ในโลกที่ซับซ้อนของการผลิตทางอุตสาหกรรม กระบวนการหนึ่งที่มักถูกมองข้ามมีบทบาทสำคัญในการรักษาความสมบูรณ์ของอุปกรณ์และป้องกันความล้มเหลวร้ายแรง การขยายท่อ หรือที่รู้จักกันทั่วไปว่า "การรีดท่อ" เป็นตัวแทนของฮีโร่ผู้ปิดทองหลังพระของการสร้างเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนและหม้อไอน้ำ
การขยายท่อเป็นมากกว่าแค่การขยายท่อ กระบวนการขึ้นรูปเย็นนี้เกี่ยวข้องกับการเสียรูปทางกลของท่อโลหะอย่างแม่นยำที่อุณหภูมิห้อง เพื่อสร้างการเชื่อมต่อที่ปลอดภัยและกันรั่วระหว่างท่อและแผ่นท่อ การเชื่อมต่อเหล่านี้เป็นกระดูกสันหลังของอุปกรณ์อุตสาหกรรมที่สำคัญซึ่งพบได้ในโรงไฟฟ้า โรงงานแปรรูปสารเคมี และโรงกลั่นทั่วโลก
พิจารณาสภาพแวดล้อมการทำงานของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนทั่วไป: อุณหภูมิที่สูงมาก แรงดันสูง และสื่อที่มีฤทธิ์กัดกร่อนท้าทายความสมบูรณ์ของระบบอย่างต่อเนื่อง การเชื่อมต่อท่อที่ขยายอย่างเหมาะสมต้องให้พร้อมกัน:
การบรรลุการขยายท่อที่เหมาะสมที่สุดต้องพิจารณาพารามิเตอร์ทางเทคนิคหลายประการ ปัจจัยแต่ละอย่างมีส่วนช่วยในการทำงานและอายุการใช้งานของการเชื่อมต่อขั้นสุดท้าย
พื้นผิวรูท่อที่เรียบและตกแต่งอย่างเหมาะสมช่วยเพิ่มพื้นที่สัมผัสและแรงเสียดทานระหว่างส่วนประกอบอย่างมาก ความหยาบของพื้นผิวส่งผลโดยตรงต่อความสามารถในการปิดผนึกและความแข็งแรงของการเชื่อมต่อ
ร่องที่ผ่านการกลึงอย่างแม่นยำทำหน้าที่เหมือนตัวเชื่อมต่อทางกล ซึ่งช่วยเพิ่มความต้านทานการดึงออกอย่างมาก อย่างไรก็ตาม เรขาคณิตของร่องที่ไม่เหมาะสมอาจสร้างความเข้มข้นของความเครียดที่ส่งผลต่อความสมบูรณ์ของแผ่นท่อ
การประกอบแบบสอด - ความแตกต่างระหว่างเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อที่ขยายและขนาดรู - ต้องได้รับการควบคุมอย่างระมัดระวัง การสอดที่ไม่เพียงพอจะนำไปสู่การรั่วไหล ในขณะที่การเสียรูปที่มากเกินไปจะเสี่ยงต่อความเสียหายของส่วนประกอบ
ระยะห่างระหว่างรูท่อที่อยู่ติดกัน (ความกว้างของเอ็น) ส่งผลต่อทั้งความแข็งแรงของโครงสร้างและประสิทธิภาพของวัสดุ การออกแบบที่เหมาะสมจะสร้างสมดุลระหว่างข้อกำหนดที่แข่งขันกันเหล่านี้ตามขนาดของท่อและสภาพการทำงาน
ความหนาของผนังกำหนดความเค้นตกค้างหลังจากการขยาย ผนังบางอาจให้ความแข็งแรงของข้อต่อไม่เพียงพอ ในขณะที่ผนังหนาจะเพิ่มความยากในการขยายและเสี่ยงต่อการแตกของท่อ
ความแข็งของวัสดุฐานและแนวโน้มการแข็งตัวของงานในระหว่างการขึ้นรูปเย็นส่งผลกระทบอย่างมากต่อข้อกำหนดด้านแรงขยายและคุณสมบัติของข้อต่อขั้นสุดท้าย
การควบคุมเส้นผ่านศูนย์กลางอย่างแม่นยำช่วยให้มั่นใจได้ถึงการประกอบเบื้องต้นที่เหมาะสมระหว่างท่อและรู ป้องกันการขยายตัวที่ไม่สม่ำเสมอหรือความยากในการใส่
โลหะผสมที่แตกต่างกันต้องใช้เทคนิคการขยายเฉพาะ สแตนเลส เช่น ต้องมีการควบคุมอย่างระมัดระวังเนื่องจากพฤติกรรมการแข็งตัวของงานที่เด่นชัด
