ท่อเหล็ก (Steel Pipe) คือผลิตภัณฑ์เหล็กรูปทรงกระบอกกลวงที่ใช้สำหรับการลำเลียงของไหล เช่น ของเหลว ก๊าซ และไอน้ำ รวมถึงใช้ในงานโครงสร้างที่ต้องการความแข็งแรง โดยคุณสมบัติสำคัญที่ต้องพิจารณา ได้แก่ คุณสมบัติเชิงกล (Mechanical Properties) ความสามารถในการรับแรงดัน (Pressure Rating) และความสามารถในการรับแรงภายนอก เช่น แรงกระแทก แรงดัด และแรงบิด

ในงานวิศวกรรมระบบท่อ ท่อเหล็กไม่ได้ทำหน้าที่เพียงเป็นท่อส่ง (Pipeline) แต่เป็นส่วนสำคัญของระบบที่เกี่ยวข้องกับความปลอดภัยโดยตรง เช่น ระบบลมอัด (Compressed Air System) ระบบไอน้ำ (Steam System) และระบบท่อในโรงงานอุตสาหกรรม

หนึ่งในวัสดุที่นิยมใช้งานคือ ท่อเหล็กคาร์บอน (Carbon Steel Pipe) ซึ่งถูกใช้อย่างแพร่หลายในทั้งงานระบบท่อและงานโครงสร้าง เนื่องจากมีความแข็งแรงสูง ต้นทุนเหมาะสม และติดตั้งได้ง่าย

ท่อ Steel Pipe และ Steel Tube ในงานวิศวกรรม

แม้คำว่า Pipe และ Tube มักถูกใช้เรียกแทนท่อเหมือนกันในภาษาทั่วไป แต่ในงานวิศวกรรมมีความแตกต่างที่ควรเข้าใจ โดยมีความแตกต่างหลักอยู่ที่วิธีการกำหนดขนาดดังนี้

• Pipe มักใช้ในงานระบบลำเลียงของไหล เช่น น้ำ ก๊าซ ไอน้ำ และอ้างอิงตาม Nominal Pipe Size (NPS) และ Schedule
• Tube ใช้ในงานโครงสร้าง เครื่องจักร หรือชิ้นส่วนที่ต้องการความแม่นยำของขนาด และอ้างอิงตาม OD (Outer Diameter) และ Wall thickness โดยตรง

ข้อมูลทางเทคนิคเกี่ยวกับท่อเหล็กที่มีผลต่อความสามารถในการรับแรงดัน ความแข็งแรง และน้ำหนักรวมของโครงสร้าง 3 ปัจจัย ได้แก่

• OD (Outer Diameter) เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก
• ID (Inner Diameter) เส้นผ่านศูนย์กลางภายใน
• Wall thickness ความหนาผนังท่อ

วัสดุที่ใช้ผลิตท่อเหล็กในงานอุตสาหกรรม

1. เหล็กกล้าคาร์บอน (Carbon Steel)

เป็นวัสดุที่ใช้มากที่สุดในงานระบบท่ออุตสาหกรรม เนื่องจากมีความสมดุลระหว่างความแข็งแรง ราคา และความสามารถในการผลิต

คุณสมบัติเด่น

• รับแรงดึง (Tensile strength) ได้ดี
• มีค่า Yield strength เหมาะกับงานโครงสร้างY
• เชื่อมและขึ้นรูปง่าย
• มีความเหนียว Ductility ดี ไม่เปราะแตกง่าย
• รองรับมาตรฐานอุตสาหกรรม เช่น ASTM A53 และ มอก. 107

2. สแตนเลส (Stainless Steel)

เป็นวัสดุที่เหมาะกับงานที่ต้องการความทนทานต่อการกัดกร่อนสูง โดยเฉพาะในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้น สารเคมี หรือข้อกำหนดด้านสุขอนามัย เช่น อุตสาหกรรมอาหาร เครื่องดื่ม และยา

คุณสมบัติเด่น

• ทนการกัดกร่อนจาก Chromium oxide layer
• พื้นผิวเรียบ ทำความสะอาดง่าย
• ทนต่ออุณหภูมิและสารเคมีได้ดี
• รองรับมาตรฐานอุตสาหกรรมด้านสุขอนามัยและงานแรงดัน

