Vật liệu, khả năng gia công và chuẩn bị mối hàn thành công cho ống

Hiểu một hợp kim và các đặc tính của nó có thể giúp xác định tốc độ gia công và nguồn cấp dữ liệu thích hợp

Trong các ứng dụng công nghiệp, vật liệu được sử dụng để sản xuất sản phẩm không bao giờ được lựa chọn một cách ngẫu nhiên. Trong giai đoạn thiết kế, các kỹ sư nghiên cứu kỹ đặc tính của từng loại vật liệu và lựa chọn vật liệu một cách có chủ ý. Việc lựa chọn cẩn thận sẽ tránh được những biến chứng về sau khi sản phẩm được đưa vào sử dụng và giúp tránh phát sinh những chi phí không đáng có.

Trong khi những cân nhắc như vậy là quan trọng đối với nhiều ứng dụng, chúng đặc biệt quan trọng đối với đường ống. Điều này là do một số đường ống phải chịu ứng suất cơ học, nhiệt hoặc hóa học đáng kể, tùy thuộc vào loại chất lỏng mà chúng truyền tải. Áp suất và nhiệt độ vận hành cũng đóng vai trò quyết định.

Vật liệu được sử dụng để sản xuất ống có ảnh hưởng đến tất cả các hoạt động sản xuất, bao gồm cả gia công. Khả năng gia công của ống phụ thuộc trực tiếp vào vật liệu được sử dụng để sản xuất nó, và đối với mỗi vật liệu nhất định, người vận hành thiết bị phải tuân theo các hướng dẫn quy trình một cách cẩn thận để tạo ra sự chuẩn bị cuối cùng có chất lượng.

Thép carbon thấp

Thép cacbon thấp – sắt cộng với một lượng nhỏ cacbon, từ 0,008 đến 2,14 phần trăm – là vật liệu làm ống phổ biến nhất. Nó được ưa chuộng vì giá thành rẻ và các đặc tính cơ học phù hợp với vô số ứng dụng. Trong khi có thể định hình và bền, thép cacbon thấp có khả năng chống lại các ứng suất cơ học. Điều này có nghĩa là nó có thể được sử dụng cho các ứng dụng có sự thay đổi nhiệt độ hoặc áp suất đáng kể và các ứng dụng liên quan đến tác động hoặc rung động (ví dụ: bên dưới đường). Ngoài ra, ống thép khá dễ sản xuất, uốn cong và cắt.

Nhược điểm là ống thép dễ bị ăn mòn nếu nhà sản xuất ống không sử dụng phương pháp xử lý chống ăn mòn. Mạ kẽm – một ứng dụng của lớp phủ kẽm – là một phương pháp xử lý kiểm soát ăn mòn phổ biến. Lớp phủ này bị oxy hóa ở vị trí của thép mà nó bảo vệ. Sự khác biệt chính giữa thép và kẽm là kẽm oxy hóa rất chậm.

Thép cacbon thấp có thể được gia công dễ dàng. Khi tỷ lệ carbon tăng lên, độ cứng và độ bền cơ học của nó có xu hướng cải thiện đáng kể. Điều này làm cho quá trình gia công thép cacbon cao khó khăn hơn.

Thép không gỉ

Cũng giống như thép tiêu chuẩn, thép không gỉ bao gồm sắt và carbon. Không giống như thép tiêu chuẩn, thép không gỉ có một số hàm lượng crom. Nếu hàm lượng crom vượt quá 10,5 phần trăm, một lớp oxit crom hình thành trên bề mặt thép. Cái gọi là lớp thụ động này trơ về mặt hóa học, chống ăn mòn và ổn định. Thêm các nguyên tố khác, chẳng hạn như niken, cải thiện độ bền cơ học. Các nguyên tố như molypden, titan, vanadi và vonfram cải thiện hiệu suất ở nhiệt độ cao của vật liệu. Mặc dù đắt hơn ống thép tiêu chuẩn, ống thép không gỉ được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, chẳng hạn như chế biến hóa chất, chế biến và lọc dầu khí, dược phẩm, thực phẩm và đồ uống, hàng không vũ trụ và đóng tàu.

