ท่อเหล็กแบบตะเข็บตรงกับท่อเหล็กแบบตะเข็บเกลียวแตกต่างกันอย่างไร

ขั้นตอนแรก: กระบวนการเชื่อม
ในแง่ของกระบวนการเชื่อม วิธีการเชื่อมของท่อเหล็กเกลียวและท่อเหล็กตะเข็บตรงก็เหมือนกัน แต่ท่อเหล็กตะเข็บตรงย่อมมีรอยเชื่อมรูปตัว T จำนวนมาก ดังนั้นโอกาสที่จะเกิดข้อบกพร่องในการเชื่อมจึงเพิ่มขึ้นอย่างมาก และเศษเชื่อมที่เหลืออยู่บริเวณรอยเชื่อมรูปตัว T นั้นมีความเค้นสูง และโลหะเชื่อมมักอยู่ในสภาวะความเค้นสามมิติ ซึ่งเพิ่มโอกาสที่จะเกิดรอยแตก

ท่อเหล็กเกลียวเชื่อมจากแผ่นเหล็ก 16Mn 16Mn เป็นชื่อทางการค้าเก่าแก่ของประเทศ ปัจจุบันจัดอยู่ในประเภทเหล็กโครงสร้างความแข็งแรงสูงผสมโลหะต่ำ ชื่อทางการค้าปัจจุบันคือ Q345 แต่เหล็ก Q345 เป็นชื่อทางการค้าเก่าของเหล็ก 12MnV, 14MnNb, 18Nb, 16MnRE, 16Mn และเหล็กประเภทอื่นๆ ไม่ได้ใช้แทนที่เหล็ก 16Mn โดยตรง ในแง่ขององค์ประกอบทางเคมี เหล็ก 16Mn และ Q345 ก็แตกต่างกัน ที่สำคัญกว่านั้นคือ ความหนาของเหล็กทั้งสองชนิดแตกต่างกันมากตามความแข็งแรงคราที่แตกต่างกัน ซึ่งจะทำให้ค่าความเค้นที่ยอมรับได้ของวัสดุที่มีความหนาต่างกันเปลี่ยนแปลงไป ดังนั้นจึงไม่เหมาะสมที่จะนำค่าความเค้นที่ยอมรับได้ของเหล็ก 16Mn มาใช้กับเหล็ก Q345 โดยตรง แต่ตามข้อกำหนดใหม่สำหรับการเชื่อมท่อเหล็กด้วยไฟฟ้าแบบจุ่มใต้น้ำ การเชื่อมแต่ละครั้งจะต้องมีจุดเริ่มต้นของอาร์คและจุดสิ้นสุดของอาร์ค อย่างไรก็ตาม ท่อเหล็กแบบตะเข็บตรงแต่ละท่อไม่สามารถปฏิบัติตามเงื่อนไขนี้ได้เมื่อทำการเชื่อมตะเข็บรอบวง ดังนั้นอาจมีข้อบกพร่องในการเชื่อมมากขึ้นที่จุดสิ้นสุดของอาร์ค

ประการที่สอง: ภายใต้ความกดดัน
ค่าความเค้นที่ยอมรับได้จะถูกกำหนดใหม่โดยพิจารณาจากขนาดกลุ่มความหนาของวัสดุ สัดส่วนขององค์ประกอบหลักของเหล็ก Q345 นั้นเหมือนกับเหล็ก 16Mn ความแตกต่างอยู่ที่การเติมธาตุผสม V, Ti และ Nb ในปริมาณเล็กน้อย ธาตุผสม V, Ti และ Nb ในปริมาณเล็กน้อยสามารถช่วยปรับปรุงโครงสร้างผลึก เพิ่มความเหนียวของเหล็ก และปรับปรุงคุณสมบัติทางกลโดยรวมของเหล็กได้อย่างมาก ด้วยเหตุนี้จึงสามารถผลิตแผ่นเหล็กที่มีความหนามากขึ้นได้ ดังนั้น คุณสมบัติทางกลโดยรวมของเหล็ก Q345 จึงควรดีกว่าเหล็ก 16Mn โดยเฉพาะอย่างยิ่งคุณสมบัติที่อุณหภูมิต่ำ ซึ่งเหล็ก 16Mn ไม่มี ค่าความเค้นที่ยอมรับได้ของเหล็ก Q345 สูงกว่าเหล็ก 16Mn เล็กน้อย ปริมาณคาร์บอนน้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.2% เหล็กชนิดนี้รับประกันความแข็งแรงทางกลเมื่อออกจากโรงงานโดยไม่มีข้อกำหนดใดๆ เกี่ยวกับองค์ประกอบของโลหะผสม กล่าวคือ เมื่อท่อเหล็กตามข้อกำหนดการออกแบบได้รับแรงดันภายใน จะเกิดความเค้นหลักสองอย่างบนผนังท่อ ได้แก่ ความเค้นแนวรัศมี δ และความเค้นตามแนวแกน δ ความเค้นลัพธ์ δ ที่รอยเชื่อมคือ โดยที่ α คือมุมเกลียวของรอยเชื่อมท่อเหล็กแบบเกลียว มุมเกลียวของรอยเชื่อมท่อเหล็กแบบเกลียวโดยทั่วไปคือ องศา ดังนั้นความเค้นลัพธ์ที่รอยเชื่อมแบบเกลียวจึงเป็นความเค้นหลักของท่อเหล็กแบบรอยเชื่อมตรง ภายใต้แรงดันใช้งานเดียวกัน ความหนาของผนังท่อเชื่อมแบบเกลียวที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากันสามารถลดลงได้เมื่อเทียบกับท่อเหล็กแบบรอยเชื่อมตรง

ความแข็งแรงเชิงกลถูกเลือกโดยตรงโดยไม่ต้องผ่านการอบชุบความร้อน Q345 หมายความว่าความแข็งแรงคราของวัสดุนี้สามารถสูงถึง 345 MPa