Sự phân chia cơ bản trong sản xuất: Đâm thủng so với tạo hình và hàn
Sự khác biệt cơ bản nhất giữa ống thép không mối hàn và ống thép hàn nằm ở phương pháp sản xuất tương ứng. Ống không mối hàn được tạo thành từ phôi thép tròn đặc, không có mối hàn dọc hoặc xoắn ốc nào. Quy trình sản xuất bắt đầu bằng việc nung phôi đặc đến khoảng 1.250°C rồi ép qua thanh đâm thủng để tạo ra vỏ rỗng . Phôi rỗng ở nhiệt độ cao này sau đó được đưa qua các cụm con lăn lõm liên tiếp để tạo thành ống có đường kính ngoài và độ dày thành ống phù hợp . Kết quả là một ống có cấu trúc liên tục và đồng nhất—không có điểm yếu nào như ở các loại ống hàn. Ngược lại, ống hàn được sản xuất bằng cách định hình tấm thép hoặc cuộn thép thành dạng ống rồi hàn hai mép lại với nhau. Đường hàn là yếu tố phân biệt cơ bản, vì nó tạo ra vùng chịu ảnh hưởng bởi nhiệt (HAZ), nơi có thể sở hữu các tính chất cơ học khác biệt so với kim loại nền. .
Sản xuất ống không hàn: cán nóng và kéo nguội
Việc sản xuất ống không hàn chủ yếu được chia thành hai nhóm: cán nóng và cán nguội (kéo nguội), mỗi phương pháp phù hợp với các loại ống có thông số kỹ thuật và ứng dụng khác nhau. . Phương pháp cán nóng chiếm khoảng 80–90% sản lượng ống không hàn và thường được sử dụng cho các loại ống có đường kính lớn hơn và độ dày thành ống lớn hơn. . Quy trình bao gồm: chuẩn bị phôi — chọn các phôi thép tròn chất lượng cao và nung nóng đến nhiệt độ thích hợp; khoan lỗ — dùng máy khoan để tạo lỗ rỗng trên phôi đã nung nóng; cán — dùng máy cán ống để cán phôi rỗng thành ống thép có kích thước mong muốn; định cỡ và làm thẳng — nhằm đảm bảo độ chính xác về kích thước; xử lý nhiệt — như tôi thường hóa và ủ để cải thiện tính chất cơ học; và kiểm tra cuối cùng cùng đóng gói . Các ống không hàn cán nóng mang lại hiệu suất sản xuất cao và chi phí thấp, dù chất lượng bề mặt và độ chính xác kích thước tương đối kém hơn . Đối với các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao hơn, người ta sử dụng phương pháp kéo nguội. Quy trình này bắt đầu bằng việc lấy một phôi ống cán nóng, sau đó tẩy sạch lớp vảy ôxít trên bề mặt bằng axit . Ống thép thô sau đó được gia công đến kích thước mong muốn trên máy cán nguội hoặc máy kéo nguội, từ đó cải thiện đáng kể độ chính xác kích thước và chất lượng bề mặt . Ống thép gia công nguội thường trải qua quá trình ủ để loại bỏ ứng suất bên trong và khôi phục độ dẻo, sau đó được xử lý hoàn thiện như nắn thẳng, cắt và đánh bóng . Ống không hàn cán nguội có độ chính xác kích thước cao và bề mặt nhẵn mịn, do đó phù hợp với máy móc chính xác và hệ thống thủy lực .
Sản xuất ống hàn: ERW, LSAW và SSAW
Ống thép hàn được sản xuất thông qua ba quy trình chính: hàn điện trở (ERW), hàn hồ quang chìm dọc (LSAW) và hàn hồ quang chìm xoắn (SSAW), mỗi quy trình có vật liệu đầu vào, phương pháp tạo hình và vị trí ứng dụng riêng biệt . ERW pipes được sản xuất từ cuộn thép cán nóng rộng, trải qua các bước tiền uốn, tạo hình, hàn, xử lý nhiệt, định cỡ, nắn thẳng và cắt . Gia nhiêt cam ung tan so cao lam nong chay dia phuong cac be mat tiep xuc, va ap luc gay ra su han noi giua chung ma khong can dien cuc han. Ong ERW co do chinh xac kich thuoc cao, do day thanh on dinh, chat luong be mat tot va kha nang chiu ap suat cao, tuy nhien chi gioi han o duong kinh nho va thanh mong . Chung duoc su dung rong rai trong van tai khi thi xa, dau tho va dau thanh pham . Ống LSAW duoc tao tu cac tam thep don, duoc ep bang khuon hoac may dinh hinh, su dung han moi chiem hai mat va mo rong co hoc . Phuong phap UOE ep tam thep thanh dang U, sau do thanh dang O, han noi seam ben trong va ben ngoai, roi mo rong co hoc. Qua trinh JCOE tao hinh tam thep tung buoc thong qua mot loat may ep. Ong LSAW co pham vi dac tinh san pham rong, do dai dan tot, tinh deo tot, tinh dong nhat tot va mat do moi han cao, vuot troi o duong kinh lon, thanh day, kha nang chiu ap suat cao va kha nang chiu nhiet do thap . Ống SSAW được tạo thành bằng cách cấp liên tục cuộn thép dải theo một góc nghiêng, tạo ra mối hàn xoắn ốc thông qua phương pháp hàn hồ quang chìm hai dây hai mặt tự động. quy trình hàn xoắn ốc cho phép sản xuất ống có đường kính lớn, thích hợp để vận chuyển lượng lớn dầu và khí. Các loại ống SSAW được sử dụng rộng rãi trong truyền tải dầu, khí tự nhiên và nước, cũng như trong các ứng dụng cọc và kết cấu.
