Ống thép hàn hồ quang chìmỐng thép hàn hồ quang chìm hai mặt là sản phẩm chủ chốt trong hệ thống đường ống công nghiệp hiện đại. Quy trình sản xuất đa dạng và các kịch bản ứng dụng phong phú thể hiện sự tích hợp sâu sắc giữa khoa học vật liệu và công nghệ hàn. Ống thép hàn hồ quang chìm hai mặt, với các đặc tính cấu trúc độc đáo và ưu điểm về quy trình, giữ vị trí không thể thiếu trong các ứng dụng như đường ống dẫn đường dài và kết cấu chịu lực của công trình. Quy trình sản xuất loại ống thép này tích hợp công nghệ hàn tự động với các quy trình tạo hình chính xác. Hàn hồ quang chìm hai mặt đạt được độ bền và độ kín mối hàn cao, trở thành vật liệu quan trọng để đảm bảo an toàn truyền tải năng lượng.
Đầu tiên, phân tích quy trình cốt lõi của ống thép hàn hồ quang chìm hai mặt có đường hàn thẳng.
Quá trình sản xuất ống thép hàn hồ quang chìm hai mặt bắt đầu bằng việc gia công chính xác tấm thép cán nóng chất lượng cao. Tấm thép được phay đến chiều rộng mong muốn bằng máy phay, sau đó trải qua nhiều bước ép định hình liên tiếp trên máy định hình JCOE để tạo thành phôi ống hở đầu. Giai đoạn hàn lõi sử dụng phương pháp hàn hồ quang chìm hai mặt: trước tiên, một đường hàn sơ bộ được hàn vào thành trong của phôi ống, tiếp theo là hàn hồ quang chìm thành ngoài để hoàn thành mối hàn chính, và cuối cùng, một mối hàn sửa chữa được thực hiện trên thành trong. Phương pháp hàn nhiều lớp này đạt được độ xuyên thấu mối hàn vượt quá 70% độ dày tấm, cải thiện đáng kể độ bền mối nối. Trong quá trình hàn, hồ quang, được bao phủ bởi một lớp thuốc hàn, làm nóng chảy kim loại ở nhiệt độ cao 1600°C. Lớp xỉ tạo thành có tác dụng cách ly không khí hiệu quả, ngăn ngừa các khuyết tật như rỗ khí và tạp chất xỉ. So với ống hàn đường thẳng thông thường, quy trình hàn hồ quang chìm hai mặt tạo ra cấu trúc ferit hình kim mịn trong vùng hàn, dẫn đến độ bền va đập cao hơn 30% so với các mối hàn thông thường. 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 và GB/T 9711. Các sản phẩm điển hình, 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. Chúng được sử dụng rộng rãi trong các dự án đường ống quốc gia như Đường ống dẫn khí Tây-Đông.
Thứ hai, so sánh lợi ích kỹ thuật và kinh tế của ống thép hàn hồ quang chìm hai mặt có đường hàn thẳng và ống thép hàn xoắn ốc. Trong khi ống thép hàn hồ quang chìm hai mặt có đường hàn xoắn ốc (như mác thép L485M trong tiêu chuẩn GB/T 9711) có ưu điểm về sản xuất liên tục và đường kính lớn, thì ống thép hàn đường thẳng lại vượt trội về độ ổn định áp suất và độ chính xác kích thước. Do sự phân bố xoắn ốc của các đường hàn trong ống thép hàn xoắn ốc, sự phân hủy ứng suất vòng có thể dẫn đến các điểm yếu trong điều kiện áp suất cao. Ngược lại, đường hàn dọc của ống thép hàn đường thẳng chịu ứng suất thẳng hàng với ứng suất chính, dẫn đến áp suất nổ thường cao hơn 10%-15%. Thử nghiệm so sánh trên 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. Về chi phí sản xuất, ống hàn thẳng có đường kính nhỏ hơn 1420mm có thể đạt tỷ lệ sử dụng vật liệu là 96%, trong khi ống hàn xoắn ốc bị hao phí khoảng 5% do hạn chế về chiều rộng tấm thép. Tuy nhiên, đối với đường kính siêu lớn (ví dụ: trên 3000mm), ống hàn xoắn ốc loại bỏ nhu cầu sử dụng các tấm thép siêu rộng được sản xuất theo yêu cầu, và lợi thế kinh tế của nó bắt đầu trở nên rõ ràng. Đặc biệt, ống hàn thẳng dễ dàng tự động hóa hơn trong quá trình giãn nở. Giãn nở cơ học có thể giữ độ lệch tròn trong phạm vi 0,5%D, một yếu tố quan trọng để đảm bảo mối nối ống chính xác.
