ท่อเหล็กคาร์บอน

ท่อเหล็กคาร์บอนเริ่มต้นจากการมาถึงโรงสีท่อในรูปแบบบิลเล็ต (โดยพื้นฐานแล้วเป็นแท่งเหล็กแข็งขนาดใหญ่) หรือคอยล์ (ลองนึกภาพม้วนกระดาษชำระที่ทำจากเหล็ก). ขึ้นอยู่กับวิธีการผลิตที่โรงงานใช้, เหล็กแท่งหรือขดลวดเหล่านี้จะถูกประมวลผลเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย. เราจะตรวจสอบวิธีการผลิตต่างๆ ที่ใช้ในการผลิตท่อเหล็กคาร์บอน, แต่ก่อนอื่นเรามาดูกันว่าเหล็กกล้าคาร์บอนมาถึงที่นี่ได้อย่างไรตั้งแต่แรก.

กระบวนการผลิตเหล็กดิบ

มนุษย์ได้หลอมแร่เหล็กผ่านกระบวนการที่เรียกว่าการถลุงมานานนับพันปี. เหล็กหลอมหรือกึ่งหลอมเหลวจะถูกทุบ (ปลอมแปลง) หรือเทใส่รูปทรงที่ต้องการแล้วพักให้เย็น. ผู้คนค้นพบอย่างรวดเร็วว่าคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป (ความแข็งแกร่ง, ความเหนียว, อายุยืน) สามารถควบคุมได้หลายวิธี; การจัดการเวลาและเงื่อนไขในการทำความเย็นหรือการเพิ่ม/การลบสื่อบางอย่าง เป็นต้น. เหล็กกล้าคาร์บอนเป็นอนุพันธ์ของเหล็กดิบที่ได้รับความนิยมชนิดหนึ่งซึ่งเกิดจากการนำธาตุคาร์บอนเข้าสู่กระบวนการถลุงในรูปของถ่าน. มีประโยชน์เช่นเดียวกับเหล็ก, มันเป็นเวลาและแรงงานเข้มข้นในการผลิต, จึงทำให้โดยทั่วไปเป็นวัสดุที่ไม่ดีสำหรับการบริโภคจำนวนมาก. ในช่วงกลางศตวรรษที่ 19, กระบวนการ Bessemer ได้รับการจดสิทธิบัตรโดยเหล็กหมูหลอมเหลว (ผลิตในราคาถูกและเต็มไปด้วยคาร์บอนสูง, ซิลิคอน, และสิ่งสกปรกแมงกานีส) อยู่ภายใต้การระเบิดของออกซิเจนซึ่งออกซิไดซ์สิ่งสกปรกทำให้ง่ายต่อการกำจัดออกจากเหล็กหลอมเหลว. วิธีการกำจัดธาตุส่วนเกินนี้ง่ายกว่าและถูกกว่าการเติมธาตุผสมลงในเหล็กมาก, และรับผิดชอบโดยตรงต่อการปฏิวัติอุตสาหกรรมและจุดเริ่มต้นของการผลิตเหล็กกล้าคาร์บอนจำนวนมาก. วันนี้เทคโนโลยีมีการเปลี่ยนแปลง, แต่หลักการพื้นฐานเดียวกันของกระบวนการ Bessemer ยังคงเป็นแกนหลักสำหรับการผลิตเหล็กดิบสมัยใหม่.

โรงงานเหล็กสมัยใหม่ผลิตเหล็กโดยการหลอมเศษโลหะหรือเติมโค้ก (ถ่านหินบดโดยเอาไฮโดรคาร์บอนออก) เพื่อถลุงแร่เหล็ก. โลหะหลอมเหลวขึ้นอยู่กับอนุพันธ์สมัยใหม่ของกระบวนการ Bessemer เพื่อกำจัดองค์ประกอบที่ไม่พึงประสงค์, จากนั้นจึงเพิ่มองค์ประกอบอื่นๆ ที่พึงประสงค์เข้าไป (ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติที่ต้องการขั้นสุดท้ายของเหล็ก), จากนั้นจึงนำเหล็กมาหล่อเย็นตามแบบที่ลูกค้าต้องการ. ตามที่ได้กล่าวไปแล้ว, ในกรณีของท่อเหล็กคาร์บอน การหล่อเหล่านี้มักจะอยู่ในรูปของขดลวดหรือเหล็กแท่ง.

ถึงเวลาสร้างท่อ

บิลเล็ตและคอยล์ถูกส่งไปยังโรงสีท่อพร้อมที่จะผลิตเป็นท่อเหล็กคาร์บอน. ขึ้นอยู่กับความสามารถของโรงสีท่อและการใช้งานขั้นสุดท้ายของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย, การหล่อจะถูกขึ้นรูปเป็นท่อโดยวิธีการผลิตที่แตกต่างกันสี่วิธี; ไร้รอยต่อ, เชื่อมความต้านทานไฟฟ้า (ERW), การเชื่อมอาร์กใต้น้ำสองชั้น (ดีซอว์), หรือการเชื่อมแบบเกลียว.

