Sự khác biệt về thành phần và hiệu suất giữa ống thép chịu mài mòn và ống thép thông thường là gì?

Định nghĩa cơ bản và so sánh cách sử dụng
Ống thép thông thường dùng để chỉ ống làm bằng thép cacbon hoặc thép hợp kim thấp thông qua quá trình cán nóng hoặc cán nguội, chủ yếu được sử dụng để vận chuyển nước, khí đốt, dầu hoặc làm bộ phận kết cấu. Ống thép chịu mài mòn được thiết kế cho điều kiện mài mòn cao dựa trên ống thép thông thường. Nó thường có khả năng chống mài mòn cao thông qua thành phần hợp kim đặc biệt, xử lý bề mặt hoặc cấu trúc composite. Nó phù hợp để vận chuyển vật liệu mài mòn trong khai thác mỏ, luyện kim, điện, xi măng và các ngành công nghiệp khác.

Sự khác biệt về thành phần
Thành phần của ống thép thông thường tương đối đơn giản, chủ yếu dựa trên sắt, hàm lượng carbon thường từ 0,1% đến 0,3%, đôi khi một lượng nhỏ mangan, silicon và các nguyên tố khác được thêm vào để tăng cường tính chất cơ học. Ống thép chịu mài mòn thường chứa nhiều nguyên tố hợp kim hơn, chẳng hạn như tỷ lệ mangan, crom, molypden, niken, v.v. cao hơn. Những nguyên tố này cải thiện khả năng chống mài mòn bằng cách hình thành các pha cứng và cải thiện cơ cấu tổ chức của thép. Ví dụ, hàm lượng mangan trong ống chịu mài mòn bằng thép mangan cao có thể đạt hơn 11%, điều này có lợi cho việc hình thành một cấu trúc có cả độ bền và độ cứng; trong khi một số ống bọc chống mài mòn cải thiện độ cứng bề mặt và khả năng chống mài mòn bằng cách hàn một lớp hàn có hàm lượng carbon cao và bột hợp kim cứng.

Sự khác biệt về cấu trúc vi mô
Ống thép thông thường thường có cấu trúc ferit và ngọc trai, có độ cứng vừa phải, độ dẻo và dai tốt, đáp ứng yêu cầu về cường độ của các ứng dụng công nghiệp nói chung. Cấu trúc bên trong của ống thép chịu mài mòn tương đối phức tạp. Ví dụ, thép mangan cao sẽ tạo thành cấu trúc đôi mịn sau khi gia công nguội, giúp tăng cường khả năng chống mài mòn; lớp hợp kim có độ cứng cao (như cacbua và nitrit) được hình thành trên bề mặt ống chống mài mòn ốp giúp cải thiện đáng kể khả năng chống mài mòn, trong khi ma trận duy trì độ dẻo dai nhất định để ngăn ngừa nứt giòn. Ngoài ra, một số ống thép chịu mài mòn sử dụng cấu trúc hỗn hợp lưỡng kim, với ống thép có độ bền tốt bên trong và lớp hợp kim có độ cứng cao trên bề mặt, kết hợp các ưu điểm của cả hai.

So sánh tính chất cơ học
Độ bền kéo, cường độ năng suất và độ giãn dài của ống thép thông thường đáp ứng các yêu cầu ứng dụng kết cấu và vận chuyển chung. Độ cứng thường nằm trong khoảng 150 ~ 200HBW, dễ gia công, hàn và tạo hình. Ống thép chịu mài mòn đã cải thiện đáng kể độ cứng và khả năng chống mài mòn. Độ cứng bề mặt có thể đạt tới 400HBW hoặc thậm chí cao hơn, khả năng chống va đập cũng được thiết kế đặc biệt để thích ứng với các điều kiện mài mòn do va đập. Về độ bền, ống thép chịu mài mòn chủ yếu sử dụng công nghệ xử lý nhiệt hoặc xử lý nguội đặc biệt để đảm bảo vẫn có đủ khả năng chống nứt trong khi có độ cứng cao để ngăn ngừa các mối nguy hiểm an toàn do gãy giòn.

