การวิเคราะห์ทางวิทยาศาสตร์และความลึกของวิธีการขึ้นรูป JCOE สำหรับการเชื่อมอาร์คที่จมอยู่ใต้น้ำตามยาว (แอลเอสเอ) ท่อ

เชิงนามธรรม

JCOE (j-inten, C-ing, โอ, การขยาย) วิธีการขึ้นรูปเป็นเทคนิคการผลิตที่โดดเด่นสำหรับการเชื่อมอาร์คที่จมอยู่ใต้น้ำตามยาว (แอลเอสเอ) ท่อ, ใช้กันอย่างแพร่หลายในการขนส่งน้ำมันและก๊าซ, การใช้งานโครงสร้าง, และท่อความดันสูง. บทความนี้ให้การวิเคราะห์ทางวิทยาศาสตร์ที่ครอบคลุมเกี่ยวกับกระบวนการ JCOE, เปรียบเทียบกับวิธีการขึ้นรูปทางเลือกเช่น Uoe (U-ing, โอ, การขยาย) และการดัดสามม้วน. การศึกษานำเสนอพารามิเตอร์ที่สำคัญ, รวมถึงคุณสมบัติเชิงกล, ความแม่นยำของมิติ, การกระจายความเครียดที่เหลืออยู่, และวิวัฒนาการของโครงสร้างจุลภาค. ข้อมูลเชิงประจักษ์จากแอพพลิเคชั่นอุตสาหกรรมและการจำลององค์ประกอบที่ จำกัด ได้ถูกรวมเข้าด้วยกันเพื่อตรวจสอบความเหนือกว่าของวิธี JCOE ในแง่ของประสิทธิภาพต้นทุน, ความยืดหยุ่น, และการแสดงภายใต้เงื่อนไขที่มีความเครียดสูง. ผลการวิจัยชี้ให้เห็นว่าในขณะที่ Uoe เสนอวงกลมที่ดีขึ้น, JCOE เก่งในการผลิตท่อที่มีผนังหนาขึ้นด้วยความสมบูรณ์ของการเชื่อมที่เหนือกว่า, ทำให้เป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้สำหรับโครงการไปป์ไลน์คุณภาพสูง.

1. การแนะนำ

ท่อ LSAW เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการขนส่งไฮโดรคาร์บอนภายใต้สภาวะที่รุนแรง, จำเป็นต้องมีคุณสมบัติเชิงกลและโลหะที่เข้มงวด. กระบวนการขึ้นรูป JCOE ได้กลายเป็นเทคนิคการผลิตชั้นนำเนื่องจากความสามารถในการปรับตัวในการจัดการความแข็งแรงสูง, ท่อผนังหนา (โดยทั่วไปความหนา 6-40 มม. และเส้นผ่านศูนย์กลาง 16–60 นิ้ว). ไม่เหมือนวิธี Uoe, ซึ่งขึ้นอยู่กับการขึ้นรูปพร้อมกันใน U-press ตามด้วย o-ing และการขยายตัว, JCOE มีพนักงานก้าวหน้า, วิธีการเสียรูปแบบขั้นตอน, ลดสปริงแบ็คและความเครียดที่เหลืออยู่. บทความนี้ประเมินกระบวนการ JCOE อย่างเป็นระบบโดยการวิเคราะห์พารามิเตอร์คีย์เช่นการสร้างแรง, การกระจายความเครียด, คุณภาพรอยเชื่อมต่อ, และคุณสมบัติเชิงกลหลังการขึ้นรูป. การประเมินเปรียบเทียบกับ UOE และวิธีการดัดสามม้วนจะดำเนินการเพื่อเน้นข้อดีและข้อ จำกัด ของแต่ละเทคนิค.

