เครื่องรีดท่อหม้อไอน้ำคืออะไร?

ในการผลิตและบำรุงรักษาหม้อไอน้ำอุตสาหกรรม ความสมบูรณ์ของข้อต่อระหว่างท่อต่อท่อเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำงานที่ปลอดภัยและในระยะยาว ที่ เครื่องรีดท่อบอยเลอร์ — หรือเรียกอีกอย่างว่าตัวขยายท่อหรือลูกกลิ้งท่อ — เป็นเครื่องมือที่มีความแม่นยำที่สร้างข้อต่อทางกลที่ป้องกันการรั่วเหล่านี้ การทำความเข้าใจวิธีการทำงานของเครื่องจักร ประเภทใดที่จะเลือก และวิธีการใช้งานอย่างถูกต้อง จะแยกการติดตั้งที่เชื่อถือได้ออกจากความล้มเหลวที่มีค่าใช้จ่ายสูงและเป็นอันตราย

เครื่องจักรเหล่านี้ขาดไม่ได้ในการผลิตและบำรุงรักษาหม้อต้มน้ำแบบท่อดับเพลิง หม้อต้มน้ำแบบท่อน้ำ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน คอนเดนเซอร์ และภาชนะรับแรงดัน ข้อต่อท่อที่รีดอย่างถูกต้องสามารถทนทานต่อการหมุนรอบด้วยความร้อน แรงสั่นสะเทือน และความแตกต่างของแรงดันที่เกิดขึ้นในการทำงานของหม้อไอน้ำอุตสาหกรรม ซึ่งมักจะยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์โดยไม่ต้องม้วนซ้ำ

กระบวนการรีดบรรลุผลลัพธ์สองประการพร้อมกัน: มัน แมวน้ำ ท่อป้องกันของเหลวรั่วซึมและนั่นเอง ล็อคด้วยกลไก ท่อเข้าที่เพื่อต้านแรงดึงที่เกิดจากการขยายตัวทางความร้อนและแรงดันของระบบ

เครื่องรีดท่อทำงานอย่างไร

หลักการทำงานพื้นฐานคือการเสียรูปพลาสติกในแนวรัศมี ตัวขยายท่อจะถูกสอดเข้าไปในปลายท่อ ซึ่งอยู่ภายในรูของแผ่นท่อ ขณะที่แมนเดรลหมุน ลูกกลิ้งเรียวจะเคลื่อนไปบนเทเปอร์ของแมนเดรล และถูกดันออกไปในแนวรัศมี โดยกดผนังท่อเข้ากับรูของแผ่นท่อ ท่อผ่านการเสียรูปพลาสติกในขณะที่แผ่นท่อยังคงรับแรงกดอย่างยืดหยุ่น ทำให้เกิดแรงยึดเกาะที่เหลือจากการอัด — ยิ่งค่าส่วนต่างการขยายตัวทางความร้อนแน่นมากขึ้น ข้อต่อที่ได้ก็จะยิ่งแข็งแรงขึ้น

ส่วนประกอบหลัก

• แมนเดรล เพลาขับแบบเรียวซึ่งดันลูกกลิ้งออกไปด้านนอกขณะเคลื่อนตัวเข้าไปในกรง
• ลูกกลิ้ง ลูกกลิ้งเหล็กชุบแข็ง 3–5 อันที่สัมผัสและทำให้ผนังท่อเสียรูปด้านนอกในแนวรัศมี
• กรง/ตัว วางและวางตำแหน่งลูกกลิ้งตามระยะห่างเชิงมุมรอบแมนเดรลที่แม่นยำ
• ขับเคลื่อนมอเตอร์ มอเตอร์ไฟฟ้าหรือนิวแมติกที่ให้แรงบิดในการหมุนที่ควบคุมไปยังแมนเดรล
• ลิมิตเตอร์แรงบิด กลไกคลัตช์ที่ปลดไดรฟ์ด้วยแรงบิดที่กำหนดไว้ล่วงหน้าเพื่อป้องกันการหมุนเกิน
• ฟีดสกรู ควบคุมการเคลื่อนตัวตามแนวแกนของแมนเดรลเพื่อกำหนดความลึกและความยาวของการกลิ้ง

ประเภทของเครื่องรีดท่อบอยเลอร์

ตลาดเครื่องรีดท่อมีการกำหนดค่าที่แตกต่างกันหลายประการ การเลือกประเภทที่เหมาะสมจะขึ้นอยู่กับขนาดท่อ วัสดุ ข้อจำกัดในการเข้าถึง ปริมาตร และความแม่นยำที่กำหนดโดยรหัสที่เกี่ยวข้อง

