คำอธิบายเกี่ยวกับความยาวและคุณสมบัติทางกลของท่อเหล็กขนาดใหญ่

วิธีการประมวลผลหลักของท่อเหล็กขนาดใหญ่ได้แก่: การตีขึ้นรูปเหล็ก: เป็นวิธีการขึ้นรูปด้วยแรงดัน โดยใช้แรงกระแทกแบบไปกลับของค้อนตีขึ้นรูปหรือแรงดันของเครื่องอัดเพื่อเปลี่ยนรูปทรงและขนาดของชิ้นงานให้ได้ตามต้องการ การอัดรีด: เป็นวิธีการขึ้นรูปเหล็ก โดยการวางโลหะไว้ในกล่องอัดรีดแบบปิด และใช้แรงดันที่ปลายด้านหนึ่งเพื่อให้โลหะถูกอัดรีดออกมาจากรูแม่พิมพ์ที่กำหนดไว้ เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปที่มีรูปทรงและขนาดเดียวกัน ส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตเหล็กที่ไม่ใช่เหล็ก การรีด: เป็นวิธีการขึ้นรูปด้วยแรงดัน โดยที่แท่งโลหะเหล็กผ่านช่องว่างระหว่างลูกกลิ้งหมุนคู่หนึ่ง (รูปทรงต่างๆ) ทำให้พื้นที่หน้าตัดของวัสดุลดลงและความยาวเพิ่มขึ้นเนื่องจากการบีบอัดของลูกกลิ้ง การดึงเหล็ก: เป็นวิธีการขึ้นรูป โดยที่ชิ้นงานโลหะที่รีดแล้ว (เช่น แท่ง ท่อ ผลิตภัณฑ์ ฯลฯ) ถูกดึงผ่านรูแม่พิมพ์เพื่อลดพื้นที่หน้าตัดและเพิ่มความยาว ส่วนใหญ่ใช้สำหรับงานเย็น ท่อเหล็กขนาดใหญ่ส่วนใหญ่ผลิตโดยการลดความตึงและการรีดอย่างต่อเนื่องของโลหะฐานกลวงโดยไม่ต้องใช้แกนกลาง เอกสารกำหนดมาตรฐานสำหรับการผลิตท่อเหล็กขนาดใหญ่ระบุว่า มีค่าเบี่ยงเบนที่ยอมรับได้ในการผลิตท่อเหล็กขนาดใหญ่ ดังนี้: ค่าเบี่ยงเบนความยาวที่ยอมรับได้: ความยาวที่ยอมรับได้ของเหล็กเส้นเมื่อส่งมอบตามความยาวที่กำหนดต้องไม่เกิน ±50 มม. ระดับการดัดและปลาย: การดัดงอของเหล็กเส้นตรงต้องไม่ส่งผลกระทบต่อการใช้งานปกติ และระดับการดัดงอทั้งหมดต้องไม่เกิน 40% ของความยาวทั้งหมดของเหล็กเส้น ปลายเหล็กเส้นควรตัดตรง และการเสียรูปเฉพาะจุดต้องไม่ส่งผลกระทบต่อการใช้งาน ความยาว: โดยปกติเหล็กเส้นจะถูกส่งมอบตามความยาวที่กำหนด และความยาวในการส่งมอบที่เฉพาะเจาะจงควรระบุไว้ในสัญญา เมื่อส่งมอบเหล็กเส้นเป็นม้วน แต่ละม้วนควรมีเหล็กเส้นหนึ่งเส้น และอนุญาตให้มีเหล็กเส้นสองเส้นในม้วนละ 5% น้ำหนักและเส้นผ่านศูนย์กลางของแผ่นเหล็กจะถูกเจรจาและกำหนดโดยฝ่ายผู้จัดหาและผู้รับซื้อ

คำอธิบายเกี่ยวกับความยาวของท่อเหล็กขนาดใหญ่:
1. ความยาวปกติ (หรือที่เรียกว่าความยาวไม่ตายตัว): ความยาวใดๆ ภายในช่วงความยาวที่กำหนดโดยมาตรฐานและไม่มีข้อกำหนดความยาวตายตัว เรียกว่าความยาวปกติ ตัวอย่างเช่น มาตรฐานท่อโครงสร้างกำหนดท่อเหล็กรีดร้อน (การอัดขึ้นรูป การขยายตัว) ที่ความยาว 3000 มม. ถึง 12000 มม. และท่อเหล็กดึงเย็น (รีด) ที่ความยาว 2000 มม. ถึง 10500 มม.
