JIS G3429 ống xi lanh liền mạch: STH11, STH12, STH21, STH22 – Phân tích chi tiết

Giới thiệu về ống thép liền mạch JIS G3429

Tiêu chuẩn JIS G3429, Được thiết lập bởi các tiêu chuẩn công nghiệp Nhật Bản, Xác định các thông số kỹ thuật cho các ống thép liền mạch được sử dụng trong các bình khí áp suất cao. Những đường ống này rất quan trọng trong các ngành công nghiệp đòi hỏi mạnh mẽ, Các vật liệu đáng tin cậy để lưu trữ và vận chuyển khí như khí tự nhiên nén (CNG), hydro, ôxy, và argon trong điều kiện khắc nghiệt. Tiêu chuẩn bao gồm năm lớp, STH12, STH21, STH22, và STH31, Trực tiếp phù hợp với các yêu cầu hiệu suất cụ thể dựa trên thành phần hóa học và tính chất cơ học. Bài viết này cung cấp một phân tích chuyên sâu về STH11, STH12, STH21, và STH22, Tập trung vào kích thước của họ, dung sai kích thước, Thành phần hóa học, và hiệu suất so sánh trong các ứng dụng áp suất cao.

Các ống thép liền mạch dưới JIS G3429 được sản xuất bằng các kỹ thuật nâng cao như lăn nóng hoặc vẽ lạnh để đảm bảo tính đồng nhất, sức mạnh, và chống lại áp lực cao. Những đường ống này là không thể thiếu đối với các ứng dụng trong ngành công nghiệp khí đốt, Khu vực ô tô (ví dụ., Xi lanh CNG cho xe khí tự nhiên), hàng không vũ trụ, và ngành công nghiệp dầu khí. Cấu trúc liền mạch của họ loại bỏ các điểm yếu như các mối hàn, Tăng cường độ bền và an toàn. Lớp STH11 và STH12 thuộc về carbon-Mangan (C-MN) loại thép, Thích hợp cho các xi lanh đa năng, Trong khi sth21 và sth22, Được làm từ crom-molybdenum (CR-MO) hợp kim, được thiết kế cho môi trường tải cao do sức mạnh vượt trội và khả năng chống leo ở nhiệt độ cao. Hướng dẫn toàn diện này khám phá các thông số kỹ thuật, So sánh các lớp, và làm nổi bật sự phù hợp của chúng cho các ứng dụng khác nhau, được hỗ trợ bởi các bảng chi tiết và phân tích khoa học.

Kích thước và thông số kỹ thuật kích thước

Các thông số kỹ thuật của các ống thép liền mạch JIS G3429 được xác định tỉ mỉ để đảm bảo khả năng tương thích với sản xuất xi lanh khí áp suất cao. Những đường ống này có sẵn trong một loạt các kích cỡ để phù hợp với các ứng dụng khác nhau, Từ bình chữa cháy quy mô nhỏ đến hệ thống lưu trữ khí công nghiệp lớn. Tiêu chuẩn chỉ định đường kính ngoài từ 19.05 mm đến 114.3 mm, Độ dày tường từ 2.0 mm đến 14 mm, và chiều dài lên đến 16,000 mm. Các kích thước này cho phép các nhà sản xuất chọn các đường ống đáp ứng các yêu cầu áp suất và khối lượng cụ thể trong khi duy trì tính toàn vẹn cấu trúc.

Dung sai kích thước là rất quan trọng để đảm bảo các đường ống phù hợp với các thiết kế xi lanh và thực hiện đáng tin cậy dưới áp lực. Cho đường kính ngoài, Tính dung sai thường là ± 1%, Đảm bảo phù hợp chính xác cho các cụm xi lanh. Dung sai độ dày tường được đặt tại +30% để đảm bảo đủ sức mạnh, với sự chênh lệch tối đa về độ dày tường bên trong 20% giá trị danh nghĩa để duy trì tính đồng nhất. Những dung sai nghiêm ngặt này đạt được thông qua các quy trình sản xuất nâng cao như lăn liền mạch hoặc vẽ lạnh, mà giảm thiểu các biến thể và khiếm khuyết. Các đường ống cũng phải thực tế là thẳng, với các đầu cắt ở góc vuông với trục, và không có sự không hoàn hảo về bề mặt như vết nứt hoặc sẹo có thể làm ảnh hưởng đến hiệu suất.