การเลือก Tube Expander ที่เหมาะสม

ตัวขยายเครื่องมือเอง — กรงลูกกลิ้งและชุดด้ามจับ — จะต้องเข้าคู่กับข้อกำหนดเฉพาะของท่อและแผ่นท่ออย่างแม่นยำ การใช้เครื่องขยายที่มีขนาดไม่ถูกต้องจะทำให้เกิดการกลิ้งต่ำกว่า (รั่ว) หรือกลิ้งมากเกินไป (ผนังบาง) ตารางต่อไปนี้สรุปเกณฑ์การคัดเลือกที่สำคัญ:

จำนวนลูกกลิ้ง: 3-Roller กับ 5-Roller

เครื่องขยายแบบสามลูกกลิ้งเป็นแบบที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุด — เบากว่า ราคาถูกกว่า และเพียงพอสำหรับขนาดท่อหม้อไอน้ำส่วนใหญ่ การออกแบบลูกกลิ้งห้าลูกกลิ้งกระจายแรงขยายตัวอย่างสม่ำเสมอมากขึ้นรอบๆ เส้นรอบวงของท่อ ช่วยลดการเกิดไข่ในโซนที่ขยาย สำหรับท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่หรือผนังบางในการให้บริการที่สำคัญ แนะนำให้ใช้เครื่องมือแบบ 5 ลูกกลิ้งเป็นอย่างยิ่ง

ขั้นตอนการกลิ้งท่อทีละขั้นตอน

การรีดท่อให้ประสบความสำเร็จนั้นเป็นกระบวนการที่มีระเบียบวินัย การข้ามขั้นตอนการเตรียมการเป็นสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของความล้มเหลวของข้อต่อ ซึ่งจะปรากฏเฉพาะภายใต้การหมุนเวียนของความร้อนหลังจากใช้งานหม้อไอน้ำแล้วเท่านั้น

1. ตรวจสอบและเตรียมรู Tubesheet

   ทำความสะอาดรูแผ่นท่อทั้งหมดด้วยแปรงเจาะและตัวทำละลายเพื่อขจัดตะกรัน ออกซิเดชัน จาระบี และเศษตัดเฉือน ตรวจสอบเส้นผ่านศูนย์กลางรูแต่ละรูด้วยเกจวัดรูที่ปรับเทียบแล้ว และยืนยันว่าอยู่ภายในพิกัดความเผื่อของการวาด รูที่อยู่นอกรูจะต้องทำการรีมก่อนทำการรีด

2. ตรวจสอบและเตรียมปลายท่อ

   ท่อต้องสะอาด กลม และไม่มีตะกรันหรือต้องใช้สารหล่อลื่นในส่วนที่จะขยาย เช็ดท่อ OD ด้วยอะซิโตนหรือ MEK ในบริเวณส่วนขยาย ตรวจสอบการตกไข่ด้วยไมโครมิเตอร์ - ควรคัดแยกท่อที่มีขนาดไม่กลมมากกว่า 0.1 มม. ก่อนการติดตั้ง

3. เลือกและตั้งค่าเครื่องขยายที่ถูกต้อง

   เลือกขนาดส่วนขยายสำหรับการรวม OD ของท่อและความหนาของผนัง ตรวจสอบความยาวในการกลิ้งโดยการตั้งค่าความลึกของตัวหยุดบนแมนเดรล หล่อลื่นลูกกลิ้งและแมนเดรลเทเปอร์ด้วยน้ำมันเครื่องขนาดเบาหรือน้ำมันหล่อลื่นลูกกลิ้ง — ห้ามใช้จาระบีซึ่งจะดึงดูดเศษผง

4. ตั้งค่าแรงบิดคลัตช์

   คำนวณการตั้งค่าแรงบิดที่ต้องการตามวัสดุท่อ ความหนาของผนัง และอัตราส่วนการขยายเป้าหมาย อ้างอิงแผนภูมิแรงบิดของผู้ผลิตหรือใช้สูตร: การลดผนัง % = (T1 – T2) / T1 × 100 รหัสหม้อไอน้ำส่วนใหญ่กำหนดให้ลดผนัง 5–8% ตั้งคลัตช์ให้ต่ำกว่าค่าที่คำนวณได้เล็กน้อย และทดลองหมุนบนชิ้นทดสอบ

5. ใส่เครื่องขยายและเริ่มการกลิ้ง

   ใส่ส่วนขยายที่โหลดเข้าที่ปลายท่อจนกระทั่งกรงอยู่ในตำแหน่งภายในรูเจาะของแผ่นท่อที่ความลึกที่ถูกต้อง ใช้แรงกดตามแนวแกนคงที่กับปลายท่อด้วยมอเตอร์ขับเคลื่อน ปล่อยให้มอเตอร์ทำงานจนกว่าคลัตช์แรงบิดจะหลุด — อย่าออกแรงกดลงเพิ่มเติม