2. ความยาวต่อความยาว: ความยาวต่อความยาวควรอยู่ในช่วงความยาวปกติ ซึ่งเป็นขนาดความยาวคงที่ที่กำหนดไว้ในสัญญา อย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติเป็นไปไม่ได้ที่จะตัดให้ได้ความยาวตามต้องการ ดังนั้นมาตรฐานจึงกำหนดค่าเบี่ยงเบนบวกที่อนุญาตสำหรับความยาวที่ตัดได้
3. ความยาวไม้บรรทัดคู่: ความยาวไม้บรรทัดคู่ควรอยู่ในช่วงความยาวปกติ ความยาวไม้บรรทัดเดี่ยวและจำนวนเท่าของความยาวทั้งหมดควรระบุไว้ในสัญญา (ตัวอย่างเช่น 3000 มม. × 3 ซึ่งเป็นจำนวนเท่าของ 3000 มม. และความยาวทั้งหมดคือ 9000 มม.) ในการใช้งานจริง ควรเพิ่มค่าเบี่ยงเบนบวกที่ยอมรับได้ 20 มม. ให้กับความยาวทั้งหมด และควรเผื่อการตัดสำหรับความยาวไม้บรรทัดเดี่ยวแต่ละอัน หากไม่มีข้อกำหนดเกี่ยวกับค่าเบี่ยงเบนความยาวและการเผื่อการตัดในมาตรฐาน ควรเจรจาระหว่างผู้ขายและผู้ซื้อและระบุไว้ในสัญญา ขนาดความยาวคู่จะเหมือนกับความยาวคงที่ ซึ่งจะลดผลผลิตของสถานประกอบการผลิตลงอย่างมาก ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสมเหตุสมผลที่สถานประกอบการผลิตจะขึ้นราคา และช่วงการเพิ่มราคาจะเหมือนกับการเพิ่มความยาวคงที่
4. ความยาวช่วง: ความยาวช่วงจะอยู่ในช่วงความยาวปกติ หากผู้ใช้ต้องการความยาวช่วงที่แน่นอน จะต้องระบุไว้ในสัญญา

คุณสมบัติทางกลของท่อเหล็กขนาดใหญ่:
1. ความแข็งแรงดึง: ค่าความเค้น (σ) ที่ได้จากพื้นที่หน้าตัดเดิม (So) ของชิ้นงานทดสอบจากแรง (Fb) ที่ชิ้นงานทดสอบรับได้เมื่อแตกหักระหว่างกระบวนการยืด เรียกว่า ความแข็งแรงดึง (σb) หน่วยเป็น N/mm² (MPa) ค่านี้แสดงถึงความสามารถสูงสุดของวัสดุโลหะในการต้านทานความเสียหายภายใต้แรงดึง
2. จุดคราค (Yield point): สำหรับวัสดุโลหะที่มีปรากฏการณ์คราค จุดคราคคือจุดที่ความเค้นที่ทำให้ชิ้นงานสามารถยืดตัวต่อไปได้โดยไม่ต้องเพิ่มแรง (คงที่) ในระหว่างกระบวนการยืด หากแรงลดลง จะต้องแยกจุดคราคบนและล่างออก หน่วยของจุดคราคคือ N/mm² (MPa)
3. การยืดตัวหลังการแตกหัก: ในการทดสอบแรงดึง เปอร์เซ็นต์ของความยาวที่เพิ่มขึ้นหลังจากชิ้นงานแตกหักเมื่อเทียบกับความยาวเดิมเรียกว่าการยืดตัว โดยแสดงในหน่วย σ และหน่วยเป็น % พารามิเตอร์หลักของกระบวนการเชื่อมท่อตรงด้วยความถี่สูง ได้แก่ ปริมาณความร้อนในการเชื่อม แรงดันในการเชื่อม ความเร็วในการเชื่อม มุมเปิด ตำแหน่งและขนาดของขดลวดเหนี่ยวนำ ตำแหน่งของอิมพีแดนซ์ เป็นต้น พารามิเตอร์เหล่านี้มีผลกระทบอย่างมากต่อการปรับปรุงคุณภาพของผลิตภัณฑ์ท่อเชื่อมด้วยความถี่สูง ประสิทธิภาพการผลิต และกำลังการผลิตต่อหน่วย การปรับพารามิเตอร์ต่างๆ ให้เหมาะสมจะช่วยให้ผู้ผลิตได้รับผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจอย่างมาก

