ท่อเหล็กเชื่อมความถี่สูง - และท่อเหล็กเชื่อมอาร์คจมอยู่ใต้น้ำตามยาว — การศึกษาเปรียบเทียบเกี่ยวกับกระบวนการผลิต ประสิทธิภาพ และสถานการณ์การใช้งาน - ความรู้ - ข่าว

ในการผลิตท่อเหล็กสมัยใหม่ ท่อเชื่อมถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากมีประสิทธิภาพการผลิตสูงและมีคุณสมบัติที่ยืดหยุ่น โดยทั่วไปจะแบ่งออกเป็นผลิตภัณฑ์สองประเภทหลักตามวิธีการเชื่อมและวัตถุดิบ: ท่อเหล็กเชื่อมความถี่สูง- ผลิตจากเหล็กม้วนผ่านการเชื่อมด้วยความถี่สูงหรือด้วยความต้านทาน- และท่อเหล็กเชื่อมส่วนโค้งจมอยู่ใต้น้ำตามยาว ผลิตจากแผ่นเหล็กผ่านกระบวนการขึ้นรูปและเชื่อมส่วนโค้งใต้น้ำ แม้ว่าท่อทั้งสองจะเป็นท่อเชื่อม แต่ก็มีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญในแง่ของกระบวนการผลิต พารามิเตอร์ประสิทธิภาพ และการใช้งานจริง

บทความนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อให้การเปรียบเทียบที่ครอบคลุมระหว่างท่อเหล็กเชื่อมความถี่สูง-กับท่อเหล็กเชื่อมส่วนโค้งจมอยู่ใต้น้ำตามยาว ความแตกต่างที่สำคัญได้รับการวิเคราะห์ในแง่ของแหล่งที่มาของวัตถุดิบ กระบวนการผลิต ลักษณะการเชื่อม สมรรถนะทางกล ขอบเขตการใช้งาน ข้อควรพิจารณาด้านต้นทุน และข้อจำกัด นอกจากนี้ยังจะอธิบายว่าเมื่อใดควรจัดลำดับความสำคัญของการใช้ท่อเหล็กเชื่อมอาร์กจมอยู่ใต้น้ำตามยาวในโครงการวิศวกรรม

ผลิตจากเหล็กม้วนรีดร้อน-ที่ผ่านการคลายเกลียว ปรับระดับ การขึ้นรูปเย็น และการเชื่อม เนื่องจากการใช้แถบเหล็กต่อเนื่อง ท่อประเภทนี้จึงเหมาะสำหรับการผลิตท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง-ผนังบางกว่าและท่อเล็ก- ความหนาของผนังโดยทั่วไปคือ 1–25 มม. (หรือประมาณ 2–20 มม. ในการอ้างอิงบางส่วน) และโดยทั่วไปเส้นผ่านศูนย์กลางจะอยู่ในช่วงตั้งแต่ 610 มม. ถึง 660 มม.

ผลิตจากแผ่นเหล็กรีดร้อน- ซึ่งผ่านการจีบขอบ การขึ้นรูป การเชื่อม การขยาย และการยืดผม แผ่นเหล็กช่วยให้ความหนาและเส้นผ่านศูนย์กลางของผนังมีความหลากหลายมากขึ้น รวมถึงท่อผนังที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่-และหนา- ความหนาของผนังอาจสูงถึง 40 มม. หรือสูงกว่านั้น และเส้นผ่านศูนย์กลางจะถูกจำกัดด้วยความกว้างของแผ่นเหล็ก จึงสามารถใช้กับท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่-ได้

ดังนั้น สำหรับการใช้งานที่ต้องการท่อผนังที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่หรือหนา- ท่อเชื่อมอาร์กจุ่มใต้น้ำตามยาวจึงมีข้อได้เปรียบโดยธรรมชาติ

โดยทั่วไปขั้นตอนการผลิตประกอบด้วย: -เหล็กม้วนรีดร้อน → การคลายเกลียวและการปรับระดับ → การขึ้นรูปเย็น → การเชื่อมตะเข็บเชื่อม → การกำหนดขนาด/การยืดผม/การตัด → หลัง-การรักษาเมื่อจำเป็น