2. กระบวนการขึ้นรูป JCOE: กลไกและพารามิเตอร์สำคัญ

2.1 ประมวลผลภาพรวม

วิธี JCOE เกี่ยวข้องกับขั้นตอนการขึ้นรูปแบบต่อเนื่อง:

1. j-inten: ขอบแผ่นจะงอไว้ล่วงหน้าเป็นไฟล์ “เจ” รูปร่างโดยใช้กดไฮดรอลิก.
2. C-ing: ส่วนกลางจะถูกกดลงในไฟล์ “ค” ประวัติโดยย่อ.
3. โอ: เปิด “ค” รูปร่างถูกปิดเป็นไฟล์ “โอ” ผ่านการบีบอัดที่เพิ่มขึ้น.
4. การขยาย: ตัวขยายเชิงกลหรือไฮดรอลิกทำให้มั่นใจได้ถึงความสม่ำเสมอของมิติ.

2.2 พารามิเตอร์กระบวนการที่สำคัญ

พารามิเตอร์ต่อไปนี้มีผลต่อคุณภาพของท่ออย่างมีนัยสำคัญ:

การวิเคราะห์องค์ประกอบ จำกัด (กฟภ) เผยให้เห็นว่าการกระจายความเครียดใน JCOE นั้นมีความสม่ำเสมอมากกว่าเมื่อเทียบกับ Uoe, บรรเทาการผอมบาง. อย่างไรก็ตาม, ลักษณะขั้นตอนของ JCOE แนะนำรูปไข่เล็กน้อย, จำเป็นต้องมีการควบคุมการขยายตัวที่แม่นยำ.

3. การวิเคราะห์เปรียบเทียบ: JCOE vs. Uoe vs. การดัดสามม้วน

3.1 คุณสมบัติทางกล

การศึกษาเปรียบเทียบ API 5L x70 ท่อที่ผลิตผ่าน JCOE, แต่งงานกันเถอะ, และมีการดัดงอสามม้วน. การค้นพบที่สำคัญ ได้แก่:

JCOE แสดงความแข็งแรงและความทนทานที่เหนือกว่าเนื่องจากการควบคุมการทำงานของการแข็งตัวและลดความร้อนที่ได้รับผลกระทบ (ฮาซ) ความเสื่อมโทรม.

3.2 ความแม่นยำในมิติและความเครียดที่เหลืออยู่

Uoe ให้วงกลมที่ดีขึ้น (≤0.5% เบี่ยงเบน), ในขณะที่ท่อ JCOE แสดงปริมาณไข่ 0.8–1.2% ก่อนการขยายตัว. อย่างไรก็ตาม, หลังการขยายออกไป, JCOE บรรลุความกลมที่เทียบเคียงได้ (≤0.6%). การวัดความเครียดตกค้างผ่านการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์:

• เจซีโออี: 200–250 MPa (แรงอัดที่รอยเชื่อมตะเข็บ)
• แต่งงานกันเถอะ: 300–350 MPa (แรงดึงที่บริเวณหน้าแปลน)
• การดัดสามม้วน: 400+ MPa (การกระจายที่ไม่สม่ำเสมอ)

ความเครียดที่เหลืออยู่ต่ำกว่าในท่อ JCOE ช่วยเพิ่มความต้านทานต่อความเหนื่อยล้า, สำคัญสำหรับท่อน้ำลึก.

4. การวิเคราะห์ความสมบูรณ์ของโครงสร้างจุลภาคและการเชื่อม

4.1 วิวัฒนาการของโครงสร้างธัญพืช

การเปลี่ยนรูปแบบที่เพิ่มขึ้นของ JCOE ปรับแต่งขนาดเกรนเฟอร์ไรต์เพิร์ลไลท์ (ASTM 10–12) เมื่อเทียบกับ Uoe (ASTM 8–10). การเลี้ยวเบนของอิเล็กตรอน (EBSD) ยืนยันว่าแข็งแกร่งขึ้น [111] พื้นผิวในท่อ JCOE, การปรับปรุงการต้านทานการแตกหัก.