Tính nhất quán của đường ống JIS G3429 được xác nhận thông qua thử nghiệm nghiêm ngặt, bao gồm các thử nghiệm thủy lực tại 5 MPA để đảm bảo không có rò rỉ và thử nghiệm không phá hủy (Siêu âm hoặc dòng điện xoáy) để phát hiện sai sót. Các biện pháp kiểm soát chất lượng này đảm bảo rằng các đường ống đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt của JIS B8230 và JIS B8241, mà chi phối sản xuất xi lanh khí. Tính linh hoạt về phạm vi kích thước cho phép tùy chỉnh, Làm cho các đường ống này phù hợp cho các ứng dụng từ xi lanh CNG ô tô đến hệ thống đẩy hàng không vũ trụ. Các nhà sản xuất phải xem xét các yêu cầu thứ nguyên cụ thể của xi lanh của họ để chọn cấp độ và kích thước thích hợp, Cân bằng chi phí, hiệu suất, và an toàn.

Phân tích thành phần hóa học

Thành phần hóa học của ống thép liền mạch JIS G3429 là yếu tố chính quyết định tính chất cơ học của chúng và sự phù hợp cho các ứng dụng áp suất cao. Tiêu chuẩn phân loại các lớp thành thép C-MN (STH11, STH12) và thép cr-mo (STH21, STH22), với mỗi lớp phù hợp với nhu cầu hiệu suất cụ thể. Thành phần hóa học được hiệu chỉnh cẩn thận để cân bằng sức mạnh, độ dẻo, và khả năng chống lại các yếu tố môi trường như ăn mòn và nhiệt độ cao. Dưới đây là sự phân hủy chi tiết về các chế phẩm hóa học cho STH11, STH12, STH21, và STH22, được thể hiện dưới dạng tỷ lệ phần trăm.

STH11 và STH12, như thép C-MN, có hàm lượng carbon cao hơn (lên đến 0.30% Và 0.35%, tương ứng) và mangan (0.60–1,20%), trong đó tăng cường sức mạnh và độ dẻo dai cho các bình khí đa năng. Sự vắng mặt của crom và molypden làm cho các loại này hiệu quả về mặt chi phí nhưng hạn chế hiệu suất của chúng trong môi trường nhiệt độ cao hoặc tải trọng cao. STH21 và STH22, có hàm lượng carbon thấp hơn (≤0,25%) và việc bổ sung crom (0.80–1,20%) và molypden (0.15Hàng0,30% cho STH21, 0.45Hàng0,65% cho STH22), Cung cấp sức đề kháng và sức mạnh vượt trội ở nhiệt độ cao. Molypden tăng trong STH22 tăng cường hiệu suất của nó trong điều kiện khắc nghiệt, Làm cho nó trở nên lý tưởng cho các xi lanh áp suất cao trong các ứng dụng hàng không vũ trụ và dầu khí. Hàm lượng phốt pho và lưu huỳnh thấp trên tất cả các lớp giảm thiểu độ giòn và cải thiện khả năng hàn, đảm bảo các đường ống vẫn bền dưới áp lực.

Tính chất cơ học và so sánh hiệu suất

Các tính chất cơ học của ống thép liền mạch JIS G3429 rất quan trọng đối với hiệu suất của chúng trong các ứng dụng xi lanh khí áp suất cao. Những thuộc tính này, bao gồm sức mạnh kéo, sức mạnh năng suất, và kéo dài, Xác định các đường ống có khả năng chịu được áp lực bên trong, chống biến dạng, và duy trì tính toàn vẹn cấu trúc theo thời gian. Các lớp CR-MO (STH21 và STH22) được thiết kế cho môi trường tải cao, Cung cấp độ bền kéo vượt trội và sức mạnh leo so với các lớp C-MN (STH11 và STH12).

STH11 và STH12 cung cấp độ bền kéo đầy đủ (≥410 MPa và ≥480 MPa, tương ứng) Đối với xi lanh khí tiêu chuẩn, chẳng hạn như những người được sử dụng trong bình chữa cháy hoặc các ứng dụng công nghiệp quy mô nhỏ. Độ giãn dài của họ (≥20% và ≥18%) đảm bảo đủ độ dẻo để hấp thụ căng thẳng mà không bị gãy. Tuy nhiên, STH21 và STH22, với độ bền kéo ≥550 MPa và ≥590 MPa, tương ứng, phù hợp hơn với môi trường áp suất cao do sức mạnh năng suất tăng cường của chúng và khả năng chống leo. STH22, với hàm lượng molypden cao hơn của nó, trưng bày độ bền kéo cao nhất và đặc biệt hiệu quả trong các ứng dụng đòi hỏi hiệu suất bền vững dưới nhiệt độ và áp suất khắc nghiệt, chẳng hạn như xe kéo CNG hoặc hệ thống đẩy hàng không vũ trụ. Sự đánh đổi là một độ giãn dài thấp hơn một chút trong STH22, cho thấy độ dẻo giảm so với STH21, có thể ảnh hưởng đến lựa chọn vật liệu tùy thuộc vào ứng dụng cụ thể.