วิธีการเชื่อมที่ใช้คือการเชื่อมด้วยความต้านทานความถี่สูง- (HFW/ERW) ซึ่งไม่จำเป็นต้องใช้วัสดุตัวเติม การเชื่อมทำได้โดยการให้ความร้อนแก่ขอบของแถบเหล็กด้วยความต้านทานไฟฟ้าและใช้แรงกดเพื่อหลอมขอบเข้าด้วยกัน องค์ประกอบของโลหะเชื่อมมีความสอดคล้องกับวัสดุหลัก หลังจากการเชื่อม ท่ออาจผ่านการอบอ่อนเพื่อลดความเค้นภายในและปรับปรุงคุณสมบัติทางกล

กระบวนการนี้ช่วยให้สามารถผลิต-การผลิตต่อเนื่องด้วยความเร็วสูงได้ ทำให้เหมาะสำหรับการผลิตท่อขนาดเล็กและขนาดกลางที่ได้มาตรฐาน-จำนวนมาก

ขั้นตอนการผลิตโดยทั่วไปประกอบด้วย: แผ่นเหล็ก → การย้ำขอบ → การขึ้นรูปผ่านกระบวนการ U-O หรือ J-C-O → การเชื่อมอาร์กใต้น้ำภายในและภายนอก → การขยาย/ยืด → การตัด → การตรวจสอบและการตกแต่งขั้นสุดท้าย

ด้วยการเชื่อมสอง-ด้านและการป้อนความร้อนที่ควบคุม การเชื่อมจึงสามารถทะลุทะลวงได้เต็มที่ มีความหนาแน่นสูง และมีเสถียรภาพ การขยายและการยืดแนวเชื่อมหลัง-ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความสม่ำเสมอของเส้นผ่านศูนย์กลาง ความกลม ความหนาของผนัง และความตรง

เมื่อเปรียบเทียบกับการเชื่อมด้วยความถี่สูง- การเชื่อมอาร์กแบบจุ่มต้องใช้การลงทุนด้านอุปกรณ์ที่สูงกว่า กระบวนการที่ซับซ้อนกว่า และประสิทธิภาพการผลิตที่ต่ำกว่า แต่ให้ความเสถียรที่เหนือกว่าและการใช้งานในวงกว้างกว่า

ในแง่ของการป้อนความร้อน ความลึกของโซนที่ได้รับผลกระทบความร้อน (HAZ) - และความหนาแน่นของพลังงานการเชื่อม มีความแตกต่างที่เห็นได้ชัดเจน :

การเชื่อมด้วยความถี่สูง-เกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนและการติดอย่างรวดเร็วโดยมีการทะลุผ่านความร้อนที่ตื้น โดยทั่วไปความลึกของ HAZ จะอยู่ที่ 0.1–0.3 มม.

การเชื่อมอาร์กใต้น้ำใช้การเชื่อมฟิวชันที่อุณหภูมิสูง-โดยมีระยะเวลาการให้ความร้อนนานขึ้น ทำให้เกิด HAZ ที่ลึกกว่าปกติประมาณ 3–5 มม.

อย่างไรก็ตาม ท่อเชื่อมส่วนโค้งจมอยู่ใต้น้ำตามยาวจะได้รับประโยชน์จากการเชื่อมหลายรอบ- กระบวนการหลัง- และการทดสอบแบบไม่ทำลาย- ที่จำเป็น เพื่อให้มั่นใจในการควบคุมข้อบกพร่อง ลดความเค้นตกค้าง และปรับปรุงความสม่ำเสมอทางกล

ท่อเชื่อมความถี่สูง-มีความคงตัวทางโลหะวิทยาที่ดีระหว่างเนื้อเชื่อมและโลหะฐานเนื่องจากการหลอมรวมแบบไร้สารตัวเติม- เมื่อใช้การอบอ่อนหลังการเชื่อม สมบัติทางกลจะมีความสม่ำเสมอมากขึ้น

แม้ว่าจะใช้ลวดเชื่อม แต่สามารถควบคุมคุณภาพการเชื่อมได้อย่างแม่นยำ รูปร่างของเม็ดเชื่อมนั้น-ขึ้นรูปมาอย่างดี และ-กระบวนการหลังการเชื่อม เช่น การขยายและการยืด ทำให้แน่ใจได้ถึงการผสานกันที่ดีระหว่างรอยเชื่อมกับวัสดุต้นกำเนิด โดยเป็นไปตามข้อกำหนดด้านความแข็งแกร่งและแรงกด

