G3429 ท่อก๊าซที่ไร้รอยต่อ: STH11, STH12, สธ21, STH22
Jis G3429 ท่อก๊าซไร้รอยต่อ: STH11, STH12, สธ21, STH22 – การวิเคราะห์โดยละเอียด
รู้เบื้องต้นเกี่ยวกับ JIS G3429 ท่อเหล็กไร้รอยต่อ
มาตรฐาน JIS G3429, ก่อตั้งขึ้นโดยมาตรฐานอุตสาหกรรมของญี่ปุ่น, กำหนดข้อกำหนดสำหรับท่อเหล็กไร้รอยต่อที่ใช้ในถังก๊าซแรงดันสูง. ท่อเหล่านี้มีความสำคัญในอุตสาหกรรมที่ต้องการความแข็งแกร่ง, วัสดุที่เชื่อถือได้ในการจัดเก็บและขนส่งก๊าซเช่นก๊าซธรรมชาติบีบอัด (ซีเอ็นจี), ไฮโดรเจน, ออกซิเจน, และอาร์กอนภายใต้เงื่อนไขที่รุนแรง. มาตรฐานครอบคลุมห้าเกรด - 11, STH12, สธ21, STH22, และ STH31 - ล้ำหน้าตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพเฉพาะตามองค์ประกอบทางเคมีและคุณสมบัติเชิงกล. บทความนี้ให้การวิเคราะห์เชิงลึกของ STH11, STH12, สธ21, และ sth22, มุ่งเน้นไปที่ขนาดของพวกเขา, ความคลาดเคลื่อนมิติ, องค์ประกอบทางเคมี, และประสิทธิภาพเปรียบเทียบในแอปพลิเคชันแรงดันสูง.
ท่อเหล็กไร้รอยต่อภายใต้ JIS G3429 ผลิตขึ้นโดยใช้เทคนิคขั้นสูงเช่นการกลิ้งร้อนหรือการวาดเย็นเพื่อให้แน่ใจว่าสม่ำเสมอ, ความแข็งแกร่ง, และความต้านทานต่อแรงกดดันสูง. ท่อเหล่านี้เป็นส่วนสำคัญของแอพพลิเคชั่นในอุตสาหกรรมก๊าซ, ภาคยานยนต์ (เช่น, กระบอกสูบ CNG สำหรับรถยนต์ก๊าซธรรมชาติ), การบินและอวกาศ, และอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ. การก่อสร้างที่ไร้รอยต่อช่วยลดจุดอ่อนเช่นรอยเชื่อม, เพิ่มความทนทานและความปลอดภัย. เกรด STH11 และ STH12 เป็นของคาร์บอน-แมงดา (C-MN) หมวดเหล็ก, เหมาะสำหรับกระบอกสูบทั่วไป, ในขณะที่ sth21 และ sth22, ทำจากโครเมียม-โมลเบนเนียม (CR-MO) อัลลอยด์, ได้รับการออกแบบมาสำหรับสภาพแวดล้อมที่โหลดสูงเนื่องจากความแข็งแรงที่เหนือกว่าและความต้านทานการคืบที่อุณหภูมิสูง. คู่มือที่ครอบคลุมนี้สำรวจข้อกำหนดทางเทคนิค, เปรียบเทียบเกรด, และเน้นความเหมาะสมสำหรับการใช้งานต่างๆ, สนับสนุนโดยตารางโดยละเอียดและการวิเคราะห์ทางวิทยาศาสตร์.
ขนาดและข้อกำหนดมิติ
ข้อมูลจำเพาะมิติของท่อเหล็กไร้รอยต่อ JIS G3429 นั้นถูกกำหนดอย่างพิถีพิถันเพื่อให้แน่ใจว่าเข้ากันได้กับการผลิตถังก๊าซแรงดันสูง. ท่อเหล่านี้มีให้เลือกหลายขนาดเพื่อรองรับแอปพลิเคชันที่หลากหลาย, ตั้งแต่เครื่องดับเพลิงขนาดเล็กไปจนถึงระบบเก็บก๊าซอุตสาหกรรมขนาดใหญ่. มาตรฐานระบุขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางภายนอกตั้งแต่ 19.05 มม. ถึง 114.3 มม, ความหนาของผนังจาก 2.0 มม. ถึง 14 มม, และความยาวถึง 16,000 มม. ขนาดเหล่านี้ช่วยให้ผู้ผลิตเลือกท่อที่ตรงตามข้อกำหนดด้านแรงดันและปริมาณที่เฉพาะเจาะจงในขณะที่รักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้าง.
