ในภาคธุรกิจท่อส่งน้ำมันและก๊าซท่อเหล็กตะเข็บตรง X100Qเหล็กกล้าประสิทธิภาพสูงสำหรับท่อส่งที่กำหนดในมาตรฐาน API 5L กำลังกลายเป็นวัสดุที่ได้รับความนิยมสำหรับท่อส่งระยะไกลและแรงดันสูง เนื่องจากคุณสมบัติทางกลที่ดีเยี่ยมและลักษณะการเชื่อมที่ดี เหล็กกล้าชนิดนี้ผลิตโดยใช้กระบวนการเชื่อมด้วยไฟฟ้าความถี่สูง (ERW) หรือการเชื่อมแบบจุ่มอาร์ค (SAW) พารามิเตอร์ทางเทคนิคและคุณค่าในการใช้งานทางวิศวกรรมของเหล็กกล้าชนิดนี้สมควรได้รับการพิจารณาอย่างละเอียด
ในแง่ของคุณสมบัติทางวัสดุ เหล็กกล้า X100Q เป็นเหล็กกล้าผสมไมโครอัลลอยด์ความแข็งแรงสูง มีความแข็งแรงคราก 690 MPa การปรับขนาดเกรนและการเสริมความแข็งแรงด้วยการตกตะกอนเกิดขึ้นจากการเติมธาตุเจือปน เช่น ไนโอเบียม วานาเดียม และไทเทเนียม เมื่อเทียบกับเหล็กกล้า X80 แบบดั้งเดิม ความต้านทานต่อแรงดึงตามแนวเส้นรอบวงของ X100Q อยู่ที่ประมาณ 25% ที่แรงดันส่งผ่านเท่ากัน ความหนาของผนังท่อสามารถลดลงได้ 15%-20% ซึ่งช่วยลดต้นทุนวัสดุและน้ำหนักในการขนส่งได้อย่างมาก การคำนวณสำหรับโครงการท่อส่งขนาดใหญ่แสดงให้เห็นว่าการใช้ท่อเหล็ก X100Q สามารถประหยัดเหล็กได้ประมาณ 40 ตันต่อกิโลเมตรของท่อส่ง โดยมีประโยชน์ทางเศรษฐกิจอย่างมากโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับท่อส่งระยะไกลที่มีความยาวมากกว่า 300 กิโลเมตร
ในแง่ของกระบวนการผลิต สายการผลิตท่อเชื่อมตะเข็บตรงที่ทันสมัยในปัจจุบันสามารถควบคุมได้โดยอัตโนมัติอย่างสมบูรณ์ ตัวอย่างเช่น พารามิเตอร์กระบวนการที่บริษัทแห่งหนึ่งเผยแพร่ ได้แก่ การกำจัดสนิมด้วยเลเซอร์สำหรับการเตรียมแผ่นเหล็กเพื่อให้ได้ระดับความสะอาด Sa2.5 กระบวนการขึ้นรูปใช้เทคโนโลยีการดัดเย็นสามขั้นตอนของ UOE และกระบวนการเชื่อมใช้การเชื่อมแบบจุ่มอาร์คหลายเส้น (สูงสุดห้าเส้น) ตามด้วยการอบชุบความร้อนหลังการเชื่อมที่ 880°C เป็นเวลา 6 นาที ส่งผลให้พลังงานการกระแทกแบบ Charpy มากกว่า 220 J (ที่ -20°C) ในบริเวณรอยเชื่อมของตัวท่อ เป็นที่น่าสังเกตว่ามาตรฐาน API 5L มีข้อกำหนดที่เข้มงวดมากสำหรับการตรวจจับข้อบกพร่องในการเชื่อมของท่อเชื่อม X100Q โดยทั่วไปแล้วต้องใช้เทคนิคการทดสอบแบบไม่ทำลายสามวิธีร่วมกัน ได้แก่ การทดสอบด้วยคลื่นอัลตราโซนิค (UT) การทดสอบด้วยกระแสไหลวน (ECT) และการถ่ายภาพรังสี (RT) เพื่อให้มั่นใจว่าอัตราการตรวจจับข้อบกพร่องอย่างน้อย 99.7%