1. ปริมาณความร้อนในการเชื่อม: ในการเชื่อมท่อแบบตะเข็บตรงด้วยความถี่สูง กำลังการเชื่อมเป็นตัวกำหนดปริมาณความร้อนในการเชื่อม เมื่อสภาวะภายนอกคงที่และปริมาณความร้อนที่ป้อนเข้าไปไม่เพียงพอ ขอบของแผ่นโลหะที่ได้รับความร้อนจะไม่สามารถถึงอุณหภูมิการเชื่อมและคงที่อยู่เช่นนั้น โครงสร้างแข็งแบบนี้จะทำให้เกิดการเชื่อมเย็นและไม่สามารถหลอมรวมกันได้ การขาดการหลอมรวมที่เกิดจากปริมาณความร้อนในการเชื่อมที่น้อยเกินไป มักแสดงออกมาในรูปของการไม่ผ่านการทดสอบการดัดให้เรียบ การแตกของท่อเหล็กในระหว่างการทดสอบแรงดันน้ำ หรือการแตกร้าวของรอยเชื่อมเมื่อดัดท่อเหล็กให้ตรง นี่เป็นข้อบกพร่องที่ร้ายแรง นอกจากนี้ ปริมาณความร้อนในการเชื่อมยังได้รับผลกระทบจากคุณภาพของขอบแผ่นโลหะด้วย ตัวอย่างเช่น เมื่อมีครีบที่ขอบแผ่นโลหะ ครีบเหล่านั้นจะทำให้เกิดการจุดติดไฟก่อนที่ลูกกลิ้งจะเข้าถึงจุดเชื่อม ส่งผลให้กำลังการเชื่อมลดลงและปริมาณความร้อนที่ป้อนเข้าไปลดลง ทำให้เกิดการเชื่อมที่ไม่หลอมรวมหรือการเชื่อมเย็น เมื่อความร้อนที่ป้อนเข้าไปสูงเกินไป ขอบของแผ่นโลหะที่ร้อนจะเกินอุณหภูมิการเชื่อม ส่งผลให้เกิดความร้อนสูงเกินไปหรือแม้กระทั่งไหม้เกรียม และรอยเชื่อมจะแตกร้าวหลังจากได้รับแรงกด และบางครั้งโลหะหลอมเหลวจะกระเด็นและเกิดเป็นรูเนื่องจากการแตกร้าวของรอยเชื่อม รูที่เกิดจากความร้อนสูงเกินไปเหล่านี้ ส่วนใหญ่จะแสดงออกมาในรูปของการทดสอบการดัดงอ 90° ที่ไม่ผ่านเกณฑ์ การทดสอบแรงกระแทกที่ไม่ผ่านเกณฑ์ และการแตกหรือรั่วของท่อเหล็กในระหว่างการทดสอบแรงดันน้ำ

2. แรงดันในการเชื่อม (การลดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง): แรงดันในการเชื่อมเป็นพารามิเตอร์หลักของกระบวนการเชื่อม หลังจากที่ขอบของแผ่นโลหะถูกทำให้ร้อนถึงอุณหภูมิการเชื่อม อะตอมของโลหะจะรวมตัวกันเพื่อสร้างรอยเชื่อมภายใต้แรงดันจากลูกกลิ้งอัด แรงดันในการเชื่อมมีผลต่อความแข็งแรงและความเหนียวของรอยเชื่อม หากแรงดันในการเชื่อมที่ใช้มีขนาดเล็กเกินไป ขอบของรอยเชื่อมจะไม่สามารถหลอมรวมกันได้อย่างสมบูรณ์ และออกไซด์ของโลหะที่เหลืออยู่ในรอยเชื่อมจะไม่สามารถถูกกำจัดออกไปเพื่อสร้างสิ่งเจือปน ซึ่งจะลดความแข็งแรงดึงของรอยเชื่อมลงอย่างมาก และรอยเชื่อมจะแตกง่ายหลังจากได้รับแรงกด หากแรงดันในการเชื่อมที่ใช้มีขนาดใหญ่เกินไป โลหะส่วนใหญ่ที่ถึงอุณหภูมิการเชื่อมจะถูกอัดออกมา ซึ่งไม่เพียงแต่ลดความแข็งแรงและความเหนียวของรอยเชื่อมเท่านั้น แต่ยังทำให้เกิดข้อบกพร่อง เช่น ครีบภายในและภายนอกมากเกินไป หรือการเชื่อมซ้อน แรงดันในการเชื่อมโดยทั่วไปจะวัดและตัดสินจากความเปลี่ยนแปลงของเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อเหล็กก่อนและหลังลูกกลิ้งอัด และขนาดและรูปร่างของครีบ ผลกระทบของแรงดันการเชื่อมต่อรูปทรงของครีบเชื่อม หากแรงดันการเชื่อมมากเกินไป จะเกิดการกระเด็นของโลหะมาก และโลหะหลอมเหลวที่ถูกดันออกมาจะมาก ทำให้ครีบเชื่อมมีขนาดใหญ่และพลิกคว่ำทั้งสองด้านของรอยเชื่อม หากแรงดันการเชื่อมน้อยเกินไป จะแทบไม่มีการกระเด็นของโลหะ และครีบเชื่อมจะมีขนาดเล็กและกองรวมกัน หากแรงดันการเชื่อมอยู่ในระดับปานกลาง ครีบเชื่อมที่ดันออกมาจะตั้งตรง และความสูงโดยทั่วไปจะควบคุมอยู่ที่ 2.5~3 มม. หากควบคุมปริมาณแรงดันการเชื่อมอย่างเหมาะสม มุมการไหลของโลหะของรอยเชื่อมจะสมมาตรจากบนลงล่าง ซ้ายและขวา โดยมีมุมอยู่ที่ 55°~65° รูปทรงของรอยเชื่อมจะเป็นไปตามแนวการไหลของโลหะเมื่อควบคุมปริมาณแรงดันการเชื่อมอย่างเหมาะสม

3. ความเร็วในการเชื่อม: ความเร็วในการเชื่อมเป็นพารามิเตอร์หลักอีกอย่างหนึ่งของกระบวนการเชื่อม ซึ่งเกี่ยวข้องกับระบบทำความร้อน ความเร็วในการเปลี่ยนรูปของรอยเชื่อม และความเร็วในการตกผลึกของอะตอมโลหะ สำหรับการเชื่อมด้วยความถี่สูง คุณภาพการเชื่อมจะดีขึ้นเมื่อความเร็วในการเชื่อมเพิ่มขึ้น เนื่องจากเวลาในการทำความร้อนที่สั้นลงจะทำให้ความกว้างของบริเวณทำความร้อนที่ขอบแคบลง และลดเวลาในการเกิดออกไซด์ของโลหะ หากความเร็วในการเชื่อมลดลง ไม่เพียงแต่บริเวณทำความร้อนจะกว้างขึ้นเท่านั้น นั่นคือ บริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนของรอยเชื่อมจะกว้างขึ้น และความกว้างของบริเวณหลอมเหลวจะเปลี่ยนแปลงไปตามความร้อนที่ป้อนเข้าไป และครีบภายในที่เกิดขึ้นก็จะใหญ่ขึ้นด้วย ความกว้างของแนวหลอมเหลวที่ความเร็วในการเชื่อมที่แตกต่างกัน เมื่อเชื่อมด้วยความเร็วต่ำ เนื่องจากความร้อนที่ป้อนเข้าไปลดลงตามไปด้วย จะทำให้เกิดความยากลำบากในการเชื่อม ในขณะเดียวกันก็ได้รับผลกระทบจากคุณภาพของขอบแผ่นโลหะและปัจจัยภายนอกอื่นๆ เช่น ความต้านทานแม่เหล็ก ขนาดของมุมเปิด ฯลฯ และอาจทำให้เกิดข้อบกพร่องต่างๆ ได้ง่าย ดังนั้น ในระหว่างการเชื่อมด้วยความถี่สูง ควรเลือกความเร็วในการเชื่อมที่เร็วที่สุดสำหรับการผลิต โดยพิจารณาจากข้อกำหนดของผลิตภัณฑ์ ภายใต้เงื่อนไขที่เอื้ออำนวยต่อกำลังการผลิตของอุปกรณ์และเครื่องเชื่อม

4. มุมเปิด: มุมเปิดเรียกอีกอย่างว่ามุมตัววีสำหรับการเชื่อม ซึ่งหมายถึงมุมระหว่างขอบของแผ่นโลหะก่อนถึงลูกกลิ้งอัดขึ้นรูป ดังแสดงในรูปที่ 6 โดยปกติ มุมเปิดจะอยู่ระหว่าง 3° ถึง 6° และขนาดของมุมเปิดส่วนใหญ่จะถูกกำหนดโดยตำแหน่งของลูกกลิ้งนำทางและความหนาของแผ่นนำทาง ขนาดของมุมตัววีมีผลอย่างมากต่อความเสถียรและคุณภาพของการเชื่อม เมื่อมุมตัววีลดลง ระยะห่างของขอบแผ่นโลหะจะลดลง ทำให้ผลกระทบจากความใกล้ชิดของกระแสความถี่สูงเพิ่มขึ้น ซึ่งสามารถลดกำลังการเชื่อมหรือเพิ่มความเร็วในการเชื่อมและปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิต หากมุมเปิดเล็กเกินไป จะทำให้เกิดการเชื่อมก่อนกำหนด กล่าวคือ จุดเชื่อมจะถูกบีบและหลอมละลายก่อนที่จะถึงอุณหภูมิที่กำหนด และง่ายต่อการเกิดสิ่งเจือปนและข้อบกพร่องจากการเชื่อมเย็นในรอยเชื่อม ซึ่งลดคุณภาพของรอยเชื่อม แม้ว่าการใช้พลังงานจะเพิ่มขึ้นเมื่อมุม V เพิ่มขึ้น แต่ก็สามารถรับประกันความเสถียรของการให้ความร้อนที่ขอบของแผ่นโลหะภายใต้เงื่อนไขบางประการ ลดการสูญเสียความร้อนที่ขอบ และลดพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน ในการผลิตจริง เพื่อให้มั่นใจในคุณภาพของการเชื่อม มุม V โดยทั่วไปจะถูกควบคุมไว้ที่ 4°~5°

5. ขนาดและตำแหน่งของขดลวดเหนี่ยวนำ: ขดลวดเหนี่ยวนำเป็นเครื่องมือสำคัญในการเชื่อมแบบเหนี่ยวนำความถี่สูง และขนาดและตำแหน่งของขดลวดมีผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการผลิต กำลังไฟฟ้าที่ส่งผ่านจากขดลวดเหนี่ยวนำไปยังท่อเหล็กเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของช่องว่างระหว่างผิวท่อเหล็ก หากช่องว่างกว้างเกินไป ประสิทธิภาพการผลิตจะลดลงอย่างมาก ช่องว่างที่เหมาะสมควรอยู่ที่ประมาณ 10 มม. ความกว้างของขดลวดเหนี่ยวนำจะเลือกตามเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของท่อเหล็ก