3. เหล็กผสม (Alloy Steel)

เป็นวัสดุที่พัฒนาเพิ่มเติมจากเหล็กกล้าคาร์บอน โดยเติมธาตุผสม เช่น โครเมียม โมลิบดีนัม หรือแมงกานีส เหมาะกับงานที่มีอุณหภูมิและแรงดันสูง เช่น ระบบไอน้ำแรงดันสูง ระบบหม้อไอน้ำ และงานในโรงไฟฟ้าหรืออุตสาหกรรมปิโตรเคมี

คุณสมบัติเด่น

• ทนต่ออุณหภูมิสูงได้ดีกว่า Carbon Steel
• Pressure rating สูง
• เหมาะกับระบบที่ต้องการความปลอดภัยระดับสูง

ประเภทของท่อเหล็กตามกระบวนการผลิต

ในงานวิศวกรรมอุตสาหกรรม การแบ่งประเภทของ ท่อเหล็ก (Steel Pipe) ตามกระบวนการผลิตมีผลโดยตรงต่อ

• ความแข็งแรงเชิงกล (Mechanical Strength)
• ความสามารถในการรับแรงดัน (Pressure Rating)
• ความสม่ำเสมอของโครงสร้างโลหะ
• ต้นทุนโครงการ

โดยทั่วไปแบ่งออกเป็น 2 ประเภทหลัก ได้แก่ ท่อเชื่อม (ERW) และ ท่อไร้ตะเข็บ (Seamless)

ท่อเชื่อม (ERW – Electric Resistance Welding Steel Pipe)

กระบวนการผลิตท่อเชื่อม

ท่อเชื่อม ERW ผลิตจากแผ่นเหล็กม้วน หรือ Steel Coil ซึ่งถูกคลี่และขึ้นรูปให้เป็นทรงกระบอก จากนั้นเชื่อมแนวยาวด้วยกระแสไฟฟ้าความถี่สูง High Frequency Welding ความร้อนที่เกิดขึ้นจะทำให้ขอบเหล็กหลอมประสานกันโดยไม่ต้องใช้ลวดเชื่อมเพิ่มเติม หลังการเชื่อม ท่อจะผ่านกระบวนการรีดปรับขนาดให้ได้ค่า OD ตามที่กำหนด และตรวจสอบคุณภาพแนวเชื่อมด้วยการทดสอบแบบ NDT  เช่น Ultrasonic Testing หรือ Hydrostatic Test เพื่อให้มั่นใจว่าสามารถรองรับแรงดันตามมาตรฐานอุตสาหกรรมได้

การใช้งานที่เหมาะสม

• งานโครงสร้าง เช่น เสา โครงถัก และเฟรมอาคาร
• งานระบบท่อแรงดันปานกลาง
• ระบบน้ำและระบบลมอัด
• งานทั่วไปภายในโรงงานอุตสาหกรรม

ข้อดี

• ราคาต่ำกว่า Seamless
• ผลิตได้รวดเร็วและมีขนาดหลากหลาย
• เหมาะกับงานโครงสร้างและระบบทั่วไป

ข้อจำกัด

• แนวเชื่อมอาจเป็นจุดวิกฤตในงานแรงดันสูงมาก
• ไม่เหมาะกับงานอุณหภูมิและแรงดันสูงพิเศษ

ในงานระบบทั่วไป ท่อเหล็กดำ Black steel pipe มักเป็นท่อเชื่อม ERW ที่ผลิตตามมาตรฐาน ASTM A53 และ มอก. 107-2533 เพื่อรองรับงานโครงสร้างและระบบอุตสาหกรรมระดับทั่วไป ซึ่งในกลุ่มสินค้าที่ SK Fitting จัดจำหน่ายก็อยู่ในมาตรฐานดังกล่าวเช่นกัน

ท่อไร้ตะเข็บ (Seamless Steel Pipe)

กระบวนการผลิตท่อไร้ตะเข็บ

ท่อไร้ตะเข็บผลิตจากเหล็กแท่งตันหรือ Billet โดยนำไปให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่เหมาะสมสำหรับการขึ้นรูป จากนั้นเจาะทะลุกลางแท่งเหล็กด้วย Mandrel เพื่อให้เกิดโพรงภายใน แล้วจึงผ่านกระบวนการรีดและปรับขนาดให้ได้ค่า OD และ Wall thickness ตามที่กำหนด บางเกรดจะผ่านกระบวนการ Heat Treatment เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลเพิ่มเติม เนื่องจากไม่มีแนวเชื่อม โครงสร้างเนื้อโลหะจึงต่อเนื่องตลอดทั้งเส้น ทำให้มีความสม่ำเสมอสูง

การใช้งานที่เหมาะสม

• ระบบไอน้ำแรงดันสูง
• ระบบก๊าซอุตสาหกรรม
• งานปิโตรเคมี
• งานที่มีอุณหภูมิสูง

ข้อดี

• โครงสร้างต่อเนื่องตลอดทั้งเส้น
• ความปลอดภัยสูงในงานแรงดันสูง
• เหมาะกับระบบที่มีความสำคัญ Critical System

ข้อจำกัด

• ราคาสูงกว่า ERW
• กระบวนการผลิตซับซ้อนและต้นทุนสูงกว่า

ความแตกต่างระหว่าง ERW และ Seamless ในมุมมองทางวิศวกรรม

บทบาทของ Schedule ต่อความหนาและสมรรถนะของท่อเหล็ก

ไม่ว่าจะเป็น ERW หรือ Seamless การกำหนด Schedule (เช่น Schedule 40, Schedule 80) จะกำหนดความหนาผนัง (Wall Thickness)

• Schedule สูง หมายถึงผนังท่อหนาขึ้น ทำให้รับแรงดันได้มากขึ้น
• Schedule ต่ำ หมายถึงน้ำหนักลดลง เหมาะกับงานโครงสร้างทั่วไป

ดังนั้น การเลือกประเภทท่อจึงไม่ใช่แค่ ERW หรือ Seamless แต่ต้องพิจารณาร่วมกับ Schedule และมาตรฐาน เช่น ASTM A53

แนวทางเลือกท่อเหล็กตามหลักวิศวกรรม

การเลือกท่อเหล็กตามกระบวนการผลิตมีผลโดยตรงต่อค่า Pressure rating ค่า Tensile strength ระดับความปลอดภัยของระบบ และต้นทุนรวมของโครงการ

ในงานโครงสร้างทั่วไปและระบบอุตสาหกรรมระดับกลาง ERW Steel Pipe มักเป็นตัวเลือกที่สมดุลระหว่างต้นทุนและสมรรถนะ ขณะที่งานแรงดันสูง อุณหภูมิสูง หรือระบบที่มีความเสี่ยงสูง ควรพิจารณา Seamless Steel Pipe เพื่อเพิ่มความมั่นใจด้านความปลอดภัยและความทนทานของระบบ

ประเภทท่อเหล็กตามลักษณะผิวและการป้องกันการกัดกร่อน

ท่อเหล็กสามารถแบ่งตามลักษณะผิวและการเคลือบเพื่อป้องกันการกัดกร่อนได้ ซึ่งมีผลโดยตรงต่ออายุการใช้งานและความเหมาะสมของสภาพแวดล้อม

ท่อเหล็กดำ (Black Steel Pipe)
เป็นท่อที่ไม่มีการเคลือบผิวเพิ่มเติม เหมาะกับงานภายในอาคารหรือระบบที่ไม่สัมผัสความชื้นสูง

ท่อชุบสังกะสี (Galvanized Pipe)
ผ่านกระบวนการเคลือบสังกะสีเพื่อป้องกันสนิม เหมาะกับงานที่มีความชื้นหรือใช้งานภายนอกอาคาร

ท่อเคลือบ Epoxy หรือสีอุตสาหกรรม
ใช้ในงานเฉพาะด้าน เช่น ระบบสารเคมี หรือพื้นที่ที่ต้องการความทนทานต่อการกัดกร่อนสูง

การเลือกผิวเคลือบควรพิจารณาจากสภาพแวดล้อม เช่น ความชื้น การสัมผัสสารเคมี อุณหภูมิ และลักษณะการติดตั้ง เพื่อให้ระบบท่อมีความปลอดภัยและอายุการใช้งานที่ยาวนาน