ท่อเชื่อมความถี่สูง-
ผลิตผ่านการขึ้นรูปแบบเย็นและการเชื่อมแบบคอยล์ ซึ่งให้ความแม่นยำที่ดีสำหรับท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเล็กถึงขนาดกลาง -}ปานกลางถึง-ผนังต่ำ- อย่างไรก็ตาม ความสม่ำเสมอของความหนาของผนัง ความกลม และความตรงอาจด้อยกว่าเล็กน้อยเมื่อเทียบกับท่อเชื่อมอาร์กที่จุ่มอยู่ใต้น้ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในงานวิศวกรรมที่มีความแม่นยำสูง-

ท่อเชื่อมอาร์คจมอยู่ใต้น้ำตามยาว
เนื่องจากความแม่นยำสูงในการขึ้นรูปและการยืด ควบคู่ไปกับกระบวนการหลัง-ขยาย/แก้ไข จึงแสดงความแม่นยำของมิติที่ดีเยี่ยม สิ่งนี้เป็นประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับท่อ-เส้นผ่านศูนย์กลางและแรงดันสูง-ขนาดใหญ่ และการใช้งานที่ต้องการข้อต่อที่แน่นหนาและการเชื่อมต่อหน้าแปลน

เนื่องจากวัสดุแผ่นเหล็ก กระบวนการเชื่อมที่มีความเสถียร และความสามารถในการควบคุมความหนาและเส้นผ่านศูนย์กลางของผนัง ท่อเชื่อมส่วนโค้งจุ่มใต้น้ำตามยาวจึงทำงานได้อย่างดีเยี่ยมในท่อที่มีแรงดันสูง- เส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่- และ-ท่อที่มีผนังหนา เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการขนส่งน้ำมัน ก๊าซธรรมชาติ น้ำแรงดันสูง- ไอน้ำ และตัวกลางแรงดันสูงอื่นๆ- ยังทำงานได้ดีในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เช่น อุณหภูมิต่ำ การตั้งค่าทางทะเล และสภาพทางธรณีวิทยาที่ซับซ้อน

ท่อเชื่อมความถี่สูง-เหมาะสำหรับระบบแรงดันปานกลาง- ถึงต่ำ-และท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเล็กถึงปานกลาง- ท่อประเภทนี้เหมาะสำหรับโครงการที่มีความอ่อนไหวต่อต้นทุนและความเร็วมากกว่า เช่น ท่อส่งของเทศบาล ระบบน้ำทั่วไป การขนส่งของเหลวทั่วไป และท่อส่งทางอุตสาหกรรม

ตารางด้านล่างสรุปความแตกต่างที่สำคัญระหว่างท่อเชื่อมทั้งสองประเภท

หมวดหมู่	ท่อเหล็กเชื่อมความถี่สูง-	ท่อเหล็กเชื่อมอาร์คจมอยู่ใต้น้ำตามยาว
วัตถุดิบ	เหล็กม้วนรีดร้อน-	เหล็กแผ่นรีดร้อน-
ความหนาของผนัง	1–25 มม. (ทั่วไป 2–20 มม.)	สูงถึง ~40 มม. หรือมากกว่า
ช่วงเส้นผ่านศูนย์กลาง	เล็กถึงปานกลาง (น้อยกว่าหรือเท่ากับ 660 มม.)	ปานกลางถึงใหญ่ (ขึ้นอยู่กับความกว้างของแผ่นเพลท)
วิธีการเชื่อม	การเชื่อมด้วยความต้านทานความถี่สูง-โดยไม่ต้องใช้ตัวเติม	การเชื่อมอาร์กใต้น้ำด้วยฟิลเลอร์
ส่วนประกอบของโลหะเชื่อม	เช่นเดียวกับโลหะฐาน	กำหนดโดยพารามิเตอร์ของฟิลเลอร์และการเชื่อม
ความร้อน-โซนที่ได้รับผลกระทบ	ตื้น (0.1–0.3 มม.)	ลึกกว่า (3–5 มม.) ควบคุมโดยกระบวนการ
ประสิทธิภาพการผลิต/ต้นทุน	ประสิทธิภาพสูง ต้นทุนต่ำ	ประสิทธิภาพต่ำกว่าต้นทุนที่สูงขึ้น
ความเสถียรของมิติ	ปานกลาง	ยอดเยี่ยม
ความจุแรงดัน	เหมาะสำหรับแรงดันต่ำ-ปานกลาง	เหมาะสำหรับแรงดันปานกลาง-สูง
การใช้งานทั่วไป	น้ำเทศบาล ท่อทั่วไป การใช้งานโครงสร้าง	ท่อส่งน้ำมันและก๊าซ นอกชายฝั่ง ระบบแรงดันสูง-
ความสะดวกสบายในการจัดหา	มีจำหน่ายกันอย่างแพร่หลาย	ข้อกำหนดที่สูงขึ้นสำหรับซัพพลายเออร์