ในด้านการป้องกันการกัดกร่อน ท่อเหล็กเชื่อมตะเข็บตรง X100Q โดยทั่วไปจะใช้โครงสร้างป้องกันการกัดกร่อนแบบสามชั้น PE ข้อมูลเฉพาะระบุว่า ระบบไพรเมอร์ผงอีพ็อกซี่หนา 2.8 มม. + กาว + ชั้นป้องกันโพลีเอทิลีน สามารถป้องกันการกัดกร่อนได้นานกว่า 30 ปี ภายใต้การทดสอบประกายไฟ 3.5kV นอกจากนี้ยังมีสารเคลือบอีพ็อกซี่แบบยึดติดด้วยความร้อน (FBE) หรือโพลียูรีเทน สำหรับใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนสูงเป็นพิเศษ การวัดภาคสนามจากโครงการท่อส่งในเอเชียกลางแสดงให้เห็นว่า ท่อเหล็ก X100Q ที่ได้รับการป้องกันด้วย 3LPE ที่ได้รับการปรับปรุง มีอัตราการกัดกร่อนต่อปีน้อยกว่า 0.02 มม./ปี ในตัวกลางที่มี H2S ซึ่งสูงกว่าขีดจำกัดที่ระบุไว้ใน API RP 1183 มาก
โครงการท่อส่งก๊าซธรรมชาติเป็นตัวอย่างสำคัญของการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีนี้ ท่อเชื่อมตะเข็บตรง X100Q ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 1422 มม. ที่ใช้ในโครงการนี้ มีแรงดันออกแบบ 12 MPa และความสามารถในการรับแรงดันของท่อเดี่ยว 38 MN (ประมาณ 3,800 ตัน) ที่สำคัญคือ เพื่อให้ทนต่อสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำถึง -40°C องค์ประกอบทางเคมีของท่อจึงถูกควบคุมเป็นพิเศษเพื่อให้มีค่าเทียบเท่าคาร์บอน (Ceq) ≤0.43% โดยมีปริมาณฟอสฟอรัสและกำมะถันจำกัดไว้ที่ต่ำกว่า 0.015% และ 0.003% ตามลำดับ การเชื่อมรอบวงท่อในสถานที่ก่อสร้างใช้กระบวนการเชื่อมแบบอัตโนมัติ โดยควบคุมอุณหภูมิการอุ่นก่อนเชื่อมอย่างเข้มงวดระหว่าง 100°C ถึง 120°C พารามิเตอร์การอบชุบความร้อนหลังเชื่อมคือ 580°C เป็นเวลาสองชั่วโมง เพื่อให้แน่ใจว่าความแข็งของบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนไม่เกิน 248HV10
ข้อมูลอุปสงค์และอุปทานของตลาดบ่งชี้ว่า กำลังการผลิตท่อเหล็กเชื่อมตะเข็บตรง X100Q ทั่วโลกจะอยู่ที่ประมาณ 2.8 ล้านตันในปี 2024 โดยส่วนใหญ่กระจุกตัวอยู่ในจีน ญี่ปุ่น และยุโรป รายงานการวิเคราะห์ต้นทุนจากบริษัทพลังงานข้ามชาติระบุว่า ตลอดอายุการใช้งาน 20 ปี ต้นทุนการบำรุงรักษาระบบท่อส่งที่ใช้ท่อเหล็ก X100Q สามารถลดลงได้ถึง 40% ส่วนใหญ่เป็นผลมาจากการรั่วไหลจากการกัดกร่อนที่น้อยลงและช่วงเวลาการตรวจสอบที่ยาวนานขึ้น
แนวโน้มการพัฒนาในอนาคตบ่งชี้ว่าเทคโนโลยีท่อเชื่อมตะเข็บตรง X100Q กำลังก้าวหน้าในสามด้านหลัก ได้แก่ ประการแรก การพัฒนาท่อสำหรับงานใต้น้ำลึกที่มีความหนาเกิน 30 มม. เพื่อรองรับการติดตั้งในระดับความลึกของน้ำเกิน 1,500 เมตร ประการที่สอง การพัฒนาระบบเชื่อมแบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบที่เข้ากันได้กับเหล็กเกรด X100Q และประการที่สาม การบูรณาการเทคโนโลยีท่ออัจฉริยะ โดยการฝังเซ็นเซอร์ใยแก้วนำแสงไว้ในผนังท่อเพื่อตรวจสอบความเค้นและความเครียดแบบเรียลไทม์