ผู้ปฏิบัติงานอาจใช้การตรวจสอบแรงบิดหรือการวัดความหนาของผนังขั้นสุดท้ายเพื่อควบคุมกระบวนการขยาย ซึ่งแต่ละวิธีมีข้อดีที่แตกต่างกันในด้านความแม่นยำและความซับซ้อนในการใช้งาน
ความต้องการเฉพาะของแอปพลิเคชันกำหนดพารามิเตอร์การขยาย บริการแรงดันสูงต้องการการรบกวนที่มากกว่าการเชื่อมต่อที่บำรุงรักษาง่าย
ส่วนที่ขยายยาวขึ้นจะเพิ่มความแข็งแรงของข้อต่อ แต่ยังเพิ่มความยากในการผลิตและต้นทุน ความยาวที่เหมาะสมจะสร้างสมดุลระหว่างปัจจัยเหล่านี้
ความเข้ากันได้ทางไฟฟ้าเคมีระหว่างวัสดุท่อและแผ่นท่อช่วยป้องกันการเสื่อมสภาพจากการกัดกร่อน ซึ่งเป็นข้อพิจารณาที่สำคัญสำหรับความน่าเชื่อถือในระยะยาว
จากการเริ่มต้นในการก่อสร้างเครื่องยนต์ไอน้ำในศตวรรษที่ 19 จนถึงระบบอัตโนมัติที่ซับซ้อนในปัจจุบัน การขยายท่อได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง ในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 ผู้ผลิตเครื่องมือพิเศษได้เกิดขึ้น ซึ่งเป็นแรงผลักดันให้เกิดนวัตกรรมที่สนับสนุนการเติบโตอย่างรวดเร็วในการใช้งานเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนในอุตสาหกรรมต่างๆ
ในแก่นแท้ การขยายท่อแสดงถึงกระบวนการเสียรูปพลาสติกที่ควบคุมอย่างระมัดระวัง เครื่องมือขยายจะทำให้วัสดุท่อเสียรูปอย่างถาวร ในขณะที่แผ่นท่อจะเกิดการเสียรูปยืดหยุ่นเท่านั้น พฤติกรรมที่แตกต่างกันนี้ต้องใช้วัสดุแผ่นท่อที่มีความแข็งแรงครากสูงกว่าท่อ
การทำนายขนาดท่อหลังการขยายอย่างแม่นยำช่วยให้มั่นใจได้ถึงการก่อตัวของข้อต่อที่เหมาะสม การคำนวณพื้นฐานประกอบด้วย:
โดยที่:
D = ID ที่ขยายตามทฤษฎี
D1 = ID เริ่มต้นของท่อ
D2 = เส้นผ่านศูนย์กลางรูท่อ
D3 = OD เริ่มต้นของท่อ
Sp = ความหนาของผนังท่อ
ช่วงเปอร์เซ็นต์ (2-12%) แสดงถึงการบางลงของผนังในระหว่างการขยาย โดยมีการขยายเล็กน้อยที่ 2-6% และการขยายตัวมากที่ 7-12% แม้ว่าสูตรนี้จะให้คำแนะนำทางทฤษฎี แต่ประสบการณ์จริงยังคงมีความจำเป็นสำหรับผลลัพธ์ที่ดีที่สุด
เครื่องมือขยายสมัยใหม่ประกอบด้วยส่วนประกอบหลักสี่ส่วนที่สร้างจากเหล็กกล้าอัลลอยด์ที่มีความแข็งแรงสูงและทนต่อการสึกหรอ:
ไม่มีวิธีการขยายแบบใดแบบหนึ่งที่เหมาะกับการใช้งานทั้งหมด บริการแรงดันสูงต้องการแนวทางที่แตกต่างจากระบบที่บำรุงรักษาง่าย การเลือกที่เหมาะสมต้องอาศัยความเข้าใจอย่างถ่องแท้เกี่ยวกับข้อกำหนดในการดำเนินงานและลักษณะของวัสดุ
เทคโนโลยี Industry 4.0 กำลังเปลี่ยนแปลงการขยายท่อผ่านระบบอัจฉริยะที่ปรับตัวเองได้และสายการผลิตอัตโนมัติ ความก้าวหน้าเหล่านี้ให้คำมั่นสัญญาถึงความสอดคล้องที่ไม่เคยมีมาก่อน ในขณะเดียวกันก็ลดความต้องการแรงงานและข้อผิดพลาดของมนุษย์
เนื่องจากอุปกรณ์อุตสาหกรรมยังคงผลักดันขีดจำกัดด้านประสิทธิภาพ กระบวนการขยายท่อที่เรียบง่ายจะยังคงมีความจำเป็นสำหรับการรับประกันการทำงานที่ปลอดภัยและเชื่อถือได้ในการใช้งานที่สำคัญนับไม่ถ้วน
