Ống thép hàn hồ quang chìmLà một sản phẩm quan trọng trong lĩnh vực đường ống công nghiệp hiện đại, ống thép thể hiện sự tích hợp sâu sắc giữa khoa học vật liệu và công nghệ hàn thông qua các quy trình sản xuất và kịch bản ứng dụng đa dạng. Trong đó, ống thép hàn hồ quang chìm hai mặt có đường hàn thẳng, với hiệu suất cấu trúc độc đáo và ưu điểm công nghệ, chiếm vị trí không thể thiếu trong các đường ống vận chuyển đường dài và các công trình chịu lực. Quy trình sản xuất loại ống thép này tích hợp công nghệ hàn tự động và quy trình tạo hình chính xác, đạt được độ bền cao và hiệu suất làm kín cao của mối hàn thông qua hàn hồ quang chìm hai mặt, trở thành vật liệu chủ chốt đảm bảo an toàn truyền tải năng lượng.
Đầu tiên, phân tích các quy trình cốt lõi của ống thép hàn hồ quang chìm hai mặt có đường nối thẳng.
Quá trình sản xuất ống thép hàn hồ quang chìm hai mặt bắt đầu bằng việc gia công chính xác các tấm thép cán nóng chất lượng cao. Đầu tiên, tấm thép được gia công đến chiều rộng yêu cầu bằng máy phay, sau đó được ép nhiều lần trên máy ép định hình JCOE để tạo thành phôi ống hở. Giai đoạn hàn lõi sử dụng quy trình hàn hồ quang chìm hai mặt: trước tiên, một đường hàn sơ bộ được hàn vào thành trong của phôi ống, sau đó đường hàn chính được hoàn thành bằng phương pháp hàn hồ quang chìm trên thành ngoài, và cuối cùng, một mối hàn bổ sung được thực hiện trên thành trong. Phương pháp hàn nhiều lớp này cho phép độ xuyên thấu của mối hàn đạt trên 70% độ dày tấm, cải thiện đáng kể độ bền mối nối. Trong quá trình hàn, hồ quang bên dưới lớp thuốc hàn làm nóng chảy kim loại ở nhiệt độ cao 1600℃, tạo thành một lớp xỉ bảo vệ giúp cách ly không khí hiệu quả, ngăn ngừa hiện tượng rỗ khí và tạp chất xỉ.
So với các loại ống thép hàn thẳng thông thường, phương pháp hàn hồ quang chìm hai mặt tạo ra cấu trúc ferit dạng kim mịn trong vùng hàn, làm tăng độ bền va đập lên hơn 30%. Kiểm tra siêu âm trực tuyến và kiểm tra tia X đảm bảo chất lượng bên trong mối hàn đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế như API 5L hoặc GB/T 9711. Các sản phẩm tiêu biểu, chẳng hạn như ống thép cấp X80, có độ bền kéo lên đến 555 MPa và có thể chịu được áp suất truyền tải vượt quá 15 MPa, được sử dụng rộng rãi trong các dự án đường ống quốc gia như Đường ống dẫn khí Tây-Đông.
Thứ hai, so sánh về mặt kỹ thuật và kinh tế với ống thép hàn xoắn ốc.
Mặc dù ống thép hàn xoắn ốc hồ quang chìm hai mặt (như thép mác L485M theo tiêu chuẩn GB/T 9711) có ưu điểm về sản xuất liên tục và đường kính lớn, nhưng ống thép hàn đường thẳng lại vượt trội hơn về độ ổn định chịu áp lực và độ chính xác kích thước. Do đường hàn của ống thép xoắn ốc được phân bố theo hình xoắn ốc, sự phân bố ứng suất theo chu vi dưới điều kiện áp suất cao có thể gây ra các điểm yếu, trong khi đường hàn dọc của ống thép hàn đường thẳng chịu ứng suất cùng hướng với ứng suất chính, và áp suất nổ thường cao hơn 10%-15%. Các thử nghiệm so sánh trong một dự án đường ống dẫn dầu cho thấy tuổi thọ mỏi của ống thép hàn đường thẳng cùng thông số kỹ thuật đạt 2 triệu chu kỳ, cao hơn khoảng 1,5 lần so với ống thép hàn xoắn ốc. Từ góc độ chi phí sản xuất, tỷ lệ sử dụng vật liệu của ống thép hàn đường thẳng có đường kính nhỏ hơn 1420mm có thể đạt 96%, trong khi ống thép hàn xoắn ốc có khoảng 5% phế liệu do hạn chế về chiều rộng tấm. Tuy nhiên, trong lĩnh vực đường kính siêu lớn (như 3000mm trở lên), ống thép xoắn ốc không yêu cầu các tấm thép siêu rộng được chế tạo riêng, và lợi thế kinh tế của chúng bắt đầu thể hiện rõ. Điều đáng chú ý là ống thép hàn thẳng dễ tự động hóa hơn với các quy trình mở rộng đường kính. Việc mở rộng cơ học cho phép kiểm soát độ lệch tròn trong phạm vi 0,5%D, điều này rất quan trọng để đảm bảo độ chính xác của mối nối ống.