4.2 ประสิทธิภาพการเชื่อมตะเข็บ

การเชื่อมอาร์คที่จมอยู่ใต้น้ำ (เลื่อย) ในท่อ JCOE แสดงให้เห็น:

• ความพรุน: <1% (เทียบกับ. 1.5–2% ใน Uoe เนื่องจากอินพุตความร้อนที่สูงขึ้น)
• ความกว้างอันตราย: 1.2–1.5 มม. (เทียบกับ. 2.0–2.5 มม. ใน Uoe)
• ความแข็ง: 220–240 HV (สอดคล้องกันทั่วทั้ง Weld)

5. การใช้งานอุตสาหกรรมและความเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจ

JCOE ครองใน:

• การส่งก๊าซแรงดันสูง (เช่น, สตรีมนอร์ด 2)
• ท่อน้ำมันน้ำลึก (ความหนา >25 มม)
• ท่อเกรดอาร์กติก (ความเหนียวอุณหภูมิต่ำที่เหนือกว่า)

การแบ่งต้นทุนเปิดเผย:

แม้จะมีการผลิตช้าลง, ความยืดหยุ่นของ JCOE ในการจัดการความหนาที่แตกต่างกันแสดงให้เห็นถึงการยอมรับโครงการที่มีมูลค่าสูง.

7. การสร้างแบบจำลองการคำนวณขั้นสูงของกระบวนการขึ้นรูป JCOE

7.1 การวิเคราะห์องค์ประกอบจำกัด (กฟภ) สำหรับการทำนายความเครียด

กระบวนการขึ้นรูป JCOE เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนรูปแบบพลาสติกที่ซับซ้อน, การสร้างแบบจำลองการคำนวณจำเป็นสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพพารามิเตอร์. การจำลองแบบไม่เชิงเส้น FEA โดยใช้ ABAQUS/Explicit ได้รับการใช้เพื่อทำนายการกระจายความเครียด, สปริงแบ็ค, และความเครียดที่เหลืออยู่. การค้นพบที่สำคัญ ได้แก่:

• การแปลความเครียด: เวที j-ing ทำให้เกิดสายพันธุ์สูงสุด (15–20%) ใกล้รัศมีโค้ง, ในขณะที่เวที C-ing กระจายการเปลี่ยนรูปอย่างสม่ำเสมอมากขึ้น (8–12% สายพันธุ์).

• ค่าชดเชยสปริงแบ็ค: เนื่องจากเอฟเฟกต์ Bauschinger, สปริงแบ็คในเหล็กกล้าที่มีความแข็งแรงสูง (x80/x100) สามารถเข้าถึง 3–5 °, จำเป็นต้องใช้การออกแบบเครื่องมือมากเกินไป.

• การจำลองความเครียดที่เหลืออยู่: FEA ทำนายความเครียดแรงอัด (-200 ถึง -250 MPa) ที่ intrados และแรงดึง (150–200 MPa) ที่ Extrados, มีความสัมพันธ์ดีกับการวัด XRD.

การศึกษา FEA เปรียบเทียบระหว่าง JCOE และ UOE พบว่าการโหลดที่เพิ่มขึ้นของ JCOE ช่วยลดความเครียดพลาสติกที่เทียบเท่าสูงสุด (คนโง่) 18–22%, ลดความเสี่ยงในการแตกขอบ.

7.2 การเรียนรู้ของเครื่องเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการ

การศึกษาล่าสุดมีการเรียนรู้ของเครื่องจักรแบบบูรณาการ (มล.) ด้วย FEA เพื่อเพิ่มความแม่นยำของ JCOE:

• โมเดลเครือข่ายประสาท: ได้รับการฝึกฝน 5,000+ ชุดข้อมูลอุตสาหกรรม, อัลกอริทึม ML ทำนายแรงกดที่ดีที่สุดด้วยความแม่นยำ 92–95%, ลดการปรับเปลี่ยนการทดลองใช้และข้อผิดพลาด.

• ระบบคู่ดิจิตอล: ข้อมูลเซ็นเซอร์แบบเรียลไทม์ (บังคับ, อุณหภูมิ, การกำจัด) ถูกป้อนเข้าสู่ฝาแฝดดิจิตอลเพื่อปรับอัตราการปิด O-ing แบบไดนามิก, ลดระดับไข่.