6. ย้อนกลับและแตกตัวขยาย

   กลับการหมุนของมอเตอร์เพื่อดึงแมนเดรลออกจากกรง ดึงตัวขยายออกจากท่อ ตรวจสอบโซนที่รีดด้วยสายตาเพื่อดูความสม่ำเสมอ — ท่อที่รีดอย่างถูกต้องจะแสดงพื้นผิวเรียบและสว่างโดยไม่มีรอยลูกกลิ้ง การสะท้าน หรือการเปลี่ยนขั้น

7. วัดและตรวจสอบการขยายตัว

   ใช้ไมโครมิเตอร์ภายในหรือเกจวัดความหนาของผนังท่อที่ปรับเทียบแล้วเพื่อตรวจสอบการลดขนาดผนังสำเร็จ บันทึกการวัด เปรียบเทียบกับข้อกำหนดที่ต้องการ ปฏิเสธและประเมินข้อต่อที่อยู่นอกเกณฑ์ความคลาดเคลื่อนก่อนดำเนินการทดสอบอุทกสถิต

8. Bell-Mouth หรือ Flare ปลายท่อ (ถ้าจำเป็น)

   รหัสหม้อไอน้ำและมาตรฐานการออกแบบจำนวนมากกำหนดให้ปลายท่อต้องมีหน้าแปลน (ปากระฆัง) เลยหน้าท่อเล็กน้อยหลังจากรีด ซึ่งเพิ่มความต้านทานเชิงกลในการดึงออก และทำได้โดยใช้เครื่องมือปากระฆังที่แยกจากกันหรือชุดประกอบบานเกล็ดบนส่วนขยายเดียวกัน

วัสดุท่อและลักษณะการกลิ้ง

โลหะผสมของท่อที่แตกต่างกันตอบสนองต่อกระบวนการรีดต่างกัน ตัวแปรสำคัญคือกำลังรับผลผลิตของวัสดุและอัตราการแข็งตัวของชิ้นงาน โลหะผสมที่มีความแข็งแรงสูงกว่าหรือแข็งตัวเร็วต้องใช้การตั้งค่าแรงบิดที่สูงขึ้น และการควบคุมอัตราส่วนการขยายตัวอย่างระมัดระวังมากขึ้น เพื่อหลีกเลี่ยงการกลิ้งต่ำหรือเกิน

ข้อผิดพลาดทั่วไปและวิธีหลีกเลี่ยง

ความล้มเหลวในการกลิ้งท่อสามารถคาดเดาได้และหลีกเลี่ยงได้เป็นส่วนใหญ่ ต่อไปนี้เป็นปัญหาที่พบบ่อยที่สุดในการดำเนินการรีดท่อหม้อไอน้ำ พร้อมด้วยสาเหตุที่แท้จริงและมาตรการป้องกัน

• รอยรั่วหลังการทดสอบอุทกสถิต: มักเกิดจากการกลิ้งต่ำกว่าปกติ (ผนังลดลงไม่เพียงพอ) หรือรูแผ่นท่อสกปรก เพิ่มแรงบิด 5% ตรวจสอบให้แน่ใจว่ารูสะอาด และตรวจสอบว่าส่วนขยายมีขนาดถูกต้องสำหรับชุดท่อ/รู
• โซนรีดแสดงเครื่องหมายพูดพล่อย: เกิดจากลูกกลิ้งสึกหรือเป็นหลุม การหล่อลื่นไม่เพียงพอ หรือความพอดีระหว่างลูกกลิ้งกับแมนเดรลไม่ถูกต้อง เปลี่ยนลูกกลิ้งทันที — รอยสะท้านจะสร้างตัวรับความเครียดที่ทำให้เกิดรอยแตกเมื่อยล้าภายใต้วงจรความร้อน
• ผนังท่อบางเกินไป (โอเวอร์กลิ้ง): การตั้งค่าแรงบิดสูงเกินไป หรือผู้ปฏิบัติงานยังคงกลิ้งต่อไปหลังจากคลายคลัตช์แล้ว ข้อต่อจะต้องถูกประณามและเปลี่ยนท่อ - ท่อที่บางไม่สามารถคืนสภาพได้โดยการกลิ้งซ้ำ
• การเสียรูปของ Tubesheet ระหว่างรูที่อยู่ติดกัน: ความลึกของการกลิ้งเกินด้านหลังของแผ่นท่อ ตั้งค่าความลึกของตัวหยุดบนแมนเดรลก่อนเริ่มงานเสมอ และตรวจสอบด้วยเกจวัดความลึก
• ปลายท่อแตกที่ปากระฆัง: วัสดุท่อผ่านการชุบแข็งก่อนบานเกล็ด หรือรัศมีเครื่องมือบานเกล็ดแหลมเกินไป ท่ออบอ่อนจะสิ้นสุดก่อนวูบวาบเมื่อทำงานกับโลหะผสมที่มีการชุบแข็งในงาน เช่น สเตนเลสออสเทนนิติก
• การอ่านค่าแรงบิดที่ไม่สอดคล้องกันระหว่างข้อต่อ: ความแปรผันของเส้นผ่านศูนย์กลางรูของแผ่นท่อ ความทนทานต่อ OD ของท่อ หรือการสึกหรอของลูกกลิ้ง วัดทุกๆ หลุมที่ 10 ด้วยเกจวัดรู และเปลี่ยนลูกกลิ้งทุกๆ 200–300 ข้อต่อในงานการผลิต
• ท่อถูกดึงออกระหว่างการปั่นจักรยานด้วยความร้อน: ประเภทส่วนขยายที่ไม่ถูกต้องสำหรับการใช้งาน — ข้อต่ออาศัยการเสียดสีเพียงอย่างเดียวโดยไม่มีการล็อคปากระฆังหรือร่องที่เพียงพอ ทบทวนการออกแบบร่วมและข้อกำหนดรหัสที่เกี่ยวข้อง