ในแง่ของระบบควบคุมคุณภาพ ผู้ผลิตชั้นนำได้สร้างระบบตรวจสอบย้อนกลับกระบวนการทั้งหมดตั้งแต่การผลิตเหล็กจนถึงผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป ตัวอย่างเช่น ระบบ MES ของโรงงานแห่งหนึ่งบันทึกพารามิเตอร์กระบวนการ 87 รายการสำหรับท่อเหล็ก X100Q แต่ละท่อ ทำให้สามารถคาดการณ์ประสิทธิภาพการใช้งานของท่อได้ผ่านการวิเคราะห์ข้อมูลขนาดใหญ่ การรับรองระบบ API Q1 กำหนดให้มีการควบคุมกระบวนการทางสถิติ (SPC) สำหรับกระบวนการสำคัญ เช่น การตรวจสอบแผ่นเหล็กและการขยายตัว เพื่อให้มั่นใจว่าค่า CpK สูงกว่า 1.33 อย่างสม่ำเสมอ ข้อมูลจากหน่วยงานทดสอบอิสระระบุว่า ท่อเชื่อม X100Q ของผู้ผลิตรายใหญ่มีอัตราการผ่านเกณฑ์ด้านมิติ 99.92% และอัตราการทดสอบแรงดันน้ำครั้งแรกผ่านเกณฑ์เกิน 99.5%
ในส่วนของการพัฒนามาตรฐานและข้อกำหนดนั้น มาตรฐาน API 5L ฉบับที่ 46 ได้เพิ่มข้อกำหนดการทดสอบแรงกระแทกแบบ Charpy สำหรับเหล็กกล้า X100Q โดยเฉพาะ โดยกำหนดว่าพลังงานแรงกระแทกของวัสดุพื้นฐานที่อุณหภูมิ -30°C ต้องไม่น้อยกว่า 190J และของบริเวณรอยเชื่อมต้องไม่น้อยกว่า 150J นอกจากนี้ มาตรฐาน ISO 3183-2019 ยังได้ปรับปรุงวิธีการทดสอบการเสื่อมสภาพจากความเครียดสำหรับท่อเหล็ก X100Q โดยกำหนดว่าหลังจากทำการดัดงอเบื้องต้น 5% และอบชุบที่อุณหภูมิ 250°C เป็นเวลาหนึ่งชั่วโมง อัตราการลดลงของพลังงานแรงกระแทกต้องไม่เกิน 25% การปรับปรุงมาตรฐานเหล่านี้ช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของท่อเชื่อม X100Q ในพื้นที่ที่มีการออกแบบความเครียดสูง เช่น เขตแผ่นดินไหว
โดยรวมแล้ว ท่อเชื่อมตะเข็บตรง X100Q ถือเป็นเทคโนโลยีล้ำสมัยสำหรับท่อส่งก๊าซบนบก และข้อได้เปรียบด้านต้นทุนตลอดอายุการใช้งานกำลังผลักดันให้เกิดการยกระดับอุตสาหกรรมอย่างรวดเร็ว ด้วยการดำเนินกลยุทธ์ “คาร์บอนคู่” ประเทศของเราคาดว่าจะสร้างท่อส่งก๊าซธรรมชาติเกรด X100Q มากกว่า 20,000 กิโลเมตร ระหว่างปี 2025 ถึง 2030 ซึ่งจะสร้างตลาดที่มีมูลค่าหลายแสนล้านหยวน ผู้ผลิตจำเป็นต้องมุ่งเน้นไปที่เทคโนโลยีสำคัญ เช่น การควบคุมความเหนียวของรอยเชื่อมอย่างมีเสถียรภาพ และการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีป้องกันการกัดกร่อนอัจฉริยะแบบบูรณาการ เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัยในการส่งพลังงานที่เข้มงวดมากขึ้นเรื่อยๆ
วันที่เผยแพร่: 19 สิงหาคม 2568