ความคลาดเคลื่อนของมิติมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำให้มั่นใจว่าท่อพอดีกับการออกแบบทรงกระบอกอย่างราบรื่นและดำเนินการอย่างน่าเชื่อถือภายใต้ความกดดัน. สำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก, โดยทั่วไปแล้วความอดทน± 1%, สร้างความมั่นใจให้กับชุดประกอบถังที่แม่นยำ. ความคลาดเคลื่อนความหนาของผนังถูกตั้งไว้ที่ +30% เพื่อรับประกันความแข็งแรงที่เพียงพอ, ด้วยความแตกต่างสูงสุดในความหนาของผนังภายใน 20% ของค่าเล็กน้อยเพื่อรักษาความสม่ำเสมอ. ความคลาดเคลื่อนที่เข้มงวดเหล่านี้ทำได้ผ่านกระบวนการผลิตขั้นสูงเช่นการกลิ้งอย่างราบรื่นหรือการวาดภาพเย็น, ซึ่งลดการเปลี่ยนแปลงและข้อบกพร่องให้น้อยที่สุด. ท่อจะต้องตรงไปตรงมา, ด้วยการตัดปลายที่มุมขวาไปยังแกน, และปราศจากความไม่สมบูรณ์ของพื้นผิวเช่นรอยแตกหรือแผลเป็นที่อาจประนีประนอมประสิทธิภาพ.
| ระดับ | เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก (มม) | ความหนาของผนัง (มม) | ความยาว (มม) | ความทนทานต่อเส้นผ่าศูนย์กลางด้านนอก | ความทนทานต่อความหนาของผนัง |
|---|---|---|---|---|---|
| STH11 | 19.05–114.3 | 2.0–14 | สูงสุด 16,000 | ±1% | +30% |
| STH12 | 19.05–114.3 | 2.0–14 | สูงสุด 16,000 | ±1% | +30% |
| สธ21 | 19.05–114.3 | 2.0–14 | สูงสุด 16,000 | ±1% | +30% |
| STH22 | 19.05–114.3 | 2.0–14 | สูงสุด 16,000 | ±1% | +30% |
ความสอดคล้องมิติของท่อ JIS G3429 ได้รับการตรวจสอบผ่านการทดสอบอย่างเข้มงวด, รวมถึงการทดสอบไฮดรอลิกที่ 5 MPA เพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีการทดสอบการรั่วไหลและไม่ทำลาย (กระแสไฟฟ้าหรือเอ็ดดี้) เพื่อตรวจจับข้อบกพร่อง. มาตรการควบคุมคุณภาพเหล่านี้ทำให้มั่นใจได้ว่าท่อมีคุณสมบัติตรงตามข้อกำหนดที่เข้มงวดของ JIS B8230 และ JIS B8241, ซึ่งควบคุมการผลิตถังก๊าซ. ความยืดหยุ่นในช่วงขนาดช่วยให้สามารถปรับแต่งได้, การทำให้ท่อเหล่านี้เหมาะสำหรับการใช้งานตั้งแต่กระบอกสูบยานยนต์ไปจนถึงระบบขับเคลื่อนการบินและอวกาศ. ผู้ผลิตจะต้องพิจารณาข้อกำหนดมิติเฉพาะของกระบอกสูบเพื่อเลือกเกรดและขนาดที่เหมาะสม, ค่าใช้จ่ายในการปรับสมดุล, ผลงาน, และความปลอดภัย.
การวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมี
องค์ประกอบทางเคมีของท่อเหล็กไร้รอยต่อ JIS G3429 เป็นปัจจัยสำคัญของคุณสมบัติเชิงกลและความเหมาะสมสำหรับการใช้งานแรงดันสูง. มาตรฐานจัดประเภทเกรดเป็น C-MN Steels (STH11, STH12) และเหล็ก Cr-mo (สธ21, STH22), ด้วยแต่ละเกรดที่ปรับให้เหมาะกับความต้องการประสิทธิภาพเฉพาะ. องค์ประกอบทางเคมีได้รับการปรับเทียบอย่างระมัดระวังเพื่อความสมดุลของความแข็งแรง, ความเหนียว, และความต้านทานต่อปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมเช่นการกัดกร่อนและอุณหภูมิสูง. ด้านล่างนี้เป็นรายละเอียดขององค์ประกอบทางเคมีสำหรับ STH11, STH12, สธ21, และ sth22, แสดงเป็นเปอร์เซ็นต์.
| ระดับ | ค | และ | มน | ป | ส | Cr | โม |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| STH11 | ≤0.30 | ≤0.35 | 0.60–1.20 | ≤0.035 | ≤0.035 | – | – |
| STH12 | ≤0.35 | ≤0.35 | 0.60–1.20 | ≤0.035 | ≤0.035 | – | – |
| สธ21 | ≤0.25 | 0.15–0.35 | 0.40–0.90 | ≤0.030 | ≤0.030 | 0.80–1.20 | 0.15–0.30 |
| STH22 | ≤0.25 | 0.15–0.35 | 0.40–0.90 | ≤0.030 | ≤0.030 | 0.80–1.20 | 0.45–0.65 |
STH11 และ STH12, เป็นเหล็ก C-MN, มีปริมาณคาร์บอนที่สูงขึ้น (ขึ้นไป 0.30% และ 0.35%, ตามลำดับ) และแมงกานีส (0.60–1.20%), ซึ่งช่วยเพิ่มความแข็งแรงและความทนทานสำหรับถังก๊าซที่มีวัตถุประสงค์ทั่วไป. การขาดโครเมียมและโมลิบดีนัมทำให้เกรดเหล่านี้มีประสิทธิภาพ แต่ จำกัด ประสิทธิภาพของพวกเขาในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิสูงหรือโหลดสูง. STH21 และ STH22, ด้วยปริมาณคาร์บอนที่ต่ำกว่า (≤0.25%) และการเพิ่มโครเมียม (0.80–1.20%) และโมลิบดีนัม (0.15–0.30% สำหรับ sth21, 0.45–0.65% สำหรับ sth22), ให้ความต้านทานและความแข็งแรงที่เหนือกว่าที่อุณหภูมิสูงขึ้น. โมลิบดีนัมที่เพิ่มขึ้นใน STH22 ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในสภาพที่รุนแรง, ทำให้เหมาะสำหรับกระบอกสูบแรงดันสูงในการบินและอวกาศและน้ำมันและก๊าซ. ปริมาณฟอสฟอรัสและกำมะถันต่ำในทุกเกรดช่วยลดความเปราะบางและปรับปรุงการเชื่อมได้, ทำให้มั่นใจว่าท่อจะคงอยู่ภายใต้ความกดดัน.
คุณสมบัติเชิงกลและการเปรียบเทียบประสิทธิภาพ
คุณสมบัติเชิงกลของท่อเหล็กไร้รอยต่อ JIS G3429 มีความสำคัญต่อประสิทธิภาพในการใช้งานถังก๊าซแรงดันสูง. คุณสมบัติเหล่านี้, รวมถึงแรงดึง, ความแข็งแรงของผลผลิต, และการยืดตัว, กำหนดความสามารถของท่อในการทนต่อแรงกดดันภายใน, ต้านทานการเสียรูป, และรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างเมื่อเวลาผ่านไป. เกรด CR-MO (STH21 และ STH22) ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมสำหรับสภาพแวดล้อมที่โหลดสูง, เสนอแรงดึงที่เหนือกว่าและความแข็งแรงของคืบเมื่อเทียบกับเกรด C-MN (STH11 และ STH12).
