Kỹ thuật xử lý ren cho ống thép là gì?

Công nghệ gia công ren ống thép đề cập đến quá trình gia công một mẫu răng, bước răng và độ côn nhất định vào đầu ống thép thông qua việc cắt hoặc biến dạng dẻo (để tạo ren). Điều này cho phép kết nối có thể tháo rời của ống thép với các thành phần đường ống khác (chẳng hạn như van, phụ kiện đường ống và giao diện thiết bị). Cốt lõi của công nghệ này nằm ở việc kiểm soát chính xác các thông số hình học của ren (như góc răng, bước răng, đường kính trung bình và độ côn), đảm bảo độ kín, độ bền và độ tin cậy của kết nối.

1. Phương pháp xử lý chính

• Gia công cắt: Phương pháp được sử dụng phổ biến nhất là sử dụng máy tiện ren (điện hoặc bằng tay) để điều khiển khuôn quay, sau đó cắt đầu ống thép để tạo thành ren. Phương pháp này phù hợp với hầu hết các loại vật liệu ống thép (như thép carbon, thép không gỉ, ống mạ kẽm).
• Biến dạng dẻo:Phần cuối của ống thép được ép đùn bằng máy ren hoặc máy cán để kim loại chảy dẻo và tạo thành ren. Phương pháp này phù hợp với các vật liệu có độ dẻo tốt (chẳng hạn như thép-cacbon thấp), có hiệu suất cao và độ bền ren cao. Tuy nhiên, nó đòi hỏi tiêu chuẩn thiết bị tương đối cao.

2. Các tham số quy trình chính

• Hồ sơ chủ đề:Nó được chia thành 55 độ (luồng Whitworth của Anh, chẳng hạn như dòng G và R), 60 độ (luồng Thống nhất của Mỹ, chẳng hạn như dòng NPT) và 60 độ (chẳng hạn như dòng M). Trong số đó, ren ống chủ yếu sử dụng tiết diện 55 độ hoặc 60 độ.
• Cao độ và số lượng răng:Cao độ là khoảng cách giữa các điểm tương ứng trên đường kính bước răng của hai răng liền kề. Nó thường được biểu thị bằng số răng trên mỗi inch (TPI) (ví dụ: ren NPT 1/2" có 11 răng trên mỗi inch và bước răng khoảng 2,309mm). 
• Tỷ lệ hình nón: Các ren ống bịt kín (chẳng hạn như dòng NPT, R) thường có tỷ lệ hình nón là 1:16 (nghĩa là đường kính thay đổi 1mm cho mỗi 16mm chiều dài) và đạt được độ kín thông qua tỷ lệ hình nón này.
• Tần số xử lý:Nó được xác định dựa trên đường kính ống. Đối với các ống có đường kính-nhỏ (DN15-DN32), chúng được xử lý hai lần; đối với các ống có đường kính-trung bình (DN40-DN50), chúng được xử lý ba lần; đối với các ống có đường kính lớn (DN70 trở lên), chúng được xử lý ba đến bốn lần để đảm bảo đường ren hoàn chỉnh và bề mặt nhẵn.

3. Kiểm tra và kiểm soát chất lượng
Kiểm tra thước đo ren: Sử dụng thước đo bước ren (GO) và thước đo không trượt (NO GO) để đo đường kính bước ren và bước ren của ren. Thước đo đường đi phải được lắp vào hoàn toàn và thước đo đường đi không được lắp quá 2 lượt.

• Chất lượng bề mặt:Các sợi chỉ không được có dây bị đứt, dây lộn xộn và có gờ. Độ nhám bề mặt phải đáp ứng các yêu cầu (ví dụ: Ra Nhỏ hơn hoặc bằng 3,2 μm).
• Dung sai góc côn và đường kính bước:Độ lệch góc hình nón của ren bịt kín phải nhỏ hơn hoặc bằng 0,05mm/m và dung sai đường kính bước phải được kiểm soát trong phạm vi cực kỳ hẹp (ví dụ: dung sai đường kính bước của độ chính xác cấp 1 là 0,01mm).

Kết nối ren của ống thép là phương pháp kết nối có thể tháo rời được sử dụng phổ biến nhất trong hệ thống đường ống. Ý nghĩa của nó chủ yếu nằm ở các khía cạnh sau:

1. Độ tin cậy của niêm phong
Bằng cách sử dụng độ côn của ren (chẳng hạn như độ côn 1:16 của NPT) hoặc vật liệu bịt kín (như băng keo, sợi gai dầu), nó có thể ngăn chặn rò rỉ môi trường một cách hiệu quả. Nó phù hợp cho việc vận chuyển môi trường có áp suất cao, nhiệt độ cao và có tính ăn mòn (chẳng hạn như dầu mỏ, khí tự nhiên, nguyên liệu hóa học).