หากขดลวดเหนี่ยวนำกว้างเกินไป ค่าความเหนี่ยวนำจะลดลง แรงดันไฟฟ้าของตัวเหนี่ยวนำก็จะลดลง และกำลังไฟฟ้าที่ได้จะลดลง หากขดลวดเหนี่ยวนำแคบเกินไป กำลังไฟฟ้าที่ได้จะเพิ่มขึ้น แต่การสูญเสียพลังงานในท่อและขดลวดเหนี่ยวนำก็จะลดลงเช่นกัน โดยทั่วไป ความกว้างของขดลวดเหนี่ยวนำที่เหมาะสมที่สุดคือ 1-1.5D (D คือเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของท่อเหล็ก) ระยะห่างระหว่างปลายด้านหน้าของขดลวดเหนี่ยวนำกับศูนย์กลางของลูกกลิ้งอัดขึ้นรูปควรเท่ากับหรือใหญ่กว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อเล็กน้อย กล่าวคือ 1-1.2D จะเหมาะสมกว่า หากระยะห่างมากเกินไป ผลกระทบจากมุมเปิดจะลดลง ส่งผลให้ระยะการให้ความร้อนที่ขอบยาวเกินไป ทำให้รอยเชื่อมไม่ได้รับอุณหภูมิการเชื่อมที่สูงขึ้น และอายุการใช้งานจะลดลง

6. หน้าที่และตำแหน่งของตัวต้านทาน: แท่งแม่เหล็กของตัวต้านทานใช้เพื่อลดกระแสไฟฟ้าความถี่สูงที่ไหลไปด้านหลังของท่อเหล็ก และในขณะเดียวกันก็รวมกระแสไฟฟ้าเพื่อให้ความร้อนแก่เหล็กแผ่นรูปตัว V เพื่อให้แน่ใจว่าความร้อนจะไม่สูญเสียไปเนื่องจากความร้อนของตัวท่อ หากไม่มีการระบายความร้อนที่เหมาะสม แท่งแม่เหล็กจะเกินอุณหภูมิคูรี (ประมาณ 300 ℃) และสูญเสียคุณสมบัติแม่เหล็ก หากไม่มีตัวต้านทาน กระแสไฟฟ้าและความร้อนที่เกิดขึ้นจะกระจายไปทั่วทั้งตัวท่อ ทำให้กำลังการเชื่อมเพิ่มขึ้นและทำให้ตัวท่อร้อนเกินไป ตัวต้านทานไม่มีผลกระทบทางความร้อนต่อชิ้นงานท่อ การวางตำแหน่งของตัวต้านทานมีผลอย่างมากต่อความเร็วในการเชื่อม แต่ยังมีผลต่อคุณภาพการเชื่อมด้วย จากการทดลองพบว่า เมื่อตำแหน่งด้านหน้าของตัวต้านทานอยู่ตรงกลางของลูกกลิ้งอัดขึ้นรูปพอดี ผลลัพธ์การรีดเรียบจะดีที่สุด เมื่อขดลวดความต้านทานเลยเส้นกึ่งกลางของลูกกลิ้งบีบอัดและยื่นออกไปด้านข้างของเครื่องปรับขนาด ประสิทธิภาพการรีดเรียบจะลดลงอย่างมาก ในทางกลับกัน เมื่อขดลวดความต้านทานอยู่ต่ำกว่าเส้นกึ่งกลางและอยู่ด้านข้างของลูกกลิ้งนำทาง ความแข็งแรงในการเชื่อมจะลดลง ตำแหน่งที่เหมาะสมคือการวางขดลวดความต้านทานไว้ในท่อเปล่าใต้ขดลวดเหนี่ยวนำ โดยให้หัวของขดลวดตรงกับเส้นกึ่งกลางของลูกกลิ้งอัดขึ้นรูป หรือปรับให้เบี่ยงไป 20-40 มม. ในทิศทางการขึ้นรูป ซึ่งจะช่วยเพิ่มความต้านทานด้านหลังของท่อ ลดการสูญเสียกระแสหมุนเวียน และลดกำลังการเชื่อม