียง รวมถึงการบิดเบี้ยวและการเสียรูปของท่อเหล็กในระหว่างการใช้งาน กระบวนการทำเกลียวปลายท่อที่มีอยู่สองรูปแบบคือ การหมุนท่อเหล็กและการหมุนเครื่องมือ กระบวนการทำเกลียวส่วนใหญ่ใช้การหมุนท่อเหล็ก ซึ่งต้องการความตรงของท่อเหล็กที่สูงกว่า

แล้วทำไมท่อเหล็กจึงงอระหว่างกระบวนการผลิต? มีหลายสาเหตุที่ทำให้ท่อเหล็กงอ เช่น ผลกระทบจากความร้อนของการเชื่อมระหว่างการเชื่อม ความเยื้องศูนย์ระหว่างการขึ้นรูป และความไม่สมดุลของแรงกดและแรงดัด แต่โดยพื้นฐานแล้ว การงอเป็นผลมาจากความเค้นภายในของท่อเหล็ก พูดง่ายๆ ก็คือ การงอคือความไม่สมดุลของความเค้น ดังนั้น ท่อเหล็กตรงไม่มีความเค้นภายในหรือ? ไม่ใช่ ท่อเหล็กตรงก็มีความเค้นภายในเช่นกัน แต่ความเค้นภายในของท่อตรงมีน้อยกว่า

ความเค้นภายในคืออะไร? ความเค้นภายในเป็นคำศัพท์ในกลศาสตร์เชิงฟิสิกส์ สาระสำคัญของมันคือแรงปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลเมื่อวัสดุถูกเปลี่ยนรูปโดยอุณหภูมิและแรงภายนอก เมื่อท่อเหล็กถูกขึ้นรูปและเชื่อม พวกมันก็จะได้รับผลกระทบจากแรงภายนอก เช่น อุณหภูมิการเชื่อมและการดัดงอจากการขึ้นรูป ทำให้เกิดความเค้นภายในขึ้น หน้าตัดของท่อเหล็กเป็นรูปวงแหวน และจะเกิดความเค้นพื้นฐานสองแบบบนพื้นที่วงแหวนนี้ คือ แรงขนานกับวงแหวนและแรงตั้งฉากกับวงแหวน ความเค้นขนานจะทำให้ท่อเหล็กเสียรูป ส่วนความเค้นตั้งฉากจะทำให้ท่อเหล็กงอ ดังนั้น ในกระบวนการผลิตท่อเหล็กรอยต่อตรงจึงมีกระบวนการขยายตัวเย็น เพื่อขจัดความเค้นภายในของท่อเหล็กและเพิ่มความแข็งแรงในการใช้งานของท่อเหล็กรอยต่อตรง