| ระดับ | ความต้านแรงดึง (MPa) | ความแข็งแรงของผลผลิต (MPa) | การยืดตัว (%) |
|---|---|---|---|
| STH11 | ≥410 | ≥245 | ≥20 |
| STH12 | ≥480 | ≥315 | ≥18 |
| สธ21 | ≥550 | ≥355 | ≥20 |
| STH22 | ≥590 | ≥410 | ≥18 |
STH11 และ STH12 มีความต้านทานแรงดึงที่เพียงพอ (≥410 MPa และ≥480 MPa, ตามลำดับ) สำหรับถังก๊าซมาตรฐาน, เช่นที่ใช้ในเครื่องดับเพลิงหรือแอพพลิเคชั่นอุตสาหกรรมขนาดเล็ก. การยืดตัวของพวกเขา (≥20% และ≥18%) ทำให้มั่นใจได้ว่ามีความเหนียวเพียงพอที่จะดูดซับความเครียดโดยไม่ทำให้เกิดการแตกหัก. อย่างไรก็ตาม, STH21 และ STH22, ด้วยความต้านทานแรงดึง≥550 MPa และ≥590 MPa, ตามลำดับ, เหมาะกว่าสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีแรงดันสูงเนื่องจากความแข็งแรงของผลผลิตที่เพิ่มขึ้นและความต้านทานการคืบ. STH22, ด้วยปริมาณโมลิบดีนัมที่สูงขึ้น, จัดแสดงความแข็งแรงแรงดึงสูงสุดและมีประสิทธิภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานที่ต้องใช้ประสิทธิภาพอย่างต่อเนื่องภายใต้อุณหภูมิและแรงกดดันที่รุนแรง, เช่นรถพ่วง CNG หรือระบบขับเคลื่อนการบินและอวกาศ. การแลกเปลี่ยนเป็นการยืดตัวที่ต่ำกว่าเล็กน้อยใน STH22, บ่งบอกถึงความเหนียวลดลงเมื่อเทียบกับ STH21, ซึ่งอาจมีผลต่อการเลือกวัสดุขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชันเฉพาะ.
แอปพลิเคชันและความเกี่ยวข้องของอุตสาหกรรม
JIS G3429 ท่อเหล็กไร้รอยต่อเป็นส่วนสำคัญของอุตสาหกรรมที่ความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือภายใต้แรงดันสูงเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง. STH11 และ STH12 มักใช้ในถังก๊าซอเนกประสงค์ทั่วไป, เช่นสำหรับก๊าซอุตสาหกรรมเช่นไนโตรเจนและอาร์กอน, เนื่องจากความคุ้มค่าและคุณสมบัติเชิงกลที่เพียงพอ. เกรดเหล่านี้ยังเหมาะสำหรับการใช้งานเช่นถังดำน้ำและเครื่องดับเพลิง, ในกรณีที่ต้องการความต้านทานความดันปานกลาง. องค์ประกอบ C-MN ของพวกเขาให้ความสมดุลของความแข็งแรงและความเหนียว, ทำให้พวกเขามีความหลากหลายสำหรับการผลิตทรงกระบอกมาตรฐาน.
ในทางตรงกันข้าม, STH21 และ STH22 เป็นที่ต้องการในสภาพแวดล้อมที่มีโหลดสูง, เช่นกระบอกสูบยานยนต์ CNG, ระบบการบินและอวกาศ, และการเก็บน้ำมันและก๊าซ. องค์ประกอบ CR-MO ช่วยเพิ่มความสามารถในการทนต่ออุณหภูมิและแรงกดดันสูงโดยไม่ต้องเสียรูป, ทำให้เหมาะสำหรับการเรียกร้องแอปพลิเคชัน. ตัวอย่างเช่น, ความแข็งแรงของการคืบที่เหนือกว่าของ STH22 นั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งในรถพ่วง CNG, ในกรณีที่กระบอกสูบอยู่ภายใต้การโหลดแบบวงจรและแรงกดดันภายในสูง. เกรดเหล่านี้ยังพบการใช้งานในระบบการบินและอวกาศสำหรับระบบการขับเคลื่อนและการช่วยชีวิต, ในกรณีที่ความน่าเชื่อถือไม่สามารถต่อรองได้. การก่อสร้างที่ไร้รอยต่อของท่อ JIS G3429 ทั้งหมดช่วยให้มั่นใจได้ถึงความหนาแน่นของก๊าซที่ยอดเยี่ยม, ป้องกันการรั่วไหลและสร้างความมั่นใจในความปลอดภัยในการใช้งาน. ผู้ผลิตจะต้องชั่งน้ำหนักค่าใช้จ่ายของเกรด CR-MO กับประโยชน์ด้านประสิทธิภาพเมื่อเลือกวัสดุสำหรับการออกแบบกระบอกสูบเฉพาะ.