จากการวิเคราะห์ข้างต้น แนะนำให้ใช้ท่อเชื่อมอาร์กจมอยู่ใต้น้ำตามยาวในสถานการณ์ต่อไปนี้:

เช่นท่อน้ำมัน ก๊าซธรรมชาติ ไอน้ำ หรือท่อเคมีขนาดกลางที่ต้องใช้เส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่และมีผนังหนา

รวมถึงสภาพแวดล้อมนอกชายฝั่ง-ทะเลลึก อุณหภูมิต่ำ- หรือสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน

เช่น ฐานรากสะพาน แท่นนอกชายฝั่ง ภาชนะรับความดัน เสาโครงสร้าง หรือการเชื่อมต่อท่อที่แม่นยำ

โครงสร้างพื้นฐานหลักทำงานที่ความน่าเชื่อถือ ความปลอดภัย และอายุการใช้งานที่ยาวนานเป็นสิ่งสำคัญ

แม้ว่าท่อเชื่อมอาร์กจมอยู่ใต้น้ำตามยาวจะมีสมรรถนะเป็นเลิศ แต่ก็มีความท้าทายเช่นกัน:

• อุปกรณ์และต้นทุนการผลิตที่สูงขึ้น
• ประสิทธิภาพการผลิตต่ำกว่าเมื่อเทียบกับท่อเชื่อมความถี่สูง-
• ระยะเวลารอคอยนานขึ้นสำหรับมิติพิเศษ
• ต้นทุนน้อยลง-มีประสิทธิภาพสำหรับแอปพลิเคชันที่มีความต้องการต่ำ-

ดังนั้น การเลือกควรขึ้นอยู่กับแรงกดดัน สภาพแวดล้อม ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพ งบประมาณ และระยะเวลาในการจัดซื้อ

ท่อเหล็กเชื่อมความถี่สูง-และท่อเหล็กเชื่อมส่วนโค้งจมอยู่ใต้น้ำตามยาว ต่างก็มีกระบวนการผลิต คุณลักษณะด้านประสิทธิภาพ และสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกัน แบบแรกเหมาะสำหรับระบบที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเล็กถึงขนาดกลาง - ถึงระบบแรงดันต่ำ- และโครงการที่ขับเคลื่อนด้วยต้นทุน- แบบหลังให้ประสิทธิภาพที่ไม่มีใครเทียบได้ใน-เส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่, แรงดันสูง-, ผนังหนา- และสภาพแวดล้อมที่รุนแรง พร้อมด้วยคุณภาพการเชื่อมที่เหนือกว่าและความแม่นยำของขนาด

สำหรับนักออกแบบทางวิศวกรรม ผู้ซื้อ และผู้รับเหมา การเลือกประเภทท่อเหล็กที่เหมาะสมจำเป็นต้องคำนึงถึงความปลอดภัย ความทนทาน ความประหยัด การติดตั้ง และการบำรุงรักษา เมื่อความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพของโครงสร้างเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง ท่อเหล็กเชื่อมส่วนโค้งจมอยู่ใต้น้ำตามยาวยังคงเป็นตัวเลือกที่แข็งแกร่งและน่าเชื่อถือมากขึ้น