ท่อเหล็กคาร์บอนไร้ตะเข็บ

ท่อเหล็กคาร์บอนไร้ตะเข็บมี, ตามชื่อของมันหมายถึง, ไม่มีรอยเชื่อมตามยาว. มันคือ, ในสาระสำคัญ, เหล็กเนื้อเดียวกันที่เป็นเนื้อเดียวกันหนึ่งชิ้น. แท่งเหล็กแท่งแข็งจะถูกให้ความร้อนเพียงอย่างเดียว จากนั้นจึงยืดออกไปบนแกนยึดหลายชุด จนกระทั่งท่อได้เส้นผ่านศูนย์กลางและความหนาของผนังตามที่ต้องการ. โดยปกติแล้วท่อเหล็กคาร์บอนไร้ตะเข็บที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ 14 นิ้วขึ้นไปจะถูกรีดออกจากเปลือกซึ่งจะขยายเส้นผ่านศูนย์กลางและลดผนังลงจนได้ขนาดที่ต้องการ. ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางที่เล็กกว่าสิบสี่นิ้วมักจะยืดลดลง โดยที่เส้นผ่านศูนย์กลางจะค่อยๆ ลดลง และผนังจะค่อนข้างเพิ่มขึ้นโดยใช้ชุดม้วน. นอกจากนี้ยังมีกระบวนการขึ้นรูปเย็นเพื่อผลิตท่อไร้ตะเข็บอีกด้วย, แต่กระบวนการผลิตดังกล่าวมักสงวนไว้สำหรับโลหะผสมที่แตกต่างกัน. เนื่องจากไม่มีตะเข็บ, โดยทั่วไปจะใช้ท่อเหล็กคาร์บอนไร้ตะเข็บในงานแรงดันสูง. ข้อมูลจำเพาะไร้รอยต่อทั่วไปประกอบด้วย; API5LB, A106, A333

การเชื่อมต้านทานไฟฟ้า (ERW)

ผู้ผลิตท่อเหล็กคาร์บอนในยุคแรกใช้วิธีการผลิตที่เรียกว่าการเชื่อมแบบชน. กระบวนการเชื่อมแบบชนนั้นค่อนข้างจะธรรมดาโดยเพียงรีดแผ่นเหล็กที่ได้รับความร้อนให้กลายเป็นท่อและสร้างการเชื่อมตามยาวโดยผ่านการบีบอัดและความร้อนโดยตรง. ใน 1922 บริษัท Fetz Moon Tube ได้สร้างแนวเชื่อมต่อเนื่องแห่งแรกโดยการม้วนเหล็กขึ้นมา (อีกครั้ง, ลองนึกภาพม้วนกระดาษชำระที่ทำจากเหล็ก) สามารถคลี่ออกได้, ปรับระดับ, และป้อนเป็นม้วนอย่างต่อเนื่องซึ่งจะค่อย ๆ ดัดเหล็กให้เป็นรูปร่างในที่สุดจนถึงจุดที่ปลายสามารถเชื่อมชนได้. เมื่อโรงสีมาถึงปลายขด, พวกเขาสามารถเชื่อมมันเข้ากับจุดเริ่มต้นของคอยล์ถัดไปโดยรบกวนการผลิตเพียงเล็กน้อย. ในขณะที่อุตสาหกรรมเรียกร้องให้มีพิกัดความเผื่อที่เข้มงวดมากขึ้นและการเชื่อมที่ดีขึ้น, กระบวนการเชื่อมชนแบบต่อเนื่องทำให้เกิดการเชื่อมด้วยความต้านทานไฟฟ้า (ERW). ERW ค่อนข้างคล้ายกับกระบวนการเชื่อมอย่างต่อเนื่องโดยที่ขดลวดเหล็กจะถูกปรับระดับและป้อนลงในแนวม้วนขึ้นรูป, แต่นั่นคือจุดสิ้นสุดของความคล้ายคลึงกัน. ในระหว่างกระบวนการ ERW คอยล์ที่คลี่ออก (แกะ) ไม่ได้รับความร้อนและการเชื่อมตามยาวถูกสร้างขึ้นโดยกระแสไฟฟ้า. จากนั้นรอยเชื่อมจะถูกตรวจสอบทางอิเล็กทรอนิกส์เพื่อหาข้อบกพร่อง, ทำให้เป็นมาตรฐานเพื่อรักษาความสอดคล้องกับส่วนที่เหลือของเหล็ก, และเย็นลง. เมื่อมาถึงจุดนี้ บางครั้งท่อจะถูกปรับขนาดและตัดออก, เคลือบ, และหรือทดสอบให้ตรงตามข้อกำหนดที่ต้องการ. โดยทั่วไปแล้วท่อ ERW จะมีความคลาดเคลื่อนที่เข้มงวดกว่ามากและรักษาพื้นผิวและผนังให้สม่ำเสมอมากกว่าท่อเหล็กคาร์บอนไร้ตะเข็บ. ข้อกำหนดทั่วไปของ ERW ได้แก่; API5LB, A53, และ A500