การบำรุงรักษาอุปกรณ์รีดท่อ

เครื่องรีดและเครื่องมือขยายเป็นเครื่องมือที่มีความแม่นยำ การบำรุงรักษาโดยประมาทส่งผลให้ข้อต่อไม่สอดคล้องกันโดยตรง ตารางการบำรุงรักษาแบบมีโครงสร้างไม่ใช่ทางเลือกสำหรับงานภาชนะรับความดันที่ควบคุมด้วยรหัส

การจัดเก็บและการจัดการลูกกลิ้ง

เก็บชุดลูกกลิ้งในกล่องบุนวมที่มีป้ายกำกับ — อย่าให้หลุดออกจากกล่องเครื่องมือ แม้แต่ความเสียหายที่พื้นผิวด้วยกล้องจุลทรรศน์จากการกระแทกก็ยังถ่ายโอนไปยังพื้นผิวท่อและลดคุณภาพของข้อต่อ เก็บลูกกลิ้งและแมนเดรลให้เป็นชุดที่เข้าคู่กัน การผสมส่วนประกอบจากสภาวะการสึกหรอที่แตกต่างกันทำให้เกิดผลลัพธ์การขยายตัวที่คาดเดาไม่ได้

รหัสและมาตรฐานที่ใช้บังคับ

การรีดท่อของหม้อไอน้ำอยู่ภายใต้มาตรฐานระดับชาติและนานาชาติหลายมาตรฐานที่ทับซ้อนกัน ขึ้นอยู่กับเขตอำนาจศาลและการใช้งาน ผู้ผลิตและผู้รับเหมาบำรุงรักษาจะต้องระบุรหัสที่เกี่ยวข้องก่อนที่จะกำหนดขั้นตอนการกลิ้ง

• รหัสหม้อไอน้ำและภาชนะรับความดัน ASME (BPVC) ส่วนที่ 1: ควบคุมหม้อต้มพลังงานในอเมริกาเหนือ กำหนดประเภทของข้อต่อที่ยอมรับได้ ข้อกำหนดในการขยาย และเกณฑ์การตรวจสอบสำหรับข้อต่อระหว่างท่อถึงท่อ
• ASME BPVC มาตรา VIII ส่วนที่ 1: ครอบคลุมภาชนะรับแรงดันและเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ไม่มีการเผา ภาคผนวก A รายละเอียดข้อกำหนดการออกแบบและการทดสอบข้อต่อท่อแบบขยาย
• มาตรฐาน TEMA (สมาคมผู้ผลิตเครื่องแลกเปลี่ยนท่อ): ข้อมูลอ้างอิงหลักสำหรับระยะห่างระหว่างแผ่นท่อถึงแผ่นท่อแลกเปลี่ยนความร้อนและความคลาดเคลื่อนในการขยายตัวในสามประเภท (R, C และ B)
• EN 13445 (มาตรฐานภาชนะรับแรงดันแบบไม่ใช้เชื้อเพลิงของยุโรป): รหัสยุโรปเทียบเท่ากับ ASME VIII จัดทำกฎการออกแบบข้อต่อขยายและข้อกำหนดในการตรวจสอบ
• BS EN 12952 (หม้อต้มน้ำแบบท่อ): มาตรฐานสหราชอาณาจักรและยุโรปสำหรับการก่อสร้างหม้อต้มน้ำแบบท่อน้ำ รวมถึงข้อกำหนดด้านข้อต่อท่อ
• AWS D1.1 / EN ISO 15614: ในขณะที่มาตรฐานการเชื่อมโดยพื้นฐานแล้ว สิ่งเหล่านี้มักถูกอ้างอิงร่วมกับการรีดท่อสำหรับข้อต่อเชื่อมและขยาย