8. การเปลี่ยนแปลงทางโลหะวิทยาในระหว่างการขึ้นรูป JCOE

8.1 วิวัฒนาการเฟสในเหล็กกล้าที่มีความแข็งแรงสูง

วัฏจักรเทอร์โมเมอร์ใน JCOE เปลี่ยนโครงสร้างจุลภาค:

• X70/x80 Steels: การควบคุมการเสียรูปช่วยยับยั้งการเจริญเติบโตของเมล็ดเฟอร์ไรต์, ส่งเสริมเฟอร์ไรต์ acicular (70เศษส่วนปริมาตร –80%) ด้วยเกาะ M/A ที่กระจายตัว, เพิ่มความทนทาน.

• X100/x120 Steels: NB/TI microalloying รวมกับอัตราความเครียดของ JCOE (0.1–1 S⁻) เร่งการเร่งรัด NBC, เพิ่มความแข็งแรงของผลผลิต 40–60 MPa.

การทำแผนที่ขนาดเล็ก:

• เขตเชื่อม: 240–260 HV (เห็นฟิลเลอร์ ER70S-6)

• ฮาซ: 220–240 HV (bainite อารมณ์)

• โลหะฐาน: 190–210 HV (เฟอร์ไรต์รูปหลายเหลี่ยมดี)

8.2 การแตกที่เกิดจากไฮโดรเจน (hic) ความต้านทาน

ความเครียดที่ตกค้างที่ต่ำกว่าของ JCOE ช่วยลดความไวต่อ hic เมื่อเทียบกับ Uoe. NACE TM0284 การทดสอบแสดง:

• ท่อ JCOE: อัตราส่วนความยาวแตก (CLR) <5%, อัตราส่วนความหนาของรอยแตก (CTR) <2%

• UAO pipees: CLR 8–12%, CTR 3–5% เนื่องจากแรงดึงที่เหลืออยู่สูงขึ้น.

9. กรณีศึกษา: JCOE ในสตรีมนอร์ด 2 ท่อส่ง

สตรีมนอร์ด 2 โครงการใช้งาน X70 ที่มีรูปแบบ JCOE (1,220 มม. จาก, 34.6 มม. น้ำหนัก) สำหรับเส้นทางทะเลบอลติก. ผลลัพธ์ที่สำคัญ:

• กดดันการยุบ: 45–50 MPa (เทียบกับ. 40–45 MPa สำหรับท่ออุโอ), สำคัญสำหรับ 210 m น้ำลึก.

• อัตราข้อบกพร่องเชื่อม: 0.12 ข้อบกพร่อง/เมตร (ต่ำกว่า 0.25/เมตร API 1104 เกณฑ์).

• ชีวิตที่เหนื่อยล้าจากการกัดกร่อน: 1.5×ยาวกว่าท่อ Uoe ในสภาพน้ำทะเลจำลอง.

10. แนวโน้มในอนาคตและเทคโนโลยีการขึ้นรูปลูกผสม

10.1 กระบวนการไฮบริด jcoe-uoe

วิธีการเกิดใหม่รวมความแม่นยำของ JCOE ด้วยความเร็วของ UOE:

• JCOE-U Press: Uoe-Sylle O-ing, ลดรอบเวลาโดย 30%.

• การขึ้นรูปด้วยเลเซอร์ช่วย: เครื่องทำความร้อนด้วยเลเซอร์ (800–1,000 ° C) ลดแรงกดโดย 25% สำหรับเกรด x100+.

10.2 การผลิตที่ยั่งยืน

• การรวมพลังงานสีเขียว: เครื่องกดไฮดรอลิกพลังงานแสงอาทิตย์ตัดการปล่อยCO₂โดย 35%.

• ฟีดเหล็กรีไซเคิล: ความอดทนของ JCOE สำหรับเศษซากที่แยกออก (ขึ้นไป 30% เนื้อหารีไซเคิล) สอดคล้องกับเป้าหมายเศรษฐกิจแบบวงกลม.