2. Cường độ kết nối
Kết nối ren truyền tải trọng thông qua khớp răng, có độ bền kéo và xoắn cao, có thể đáp ứng được áp suất làm việc của hệ thống đường ống (ví dụ vỏ dầu có thể chịu được tải trọng kéo hàng chục nghìn tấn).

3. Dễ lắp đặt và bảo trì
Các kết nối ren không cần hàn và quá trình lắp đặt diễn ra nhanh chóng, thuận tiện cho việc-xây dựng tại chỗ. Đồng thời, tính năng tháo rời tạo điều kiện thuận lợi cho việc bảo trì, thay thế, cải tạo đường ống, từ đó giảm chi phí bảo trì.

4. Khả năng ứng dụng rộng rãi
Thích hợp cho các vật liệu ống thép khác nhau (thép carbon, thép không gỉ, ống mạ kẽm), đường kính ống (DN15-DN100 trở lên) và điều kiện làm việc (nước, khí đốt, dầu, môi trường hóa học), đây là phương pháp kết nối tiêu chuẩn trong các lĩnh vực xây dựng, máy móc, dầu khí và công nghiệp hóa chất.

Các tiêu chuẩn quốc tế về xử lý ren ống thép chủ yếu được xây dựng bởi các tổ chức như Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO), Viện Dầu khí Hoa Kỳ (API) và Ủy ban Quản lý Tiêu chuẩn Quốc gia Trung Quốc (GB). Sau đây là các tiêu chuẩn cốt lõi:

1. Tiêu chuẩn ISO (được quốc tế công nhận)

• ISO 7-1:1994 "Niêm phong ren ống - Phần 1: Kích thước, dung sai và ký hiệu": Chỉ định kích thước, dung sai và đánh dấu cho ren ống bịt kín 55 độ, bao gồm "khớp ren dạng cột/hình nón" cho ren trong hình trụ (Rp) và ren ngoài hình nón (R1), và "khớp hình nón/hình nón" cho ren trong hình nón (Rc) và ren ngoài hình nón (R2).
• ISO 228-1:2000 "Ren-Ren ống làm kín không có ren - Phần 1: Kích thước, dung sai và ký hiệu": Tiêu chuẩn này quy định kích thước, dung sai và ký hiệu cho ren ống làm kín 55 độ không-(dòng G), có thể áp dụng cho các ứng dụng-áp suất thấp, không{6}}bịt kín (chẳng hạn như đường ống dẫn nước và khí đốt).

2. Tiêu chuẩn API (Dành riêng cho ngành dầu khí)

• Thông số API 5B"Xử lý, đo lường và kiểm tra ren cho ống, ống và thép đường ống": Một tiêu chuẩn có thẩm quyền trong ngành dầu khí, nó quy định các yêu cầu xử lý, đo lường và kiểm tra đối với ren của vật liệu ống dầu khí (ống, ống dẫn, thép đường ống), bao gồm các thông số hình học và dung sai cho các ren đặc biệt như ren tròn (STC) và ren hình thang lệch (BTC).
• API RP 5A5/ISO 15463:2003"-Kiểm tra tại chỗ đối với vỏ ống mới, xi lanh dầu và đầu-Ống khoan được kết nối": Nó bổ sung cho-các yêu cầu kiểm tra tại chỗ của API 5B, đảm bảo chất lượng của ren trước khi lắp đặt tại-tại chỗ.

3. Tiêu chuẩn GB (tương đương được áp dụng ở Trung Quốc)

• GB/T 7306.1-2000"Ren ống bịt kín 55 độ - Phần 1: Ren trong hình trụ và Ren ngoài hình nón": Tiêu chuẩn này áp dụng tương đương ISO 7-1:1994 và chỉ định kích thước, dung sai và dấu hiệu của ren ống bịt kín 55 độ "khớp hình trụ/hình côn".
• GB/T 7306.2-2000"Ren ống bịt kín 55 độ - Phần 2: Ren trong hình nón và Ren ngoài hình côn": Tiêu chuẩn này áp dụng tương đương ISO 7-1:1999 và chỉ định ren ống bịt kín 55 độ với "khớp hình nón/hình nón".
• GB/T 12716-2011"Ren ống hình nón 60 độ": Thông qua ASME B1.20.2M:2006 làm cơ sở cho việc sửa đổi. Nó quy định kích thước, dung sai và ký hiệu của ren ống hình nón 60 độ (sê-ri NPT) và có thể áp dụng cho ren ống bịt kín tiêu chuẩn của Mỹ.

