สาเหตุของการดัดงอในระหว่างการผลิตท่อเหล็กตะเข็บตรง

การยืดผมท่อเหล็กตะเข็บตรงเป็นกระบวนการสำคัญในการผลิตท่อเหล็กตะเข็บตรง โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับปลอกหุ้มน้ำมัน ท่อน้ำมันและก๊าซมาตรฐาน API ที่มีข้อกำหนดด้านคุณภาพสูง และท่อพิเศษสำหรับเครื่องจักร ท่อเหล็กประเภทนี้ไม่เพียงแต่มีข้อกำหนดที่เข้มงวดเกี่ยวกับเกรดเหล็กและคุณภาพการเชื่อมเท่านั้น แต่ยังต้องการความตรงของท่อเหล็กสูงอีกด้วย

ความเบี่ยงเบนของความตรงสัมพันธ์โดยตรงกับกระบวนการและการเชื่อมต่อเกลียวปลายท่อและแคลมป์ท่อของปลอกท่อน้ำมันและท่อลำเลียง รวมถึงความบิดเบี้ยวและการเสียรูปของท่อเหล็กระหว่างการใช้งาน กระบวนการเกลียวปลายท่อที่มีอยู่มีสองรูปแบบ ได้แก่ การหมุนท่อเหล็กและการหมุนเครื่องมือ กระบวนการเกลียวส่วนใหญ่ใช้การหมุนท่อเหล็ก ซึ่งต้องการความตรงของท่อเหล็กที่สูงกว่า

แล้วทำไมท่อเหล็กจึงเกิดการโค้งงอในกระบวนการผลิต? มีหลายสาเหตุที่ทำให้เกิดการโค้งงอของท่อเหล็ก เช่น ผลกระทบจากความร้อนของรอยเชื่อมระหว่างการเชื่อม ความเยื้องศูนย์ระหว่างการขึ้นรูป และความไม่สมดุลของแรงกดและแรงดัด แต่โดยพื้นฐานแล้ว การดัดคือผลของความเค้นภายในในท่อเหล็ก พูดง่ายๆ ก็คือ การดัดคือความไม่สมดุลของความเค้น แล้วท่อเหล็กตรงไม่มีความเค้นภายในหรือ? ไม่ ท่อเหล็กตรงก็มีความเค้นภายในเช่นกัน แต่ความเค้นภายในของท่อตรงน้อยกว่า

ความเค้นภายในคืออะไร? ความเค้นภายในเป็นศัพท์ทางกลศาสตร์ฟิสิกส์ แก่นแท้ของความเค้นภายในคือแรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลเมื่อวัสดุถูกเปลี่ยนรูปโดยอุณหภูมิและแรงภายนอก เมื่อท่อเหล็กถูกขึ้นรูปและเชื่อม ท่อเหล็กจะได้รับผลกระทบจากแรงภายนอก เช่น อุณหภูมิในการเชื่อมและการดัดงอ ทำให้เกิดความเค้นภายใน หน้าตัดของท่อเหล็กเป็นรูปวงแหวน โดยความเค้นพื้นฐานสองประการจะเกิดขึ้นบนพื้นที่วงแหวนนี้ ได้แก่ แรงขนานกับวงแหวนและแรงตั้งฉากกับวงแหวน ความเค้นขนานจะทำให้ท่อเหล็กไม่กลม ส่วนความเค้นแนวตั้งจะทำให้ท่อเหล็กโค้งงอ ดังนั้น กระบวนการผลิตท่อเหล็กตะเข็บตรงจึงเกิดกระบวนการขยายตัวแบบเย็น ซึ่งมีวัตถุประสงค์เพื่อขจัดความเค้นภายในของท่อเหล็กและเพิ่มความแข็งแรงในการใช้งานของท่อเหล็กตะเข็บตรง