Sự khác biệt về khả năng chống mài mòn
Ưu điểm chính của ống thép chịu mài mòn nằm ở khả năng chống mài mòn của bề mặt hoặc vật liệu tổng thể của chúng. Khi các ống thép thông thường vận chuyển các chất có tính mài mòn cao như cát và xỉ, thành ống dễ bị mỏng nhanh chóng, rút ​​ngắn tuổi thọ sử dụng. Ống thép chịu mài mòn có thể chống mài mòn cơ học, mài mòn do va đập và ăn mòn một cách hiệu quả bằng cách tăng cường thành phần vật liệu hoặc thiết kế kết cấu composite, có thể kéo dài tuổi thọ của đường ống và giảm tần suất bảo trì và thay thế. Đặc biệt trong điều kiện có lượng hạt rắn cao, ống thép chịu mài mòn thể hiện độ bền cao.

So sánh khả năng chống ăn mòn
Ống thép thông thường thường không có thiết kế chống ăn mòn đặc biệt và dễ bị ảnh hưởng bởi các chất ăn mòn như độ ẩm, axit và kiềm trong môi trường. Chúng cần được bảo vệ bằng các biện pháp bảo vệ bên ngoài như lớp phủ và lớp lót. Ống thép chống mài mòn sử dụng các thành phần hợp kim để cải thiện khả năng chống ăn mòn của thân ống. Ví dụ, thêm các nguyên tố như crom và niken có thể cải thiện khả năng chống oxy hóa và chống ăn mòn; trong khi một số ống chịu mài mòn bằng composite gốm đạt được chức năng kép là chống mài mòn và chống ăn mòn thông qua vật liệu composite. Nhưng nhìn chung, mục tiêu thiết kế chính của ống thép chịu mài mòn vẫn là khả năng chống mài mòn, khả năng chống ăn mòn cần được lựa chọn theo vật liệu cụ thể và điều kiện ứng dụng.

Sự khác biệt trong quy trình sản xuất
Ống thép thông thường hầu hết được sản xuất theo quy trình truyền thống như cán nóng, cán nguội và hàn. Quá trình này tương đối trưởng thành và chi phí thấp. Ống thép chịu mài mòn có thể sử dụng nhiều quy trình đặc biệt, chẳng hạn như tạo hình kéo nguội bằng thép mangan cao, quy trình đúc ly tâm để tạo ra lớp hợp kim có độ cứng cao, quy trình xử lý bề mặt để tạo thành lớp hàn chống mài mòn trên bề mặt thành ống hoặc công nghệ ống composite lưỡng kim để kết hợp lớp hợp kim chống mài mòn với ma trận cứng. Các quy trình này phức tạp và có yêu cầu cao về thiết bị, công nghệ nên chu trình sản xuất và chi phí cũng tăng theo.

Sự khác biệt trong các kịch bản ứng dụng
Ống thép thông thường được sử dụng rộng rãi trong đường ống vận chuyển chung, hỗ trợ kết cấu, bộ phận cơ khí và các lĩnh vực khác, phù hợp với môi trường có độ mài mòn trung bình thấp. Ống thép chịu mài mòn được thiết kế cho các điều kiện làm việc khắc nghiệt với độ mài mòn cao và va đập cao, chẳng hạn như vận chuyển cát và sỏi, đường ống tro nhà máy điện, vận chuyển bùn luyện kim, hệ thống vận chuyển xi măng, v.v. Việc lựa chọn ống thép chịu mài mòn có thể kéo dài chu kỳ vận hành thiết bị một cách hiệu quả và giảm tổn thất do thời gian ngừng hoạt động và chi phí bảo trì do tần suất thay thế đường ống gây ra.

Cân nhắc kinh tế
Ống thép thông thường tương đối rẻ do quy trình sản xuất đơn giản và chi phí nguyên liệu thô thấp, phù hợp cho những trường hợp không cần khả năng chống mài mòn. Ống thép chịu mài mòn đã làm tăng đáng kể chi phí sản xuất và đơn giá cao hơn do bổ sung các thành phần hợp kim và sử dụng các quy trình đặc biệt. Tuy nhiên, từ góc độ tuổi thọ sử dụng tổng thể và chi phí bảo trì, ống thép chịu mài mòn có lợi ích kinh tế tốt hơn trong môi trường có độ mài mòn cao, có thể giảm thời gian ngừng hoạt động và lãng phí vật liệu do thay thế thường xuyên.