Các nguyên tố hợp kim và tỷ lệ của chúng quyết định khả năng gia công của vật liệu. Cụ thể, khi tỷ lệ crom, niken hoặc titan tăng lên, độ khó gia công cũng tăng theo. Tăng lượng cacbon hoặc lưu huỳnh giúp gia công dễ dàng hơn. Để gia công hiệu quả các hợp kim cứng này đòi hỏi một công cụ cắt được lắp ráp tốt và một máy móc chắc chắn; như một quy luật chung, lực tác động khi cắt thép không gỉ có thể cao hơn 50% so với thép cacbon tiêu chuẩn. Hơn nữa, việc duy trì độ sắc của các cạnh cắt của dụng cụ giúp tạo điều kiện tách phoi và giảm lực cắt.

Thép P91

Hợp kim P91 là vật liệu thép có hàm lượng crom và molypden cao – tương ứng là 9% và 1%. Hàm lượng crom làm tăng khả năng chống cơ học ở nhiệt độ cao và chống ăn mòn; molypden cải thiện khả năng chống rão. Thêm một lượng nhỏ niken và mangan giúp tăng cường độ cứng tổng thể của vật liệu.

Trong khi vật liệu có các đặc tính cơ học tuyệt vời ở nhiệt độ cao, P91 cũng có giới hạn của nó. Vật liệu rất nhạy cảm với nhiệt độ quá cao, do đó gia công nguội là phương pháp được ưa chuộng để cắt vật liệu này.

Ban đầu được phát triển để sản xuất đường ống trong các nhà máy điện – thông thường hoặc hạt nhân – nó chịu hơi nước thoát ra khỏi bộ quá nhiệt của lò hơi ở nhiệt độ từ 1,060 đến 1,110 độ F và áp suất từ ​​2,465 đến 3,335 pound trên inch vuông. Bằng cách sử dụng P91 trong những trường hợp như vậy, các nhà thiết kế nhà máy điện có thể giảm độ dày của tường đồng thời tăng nhiệt độ vận hành, cả hai điều này đều cải thiện hiệu quả nhiệt động lực học của quá trình sản xuất điện.

Hạn chế là độ bền cao của vật liệu nên khó gia công. Việc thay đổi các mũi dao thường xuyên và giữ tốc độ cắt thấp đều giúp gia công vật liệu này thành công. Tăng tốc độ tiến dao là một lựa chọn để tăng tốc độ gia công.

Thép không gỉ kép

Thép không gỉ duplex có chứa hai cấu trúc: ferit và austenit (do đó có tên là duplex). Thép không gỉ Duplex cung cấp khả năng chống ăn mòn và độ bền kéo. Trong các ứng dụng đường ống, các ứng dụng phổ biến cho thép không gỉ duplex là các nền tảng khí đốt và dầu khí ngoài khơi, nơi các đường ống phải chịu áp lực cường độ cao và các yếu tố ăn mòn (nước muối). Ống thép Duplex cũng có thể được tìm thấy trong các ngành công nghiệp với các sản phẩm được khử trùng bằng clo và axit, chẳng hạn như trong ngành công nghiệp hóa chất hoặc dược phẩm. Trong những năm gần đây, thép duplex được hợp kim hóa mạnh mẽ hơn đã xuất hiện dưới những cái tên như superduplex và hyperduplex.

Thép Duplex là vật liệu có độ bền cao. Độ bền năng suất tối thiểu cao và độ bền kéo cuối cùng của nó làm cho nó tương đối khó gia công, dẫn đến nhiệt độ cắt rất cao có thể gây ra biến dạng dẻo của ống. Dụng cụ kẹp và kẹp phải đủ cứng và ổn định.

Superalloys

Hầu hết các siêu hợp kim được sử dụng để sản xuất ống là vật liệu dựa trên niken, bao gồm cả họ hợp kim INCONEL®. Sử dụng niken làm cơ sở và hợp kim hóa nó với crom, sắt, titan hoặc nhôm tạo ra một loại vật liệu có nhiều ưu điểm của thép không gỉ, nhưng ở mức độ lớn hơn. Cụ thể, khả năng chịu nhiệt của siêu hợp kim cao hơn, lên đến 1.650 độ F, cũng như khả năng chống ăn mòn của chúng. Chúng cũng đắt hơn các hợp kim tiêu chuẩn, nhưng điều này có thể được chứng minh cho các ứng dụng yêu cầu các đặc tính này.