การเชื่อมอาร์คที่จมอยู่ใต้น้ำสองเท่า (ดีซอว์)

การเชื่อมอาร์กใต้น้ำสองชั้น (ดีซอว์) กระบวนการนี้คล้ายกับกระบวนการ ERW ตรงที่ขดลวดเหล็กกล้าคาร์บอนจะคลี่ออกในลักษณะริบบอนต่อเนื่อง. เนื่องจากโดยทั่วไปแล้ววิธีการผลิต DSAW จะใช้กับท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่า, วิธีการม้วนขึ้นรูปโครงกระดูกจะคล้ายกันแต่ไม่เหมือนกับวิธีของ ERW ทุกประการ. โดยทั่วไปแล้วท่อ DSAW จะเป็นแบบปิรามิดรีด (OD สามมุมม้วนเป็นรูปปิรามิดจากท่อ) หรือรีดโดยใช้กระบวนการ U-O-E (Skelp เป็นเรื่องแรกที่ต้องก “คุณ” กดรูป, ตามด้วยก “โอ” กดรูป). ความแตกต่างที่โดดเด่นที่สุดระหว่างท่อเหล็กคาร์บอน ERW และ DSAW คือการเชื่อมตามยาว. การเชื่อมอาร์ค DSAW จมอยู่ในตัวกลางฟลักซ์เพื่อป้องกันไม่ให้แนวเชื่อมสัมผัสกับสิ่งปนเปื้อนโดยรอบ. อีกด้วย, มีการเชื่อมทั้ง OD และ ID ของท่อ, โดยทั่วไปในเวลาที่แยกกันจะสร้างสถานการณ์ที่การเชื่อมหนึ่งใช้อีกการเชื่อมหนึ่งเพื่อสร้างการเชื่อมที่มีคุณภาพสูงขึ้น. ท่อเหล็กคาร์บอน DSAW สามารถแยกแยะได้ง่ายเนื่องจากมีรอยเชื่อม ID และ OD ที่โดดเด่นและสม่ำเสมอ. ข้อมูลจำเพาะทั่วไปของ DSAW ได้แก่; API5l, A252, และ A139.

การเชื่อมแบบเกลียว

วิธีการผลิตที่แยกแยะได้ง่ายที่สุดสำหรับท่อเหล็กคาร์บอนคือการเชื่อมแบบเกลียว. ในกระบวนการนี้ การเชื่อมจะถูกสร้างขึ้นในลักษณะเดียวกับของ DSAW ทุกประการ, มีเพียงรอยเชื่อมเท่านั้นที่มีลักษณะเป็นเกลียวหรือเป็นเกลียวเนื่องจากวิธีการรีดโครงร่างให้เป็นรูปร่าง. เช่นเดียวกับในกรณีของกระบวนการ ERW และ DSAW, ริบบิ้นโครงกระดูกอย่างต่อเนื่องจะถูกปรับระดับและส่งผ่านชุดม้วนเพื่อสร้าง. ในกรณีของกระบวนการเชื่อมแบบเกลียว การโค้งงอสามม้วนแบบธรรมดาเป็นเรื่องปกติ และทำให้เร็วขึ้น, มีประสิทธิภาพมากขึ้น, และกระบวนการผลิตที่มีต้นทุนต่ำกว่า. กระบวนการเชื่อมแบบเกลียวยังช่วยให้โรงสีสามารถม้วนขนาดได้กว้างกว่าโรงสี DSAW หรือ ERW มาก. อีกด้วย, เนื่องจากความสมมาตรของแกน, ท่อเหล็กคาร์บอนเชื่อมเกลียวมีความสามารถโดยธรรมชาติในการรักษาความตรง. ข้อกำหนดการเชื่อมแบบเกลียวทั่วไป ได้แก่; API5LB และ A252. ติดต่อเราสำหรับโครงการท่อเหล็กคาร์บอนครั้งต่อไปของคุณ.

แมนนิ่ง, ซี.พี. และฟรุฮาน, อาร์.เจ. เทคโนโลยีเกิดใหม่สำหรับการผลิตเหล็ก. มาเร็ว (53) 10. 2001

แอชตัน, ที.เอส. เหล็กและเหล็กกล้าในการปฏิวัติอุตสาหกรรม. นิวยอร์ก: ออกัสตัส เอ็ม. ตวัด, 1968.

ตอซัง, จอห์น. “กระบวนการผลิตเหล็กด้วยออกซิเจนขั้นพื้นฐาน” ศูนย์การเรียนรู้โรงงานเหล็กของสถาบันเหล็กและเหล็กกล้าอเมริกัน.

เขาบันทึกไว้, โจเซฟ. ประวัติโดยย่อของการผลิตเหล็กและเหล็กกล้า.

สมาคมผู้จัดจำหน่ายท่อเหล็กแห่งชาติ. คู่มือผลิตภัณฑ์ท่อ ตำราเรียนท่อเหล็กและท่อ. ฉบับที่สาม 1996