Sự khác biệt về hiệu suất và chi phí
Các quy trình sản xuất khác nhau dẫn đến những đặc điểm riêng biệt về hiệu suất, chi phí và kích thước. Loại ống không hàn (seamless) không có mối hàn nên được đánh giá là bền hơn và đáng tin cậy hơn. chúng có độ đồng nhất vượt trội theo hướng chu vi và do đó có khả năng chống chịu áp lực bên trong và mô-men xoắn rất cao. Tuy nhiên, các quy trình hiện đại cùng các bài kiểm tra đảm bảo chất lượng đã làm giảm đáng kể sự chênh lệch về độ bền giữa hai loại này. . Trong thực tế, các kỹ thuật hàn hiện đại—đặc biệt là ERW/HFW—tạo ra các mối hàn có độ bền bằng hoặc cao hơn kim loại cơ bản . Ống hàn có bề mặt nhẵn hơn, đồng đều hơn và chi phí sản xuất thấp hơn ống không hàn . Ống không hàn thường đắt hơn ống hàn từ 20–40% và có thời gian giao hàng dài hơn đối với các kích thước lớn . Độ bền vốn có của ống hàn được tiêu chuẩn quy định chính thức là khoảng 20% thấp hơn so với ống không hàn tương đương . Độ đồng đều thành ống cũng khác nhau: ống hàn thường đạt sai lệch ±10% hoặc tốt hơn, trong khi ống không hàn thường có độ lệch tâm ±12,5% .
Các lĩnh vực ứng dụng: Khi nào nên chọn loại nào
Việc lựa chọn giữa ống không hàn và ống hàn phụ thuộc vào yêu cầu áp lực, kích thước ống, ngân sách và thời gian giao hàng . Các ống liền khối được yêu cầu bắt buộc hoặc ưu tiên mạnh mẽ cho các ứng dụng áp suất cao — bao gồm ngành công nghiệp hydrocarbon, nhà máy lọc dầu, thăm dò và khoan dầu khí, cũng như xi-lanh thủy lực — và cho các ứng dụng nhiệt độ cao trên 400°C, nhiệt độ thấp dưới -46°C, và môi trường ăn mòn (sour service), nơi rủi ro nứt vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) phải được giảm thiểu tối đa . Chúng cũng được ưu tiên cho hệ thống ống có đường kính nhỏ (NPS 2 trở xuống), nơi ống liền khối là thực hành tiêu chuẩn . Các tiêu chuẩn phổ biến cho ống liền khối bao gồm ASTM A106, A335 và API 5L . Các ống hàn thường được chấp nhận — và thường được ưu tiên — cho các tuyến ống có đường kính lớn (NPS 24 trở lên), nơi ống liền khối không khả dụng hoặc chi phí quá cao , cho các ứng dụng kết cấu theo ASTM A500 hoặc EN 10219, và cho truyền dẫn nước và các tiện ích áp suất thấp . Các ống hàn thường được sử dụng trong các ứng dụng dịch vụ tòa nhà cho nước không dùng để uống, chẳng hạn như nước áp suất thấp, sưởi ấm, làm mát và khí đốt . Các thông số kỹ thuật ống hàn phổ biến bao gồm ASTM A53 Loại E, API 5L và ASTM A671/A672 . Hệ số hiệu suất mối hàn (E) trong ASME B31.3 xác định xem ống hàn có đáp ứng yêu cầu áp suất thiết kế hay không: đối với ống hàn điện trở (ERW) được kiểm tra theo tiêu chuẩn áp dụng tương ứng, E = 0,85 đến 1,0; đối với ống không hàn, E luôn bằng 1,0 . Bằng cách hiểu rõ những khác biệt cơ bản trong quy trình này, các kỹ sư và chuyên gia mua sắm có thể lựa chọn loại ống phù hợp nhất để cân bằng tối ưu giữa các yêu cầu kỹ thuật và các yếu tố kinh tế cho từng ứng dụng cụ thể.