Sự khác biệt trong kỹ thuật xử lý ren giữa các hệ thống tiêu chuẩn khác nhau chủ yếu nằm ở các khía cạnh như góc biên dạng răng, độ côn, phương pháp ghép nối và các tình huống áp dụng. Dưới đây là những khác biệt cốt lõi:

1. Sự khác biệt về góc nghiêng của răng

• Đế quốc (ISO 7-1, GB/T 7306):Có góc ren 55 độ, bắt nguồn từ ren Whitworth hoàng gia, phù hợp với các khu vực như Châu Âu và Châu Á.
• Số liệu (API 5B, GB/T 12716):Có góc ren 60 độ, bắt nguồn từ ren tiêu chuẩn hệ mét, phù hợp với-các khu vực sản xuất dầu như Bắc Mỹ và Trung Đông.

2. Chênh lệch góc hình nón

• Ren ống kín Imperial (ISO 7-1, GB/T 7306): Độ côn của ren ngoài hình nón (R1, R2) là 1:16 (đường kính thay đổi 1mm cho mỗi chiều dài 16mm), đạt được độ kín xuyên qua phần côn.
• Ren ống kín theo hệ mét (API 5B, GB/T 12716): Độ côn của ren ống hình nón (NPT) cũng là 1:16, nhưng biên dạng ren dốc hơn (60 độ so với 55 độ) và phù hợp với mức áp suất cao hơn (ví dụ: áp suất làm việc của vỏ dầu có thể đạt tới vài nghìn pound trên mỗi inch vuông).

3. Sự khác biệt trong phương thức hợp tác

• Chủ đề ống niêm phong Imperial:Chúng được chia thành "khớp với cột/hình nón" (ren trong hình trụ Rp và ren ngoài hình côn R1) và "khớp hình nón/hình nón" (ren trong hình nón Rc và ren ngoài hình nón R2). Trong số đó, “phù hợp cột/hình nón” là phương pháp bịt kín được sử dụng phổ biến nhất.
• Ren ống kín theo hệ mét:Chỉ sử dụng "cone/cone fit" (ren trong hình nón và ren ngoài hình nón), đạt được độ kín thông qua độ côn của ren mà không cần thêm vật liệu bịt kín (chẳng hạn như băng keo).

4. Sự khác biệt trong các kịch bản áp dụng

• ISO 7-1, GB/T 7306:Áp dụng cho các đường ống dân dụng và công nghiệp có nhiệt độ-áp suất thấp,-bình thường (chẳng hạn như đường ống dẫn nước, khí đốt, điều hòa không khí), cũng như một số đường ống hóa học. 
• API 5B:Được thiết kế đặc biệt cho các đường ống ngầm trong ngành dầu khí (như vỏ và ống dẫn), những đường ống này phải chịu áp suất cực cao (lên đến hơn 1000 bar), nhiệt độ và sự ăn mòn (như hydro sunfua và carbon dioxide). Độ bền và hiệu suất bịt kín của các sợi trong các ống này cao hơn nhiều so với các ống thông thường.

5. Sự khác biệt về tiêu chuẩn tương đương

• GB/T 7306.1-2000là sự áp dụng tương đương của ISO 7-1:1994 (nội dung kỹ thuật hoàn toàn giống nhau, chỉ có sửa đổi về mặt biên tập), tạo điều kiện cho sản phẩm Trung Quốc thâm nhập thị trường quốc tế. 
• GB/T 12716-2011 và ASME B1.20.2M:2006: Được áp dụng các sửa đổi (giữ lại các công nghệ đặc trưng của Trung Quốc, chẳng hạn như các phương pháp thử nghiệm đơn giản dành cho-sản xuất trong nước quy mô nhỏ), thích ứng tốt hơn với các đặc tính vật liệu của Trung Quốc (chẳng hạn như độ dẻo của thép-cacbon thấp).

Công nghệ gia công ren ống thép là công nghệ cốt lõi để kết nối hệ thống đường ống. Chất lượng của nó ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất bịt kín, độ bền và độ tin cậy của hệ thống. Các tiêu chuẩn quốc tế (chẳng hạn như ISO 7-1, API 5B, GB/T 7306) cung cấp các thông số kỹ thuật thống nhất để xử lý luồng. Sự khác biệt giữa các tiêu chuẩn khác nhau chủ yếu nằm ở góc biên dạng ren, độ côn, phương pháp khớp và các tình huống áp dụng. Trong các ứng dụng thực tế, nên chọn loại và tiêu chuẩn ren thích hợp dựa trên các điều kiện làm việc (áp suất, nhiệt độ, môi trường) để đảm bảo an toàn và tiết kiệm cho kết nối.