Thứ ba, các quy trình đổi mới và các kịch bản ứng dụng đặc biệt.
Trong những năm gần đây, công nghệ ống hàn hồ quang chìm đường thẳng đã liên tục có những bước đột phá: Trong dự án đường ống dẫn dầu dưới biển Đông Nam Á, ống thép đường thẳng cấp X65 với lớp phủ chống ăn mòn hai lớp FBE+PP, bằng cách bổ sung 0,06% nguyên tố hợp kim vi lượng Nb, đã đạt được năng lượng va đập trên 220J ở -40℃. Trong xây dựng đường ống ở vùng cực, ống thép cấp X100 được sản xuất bằng quy trình TMCP (Thermomechanical Control Process) đã giảm độ dày thành ống xuống 15% trong khi vẫn duy trì khả năng chống nứt tuyệt vời.
Các lĩnh vực đặc thù như đường ống nhà máy điện hạt nhân yêu cầu tuân thủ các chỉ số hiệu suất theo hướng Z trong tiêu chuẩn RCC-M. Ống thép liền mạch của vỏ bọc lò phản ứng hạt nhân sử dụng thép tấm có hàm lượng lưu huỳnh và phốt pho thấp được chế tạo đặc biệt (S≤0,002%), kết hợp với quy trình hàn nhiều lớp khe hẹp, đạt được tỷ lệ giảm diện tích theo hướng độ dày vượt quá 75%. Trong lĩnh vực vận chuyển bùn than, ống thép liền mạch composite với lớp lót gốm dày 6mm thể hiện khả năng chống mài mòn cao gấp tám lần so với ống thép thông thường, đạt tuổi thọ 15 năm tại một nhà máy chế biến than ở Sơn Tây.
Thứ tư, xu hướng và thách thức trong phát triển ngành công nghiệp.
Với sự phát triển của sản xuất thông minh, các doanh nghiệp hàng đầu trong nước đã đạt được số hóa toàn diện quy trình sản xuất ống thép hàn thẳng. Hệ thống MES của nhà máy có thể giám sát hơn 200 thông số trong thời gian thực, bao gồm dòng hàn (dao động được kiểm soát trong phạm vi ±15A) và năng lượng tuyến tính (18-22kJ/cm), nâng cao tỷ lệ sản phẩm đạt chất lượng lên 99,92%. Tuy nhiên, về nguyên vật liệu, thép ống cao cấp vẫn phụ thuộc vào nhập khẩu; ví dụ, 80% thép tấm cấp X90/X100 cần phải mua từ các công ty khác.
Các yêu cầu về môi trường cũng đang thúc đẩy sự đổi mới công nghệ. Việc ứng dụng thế hệ thuốc hàn ít khói mới đã giảm nồng độ bụi trong các xưởng hàn từ 15mg/m³ xuống còn 3mg/m³. Trong tương lai, với nhu cầu ngày càng tăng về xây dựng đường ống dẫn năng lượng hydro, nghiên cứu và phát triển ống thép hàn thẳng chống giòn hydro sẽ trở thành trọng tâm chính. Hiện nay, các sản phẩm thép mác L415H với chỉ số nhạy cảm nứt do hydro (HIC) ≤2% đã được sản xuất thử nghiệm trong nước. Tuy nhiên, trong lĩnh vực đường ống biển sâu trên 1500 mét, thách thức kiểm soát ứng suất dư hàn trong ống thép hàn thẳng thành dày (≥40mm) vẫn cần được giải quyết.
Từ đất liền đến biển cả, từ truyền tải năng lượng truyền thống đến năng lượng mới, ống thép hàn hồ quang chìm hai mặt với đường nối thẳng tiếp tục chứng minh giá trị cốt lõi của chúng như là huyết mạch của ngành công nghiệp. Sự phát triển công nghệ của chúng phản ánh cả sự chuyển đổi của ngành sản xuất Trung Quốc từ mở rộng quy mô sang nâng cao chất lượng và báo trước những khả năng vô hạn được tạo ra bởi sự tích hợp các vật liệu và quy trình mới. Trong bối cảnh trung hòa carbon, sản phẩm ống dẫn này, kết hợp giữa độ bền cao và tuổi thọ dài, chắc chắn sẽ đóng vai trò thậm chí quan trọng hơn trong việc tái cấu trúc cơ sở hạ tầng năng lượng toàn cầu.
Thời gian đăng: 18-11-2025