โพสต์ที่เกี่ยวข้อง

มัลติฟังก์ชั่น ms erw ท่อกลมสีดำ

ท่อ ERW สีดำ. ความต้านทานไฟฟ้าเชื่อม (ERW) ท่อผลิตจากเหล็กแผ่นรีดร้อน / กรีด. คอยล์ที่เข้ามาทั้งหมดได้รับการตรวจสอบตามใบรับรองการทดสอบที่ได้รับจากโรงงานถลุงเหล็กในด้านคุณสมบัติทางเคมีและทางกล. ท่อ ERW ขึ้นรูปเย็นเป็นรูปทรงกระบอก, ไม่เกิดความร้อน.

ERW ท่อเหล็กกลมสีดำ

ท่อไร้รอยต่อผลิตขึ้นโดยการอัดขึ้นรูปโลหะตามความยาวที่ต้องการ; ดังนั้นท่อ ERW จึงมีรอยเชื่อมในหน้าตัด, ในขณะที่ท่อไร้ตะเข็บไม่มีรอยต่อในหน้าตัดตลอดความยาว. ในท่อไร้รอยต่อ, ไม่มีการเชื่อมหรือข้อต่อ และผลิตจากเหล็กแท่งกลมตัน.

ขนาดและน้ำหนักของท่อไร้รอยต่อตามมาตรฐาน

ที่ 3 องค์ประกอบของมิติท่อ ขนาด มาตรฐานของท่อคาร์บอนและท่อสแตนเลส (ASME B36.10M & B36.19ม) ตารางขนาดท่อ (กำหนดการ 40 & 80 ท่อเหล็กหมายถึง) หมายถึงขนาดท่อที่กำหนด (กรมอุทยานฯ) และเส้นผ่านศูนย์กลางที่กำหนด (ดีเอ็น) แผนภูมิขนาดท่อเหล็ก (ตารางขนาด) ตารางคลาสน้ำหนักท่อ (WGT)

ท่อเหล็กและกระบวนการผลิต

ท่อไร้ตะเข็บผลิตขึ้นโดยใช้กระบวนการเจาะ, โดยที่เหล็กแท่งแข็งถูกให้ความร้อนและเจาะจนกลายเป็นท่อกลวง. ท่อเชื่อม, ในทางกลับกัน, เกิดจากการต่อแผ่นเหล็กหรือขดสองขอบเข้าด้วยกันโดยใช้เทคนิคการเชื่อมแบบต่างๆ.

ท่อเหล็กรายการ UL

ท่อเหล็กคาร์บอนมีความทนทานต่อการกระแทกและการสั่นสะเทือนสูง จึงเหมาะสำหรับการลำเลียงน้ำ, น้ำมัน & ก๊าซและของเหลวอื่น ๆ ใต้ถนน. ขนาด: 1/8″ ถึง 48″ / ความหนา DN6 ถึง DN1200: ช 20, โรคติดต่อทางเพศสัมพันธ์, 40, เอ็กซ์เอส, 80, 120, 160, ประเภท XXS: พื้นผิวท่อไร้รอยต่อหรือรอย: ไพรเมอร์, น้ำมันป้องกันสนิม, เอฟบีอี, 2วิชาพลศึกษา, 3วัสดุเคลือบ LPE: มาตรฐาน ASTM A106B, A53, API 5L B, X42, X46, X52, X56, X60, X65, บริการ X70: การตัด, บาก, การทำเกลียว, งานเซาะร่อง, การเคลือบผิว, การชุบสังกะสี

ไม้แขวนสปริงและส่วนรองรับ

ประเภท ก- ใช้ในบริเวณที่มีพื้นที่ส่วนหัวเพียงพอ. ระดับความสูงที่เฉพาะเจาะจงเป็นที่พึงปรารถนา. ประเภทบี- ใช้เมื่อเฮดรูมมีจำกัด. สิ่งที่แนบมากับหัวเป็นแบบดึงเดียว. ประเภทซี- ใช้เมื่อเฮดรูมมีจำกัด. สิ่งที่แนบมากับหัวคือการเชื่อมต่อแบบเคียงข้างกัน