Các ứng dụng và sự phù hợp của ngành

JIS G3429 Ống thép liền mạch là không thể thiếu đối với các ngành công nghiệp nơi an toàn và độ tin cậy dưới áp suất cao là tối quan trọng. STH11 và STH12 thường được sử dụng trong các bình khí đa năng, chẳng hạn như các loại khí công nghiệp như nitơ và argon, Do hiệu quả chi phí của chúng và tính chất cơ học đầy đủ. Các lớp này cũng phù hợp cho các ứng dụng như bể lặn và bình chữa cháy, nơi cần có điện trở áp lực vừa phải. Thành phần C-MN của họ cung cấp sự cân bằng về sức mạnh và độ dẻo, làm cho chúng đa năng cho sản xuất xi lanh tiêu chuẩn.

Ngược lại, STH21 và STH22 được ưa thích trong môi trường tải cao, chẳng hạn như xi lanh CNG ô tô, Hệ thống hàng không vũ trụ, và lưu trữ dầu khí. Thành phần CR-MO giúp tăng cường khả năng chịu được nhiệt độ và áp suất cao mà không bị biến dạng, Làm cho chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng đòi hỏi. Ví dụ, Sth22, sức mạnh leo trèo vượt trội là rất quan trọng trong các đoạn giới thiệu CNG, nơi các xi lanh phải chịu tải theo chu kỳ và áp lực bên trong cao. Các lớp này cũng tìm thấy sử dụng trong không gian vũ trụ cho hệ thống đẩy và hỗ trợ cuộc sống, Trường hợp độ tin cậy không thể thương lượng. Cấu trúc liền mạch của tất cả các đường ống JIS G3429 đảm bảo độ kín khí tuyệt vời, ngăn chặn rò rỉ và đảm bảo an toàn trên các ứng dụng. Các nhà sản xuất phải cân nhắc chi phí của các lớp CR-MO so với lợi ích hiệu suất của họ khi chọn vật liệu cho các thiết kế xi lanh cụ thể.

Phân tích so sánh và tiêu chí lựa chọn

Chọn lớp JIS G3429 thích hợp phụ thuộc vào các yêu cầu cụ thể của ứng dụng xi lanh khí, bao gồm cả áp lực, nhiệt độ, và điều kiện môi trường. STH11 và STH12 là các tùy chọn hiệu quả về chi phí cho các ứng dụng có nhu cầu áp suất và nhiệt độ vừa phải. Hàm lượng carbon cao hơn của họ cung cấp đủ sức mạnh cho các xi lanh mục đích chung, Nhưng việc thiếu các yếu tố hợp kim như crom và molybdenum hạn chế hiệu suất của chúng trong điều kiện khắc nghiệt. Các lớp này là lý tưởng cho các nhà sản xuất ưu tiên khả năng chi trả mà không ảnh hưởng đến chất lượng cho các ứng dụng tiêu chuẩn.

STH21 và STH22, với thành phần CR-MO của họ, Cung cấp những lợi thế đáng kể trong môi trường áp suất cao và nhiệt độ cao. Việc bổ sung crom tăng cường khả năng chống ăn mòn, Trong khi Molybdenum cải thiện sức mạnh creep, Làm cho các lớp này phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu như xe CNG và hệ thống hàng không vũ trụ. STH22, với hàm lượng molypden cao hơn của nó, vượt trội so với STH21 trong điều kiện khắc nghiệt nhưng có chi phí cao hơn. Các nhà sản xuất phải xem xét các yếu tố như môi trường hoạt động, Tuổi thọ xi lanh, và ngân sách khi chọn giữa các lớp này. Thử nghiệm nghiêm ngặt, bao gồm các phương pháp thủy lực và không phá hủy, Đảm bảo rằng tất cả các lớp đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn và hiệu suất được nêu trong JIS G3429, Cung cấp niềm tin vào độ tin cậy của họ trên các ứng dụng khác nhau.