Thứ ba, các quy trình đổi mới và ứng dụng đặc biệt cho ống thép hàn hồ quang chìm hai mặt có đường nối thẳng.
Trong những năm gần đây, công nghệ ống hàn hồ quang chìm đường thẳng tiếp tục đạt được những bước đột phá. Trong dự án đường ống dẫn dầu dưới biển Đông, người ta đã sử dụng ống thép X65 đường thẳng với lớp phủ chống ăn mòn hai lớp FBE+PP. Bằng cách thêm 0,06% Nb làm nguyên tố vi hợp kim, năng lượng va đập ở nhiệt độ thấp -40°C của chúng đạt trên 220J. Trong xây dựng đường ống ở vùng cực, ống thép X100 được sản xuất bằng quy trình kiểm soát nhiệt cơ học (TMCP) đã đạt được mức giảm độ dày thành ống 15% trong khi vẫn duy trì khả năng chống nứt tuyệt vời. Ống dùng cho các ứng dụng chuyên biệt, chẳng hạn như nhà máy điện hạt nhân, yêu cầu tuân thủ các thông số kỹ thuật hiệu suất theo hướng Z của tiêu chuẩn RCC-M. Ống đường thẳng được sử dụng trong vỏ bọc của nhà máy điện hạt nhân sử dụng các tấm thép 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, điều này đạt được mức giảm độ dày mặt cắt ngang vượt quá 75%. Trong lĩnh vực vận chuyển bùn than, ống thép thẳng composite có lớp lót gốm dày 6mm mang lại khả năng chống mài mòn cao gấp tám lần so với ống thép thông thường.
Thứ tư, Xu hướng phát triển và thách thức của ngành công nghiệp ống thép hàn hồ quang chìm hai mặt có đường nối thẳng.
Với sự phát triển của sản xuất thông minh, các công ty hàng đầu trong nước đã số hóa toàn bộ quy trình sản xuất ống hàn đường thẳng. Một nhà máy đã導入 hệ thống MES cho phép giám sát thời gian thực hơn 200 thông số, bao gồm dòng hàn (dao động được kiểm soát trong phạm vi ±15A) và năng lượng đường hàn (18-22kJ/cm), giúp tăng tỷ lệ sản phẩm đạt chất lượng lên 99,92%. Tuy nhiên, thép ống cao cấp vẫn phụ thuộc vào nhập khẩu nguyên liệu thô. Ví dụ, 80% thép tấm cấp X90/X100 phải được nhập từ các công ty như Nippon Steel. Các yêu cầu về bảo vệ môi trường cũng đang thúc đẩy đổi mới công nghệ. Việc sử dụng chất trợ dung ít khói thế hệ mới đã giảm nồng độ bụi trong các xưởng hàn từ 15mg/m³ xuống còn 3mg/m³. Khi nhu cầu xây dựng đường ống dẫn hydro tăng lên, nghiên cứu và phát triển ống hàn đường thẳng chống giòn hydro sẽ trở thành ưu tiên hàng đầu. Hiện nay, các sản phẩm thép mác L415H sản xuất trong nước với chỉ số nhạy cảm nứt do hydro (HIC) ≤2% đã được sản xuất thử nghiệm. Tuy nhiên, đối với các đường ống dẫn dầu khí dưới biển sâu có chiều dài vượt quá 1.500 mét, thách thức trong việc kiểm soát ứng suất dư mối hàn trong các ống thẳng thành dày (≥40 mm) vẫn còn tồn tại.
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 có 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 sự chuyển đổi sản xuất của Trung Quốc từ mở rộng quy mô sang nâng cao chất lượng và báo hiệu 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, các sản phẩm đường ống có độ bền cao và tuổi thọ dài này chắc chắn sẽ đóng vai trò thậm chí còn quan trọng hơn trong việc tái thiết cơ sở hạ tầng năng lượng toàn cầu.
Thời gian đăng: 10-09-2025