Các đường ống làm từ siêu hợp kim niken được sử dụng trong hàng không vũ trụ (ví dụ như trong buồng đốt để chịu nhiệt); trong công nghiệp hóa chất (với sự hiện diện của môi trường ăn da); kỹ thuật hạt nhân; và, ở một mức độ thấp hơn, trong ngành công nghiệp thực phẩm.

Superalloys được coi là rất khó chế tạo, một đặc tính do một số yếu tố. Đầu tiên, khoảng 70 phần trăm nhiệt sinh ra được trả lại trực tiếp cho dụng cụ cắt (trái ngược với 15 phần trăm đối với thép cacbon). Do đó, điều cần thiết là phải giữ cho lưỡi cắt được làm mát trong quá trình gia công. Thứ hai, những hợp kim này cực kỳ cứng. Tuổi thọ của dụng cụ cắt dùng để chế tạo siêu hợp kim có thể giảm xuống chỉ còn vài phút nếu dụng cụ đó không có nguồn điện cần thiết hoặc nếu tốc độ cắt và dụng cụ không phù hợp.

Titan

Ống titan có trọng lượng nhẹ, chống ăn mòn cao và có thể chịu nhiệt độ lên đến 1.110 độ F. Các đặc tính cơ học của nó (chịu, mỏi và độ dẻo) làm cho nó trở thành vật liệu được ưa chuộng cho nhiều ứng dụng, mặc dù giá thành của nó hạn chế sử dụng. Các ứng dụng phổ biến là trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, nơi mật độ thấp kết hợp với các đặc tính cơ học hấp dẫn khiến nó trở thành vật liệu thiết yếu.

Vì khả năng dẫn nhiệt của titan rất thấp (khoảng 10% so với thép) nên khả năng tản nhiệt trong quá trình gia công là tương đối kém. Do đó, lưỡi cắt cần được làm nguội thích hợp để ngăn ngừa các khuyết tật khi gia công. Ngoài ra, cần phải giữ cho dụng cụ sắc bén để tạo điều kiện tách phoi và do đó giảm lực cắt.

Lưu ý rằng titan đã qua xử lý – cho dù được xử lý bằng cách làm cứng kết tủa, lớp phủ crom hay hợp kim hóa – làm cho những hợp kim này thậm chí còn khó gia công hơn.

Nhôm

Nhôm được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. Ống nhôm không đắt, dễ tạo hình và dễ lắp ráp. Nó cũng nhẹ và chống ăn mòn, làm cho nó trở thành một lựa chọn tốt trong lĩnh vực hàng không, vận tải và xây dựng. Nó cũng thường được sử dụng để xây dựng các đường ống dẫn khí nén.

Nhôm không phải là vật liệu cứng nên nó tương đối dễ gia công. Tuy nhiên, tính dễ uốn của vật liệu có thể gây ra vấn đề. Ví dụ, đồ bào có thể gây kẹt máy. Trong trường hợp như vậy, biện pháp khắc phục tốt nhất là tăng tốc độ cắt, tốc độ ăn dao và độ sâu của từng đường chuyền. Khả năng dẫn nhiệt cao của nhôm cho phép tản nhiệt tốt; do đó, tốc độ cắt có thể được tăng lên mà không làm giảm tuổi thọ của dụng cụ cắt.

Các rủi ro bao gồm biến dạng và hư hỏng bề mặt do hàm kẹp của máy công cụ. Cẩn thận trong việc chọn các hàm kẹp thích hợp và đặt áp suất kẹp có thể giúp ngăn ngừa biến dạng.

Công Ty Cổ Phần Thiết Bị và Giải Pháp Cơ Khí Automech – nhà cung cấp các dòng máy gia công kim loại tấm, hàn laser, giải pháp tự động từ những nhà cung cấp nổi tiếng JFY – member of TRUMPF group, Han’s laser, Hawacheon, EKO, Yadon, JQ laser, ABB,…. Automech đã hợp tác với nhiều đối tác thương mại lớn ở trong và ngoài nước nhằm phục vụ nhu cầu sản xuất đa dạng. Hệ sinh thái sản phẩm đa dạng cùng mức giá hợp lí là điểm cộng to lớn giúp Automech ngày càng chiếm được lòng tin của khách hàng.

Thông tin về sản phẩm vui lòng liên hệ

Hotline: 0987.899.347 – Mr.Toàn

Email: info@demowebvn.com

Website: automech.vn