การวิเคราะห์เปรียบเทียบและเกณฑ์การเลือก
การเลือกเกรด JIS G3429 ที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับข้อกำหนดเฉพาะของแอปพลิเคชันถังก๊าซ, รวมถึงความกดดัน, อุณหภูมิ, และสภาพแวดล้อม. STH11 และ STH12 เป็นตัวเลือกที่คุ้มค่าสำหรับการใช้งานที่มีความดันและความต้องการอุณหภูมิปานกลางและอุณหภูมิปานกลาง. ปริมาณคาร์บอนที่สูงขึ้นของพวกเขาให้ความแข็งแรงเพียงพอสำหรับกระบอกสูบทั่วไป, แต่การขาดองค์ประกอบการผสมเช่นโครเมียมและโมลิบดีนัม จำกัด ประสิทธิภาพของพวกเขาในสภาพที่รุนแรง. เกรดเหล่านี้เหมาะสำหรับผู้ผลิตที่จัดลำดับความสำคัญความสามารถในการจ่ายโดยไม่ลดทอนคุณภาพสำหรับการใช้งานมาตรฐาน.
STH21 และ STH22, ด้วยองค์ประกอบ CR-MO ของพวกเขา, เสนอข้อได้เปรียบที่สำคัญในสภาพแวดล้อมที่มีความดันสูงและอุณหภูมิสูง. การเพิ่มโครเมียมช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อน, ในขณะที่โมลิบดีนัมช่วยเพิ่มความแข็งแรงของการคืบ, การทำให้เกรดเหล่านี้เหมาะสำหรับการใช้งานเช่นยานพาหนะ CNG และระบบการบินและอวกาศ. STH22, ด้วยปริมาณโมลิบดีนัมที่สูงขึ้น, มีประสิทธิภาพสูงกว่า STH21 ในสภาพที่รุนแรง แต่มีค่าใช้จ่ายสูงกว่า. ผู้ผลิตจะต้องพิจารณาปัจจัยต่าง ๆ เช่นสภาพแวดล้อมการดำเนินงาน, อายุการใช้งาน, และงบประมาณเมื่อเลือกระหว่างเกรดเหล่านี้. การทดสอบอย่างเข้มงวด, รวมถึงวิธีการไฮดรอลิกและไม่ทำลาย, ทำให้มั่นใจได้ว่าเกรดทั้งหมดเป็นไปตามมาตรฐานความปลอดภัยและประสิทธิภาพที่ระบุไว้ใน JIS G3429, ให้ความมั่นใจในความน่าเชื่อถือของพวกเขาในแอปพลิเคชันที่หลากหลาย.
ถังแก๊สใช้กันอย่างแพร่หลายในสถานประกอบการอุตสาหกรรมและเหมืองแร่, การป้องกันอัคคีภัย, และสาขาการแพทย์, และใช้สำหรับจัดเก็บและปล่อยสื่อก๊าซ. ท่อถังแก๊สเป็นท่อเหล็กไร้ตะเข็บเหมาะสำหรับการผลิตภาชนะแรงดันสูงชนิดถังแก๊ส.
JIS G3429 กำหนดมาตรฐานที่เข้มงวดสำหรับท่อเหล็กไร้ตะเข็บที่ใช้ในถังแก๊สแรงดันสูง, มั่นใจว่าพวกเขามีความแข็งแกร่งที่จำเป็น, ความเหนียว, และความทนทาน. โดยยึดถือมาตรฐานเหล่านี้, ผู้ผลิตสามารถผลิตสินค้าคุณภาพสูงได้, กระบอกสูบที่เชื่อถือได้ซึ่งจัดเก็บและขนส่งก๊าซอย่างปลอดภัยภายใต้แรงดันสูง, ตอบสนองความต้องการของอุตสาหกรรมต่างๆ, ทางการแพทย์, และการใช้งานด้านความปลอดภัย.