ท่อเหล็กดำ (Carbon Steel Tubes) คืออะไร

ท่อเหล็กดำ (Carbon Steel Tubes) เป็นเหล็กรูปพรรณ (Structural Steel) ที่มีผิวสีดำจากกระบวนการผลิต ไม่ผ่านการชุบสังกะสี นิยมเรียกว่า ท่อแป๊บดำ หรือ ท่อดำ ที่ผลิตตามมาตรฐาน เช่น

• มอก. 107
• ASTM A53 ใช้กับท่อเหล็กสำหรับงานลำเลียงของไหลและงานโครงสร้าง

คุณสมบัติเด่นของท่อเหล็กดำ

• น้ำหนักเหมาะสมเมื่อเทียบกับความแข็งแรง
• รับแรงดึง (Tensile strength) ได้ดี
• รองรับแรงดันได้ตาม Schedule
• เชื่อมต่อและตัดแต่งได้ง่าย
• เหมาะกับงานโครงสร้างและงานระบบทั่วไป

Schedule เช่น Schedule 40 และ Schedule 80 ใช้ระบุความหนาผนัง ซึ่งสัมพันธ์กับ Pressure rating โดยตรง

คุณสมบัติทางวิศวกรรมของท่อเหล็ก

การเลือกท่อเหล็กในงานอุตสาหกรรมต้องพิจารณาคุณสมบัติต่อไปนี้

• ความต้านทานแรงดึง (Tensile Strength) คือ ความสามารถของวัสดุในการรับแรงดึงก่อนขาด มีผลต่อความแข็งแรงโดยรวมของท่อ
  
• ค่าจุดคราก (Yield Strength) คือ ค่าความเค้นที่วัสดุเริ่มเกิดการเสียรูปถาวร หากเกินค่านี้โครงสร้างอาจไม่คืนรูป
  
• ค่าความสามารถรับแรงดัน (Pressure Rating) คือ ความสามารถของท่อในการรับแรงดันภายในอย่างปลอดภัย
  
• ช่วงอุณหภูมิใช้งาน (Temperature Range) คือ  ขอบเขตอุณหภูมิที่วัสดุยังคงคุณสมบัติเชิงกลได้อย่างเหมาะสม
  
• ความต้านทานการกัดกร่อน (Corrosion Resistance) คือ ความสามารถในการทนต่อความชื้น สารเคมี และสภาพแวดล้อมที่ก่อให้เกิดสนิม

ค่าคุณสมบัติเหล่านี้ขึ้นอยู่กับเกรดวัสดุ มาตรฐานการผลิต และความหนาผนังท่อ (Wall Thickness) ซึ่งต้องพิจารณาร่วมกันในการเลือกใช้งานอย่างถูกต้อง

การนำท่อเหล็กไปใช้งานในงานก่อสร้างและอุตสาหกรรม

งานโครงสร้าง

ท่อเหล็กถูกนำมาใช้ในงานโครงสร้างเนื่องจากมีความสามารถรับแรงอัดและแรงดัดได้ดีเมื่อเทียบกับน้ำหนักวัสดุ อีกทั้งรูปทรงหน้าตัดกลมช่วยกระจายแรงได้สม่ำเสมอ ลดจุดวิกฤตของความเค้นในโครงสร้าง

เหมาะกับงานที่ต้องการความแข็งแรง ความคุ้มค่า และความสะดวกในการเชื่อมประกอบหน้างาน

ตัวอย่างการใช้งานในงานโครงสร้าง

• เสาโครงสร้างรับน้ำหนัก
• คานและโครงถัก (Truss)
• โครงนั่งร้าน
• โครงป้ายจราจร
• โครงสร้างหลังคาโรงงาน

งานระบบท่อ

ในงานระบบ ท่อเหล็กทำหน้าที่ลำเลียงของเหลวหรือก๊าซภายใต้แรงดันที่กำหนด โดยต้องพิจารณาค่าความสามารถรับแรงดัน ความหนาผนัง และมาตรฐานการผลิตอย่างเหมาะสม ความแข็งแรงของวัสดุช่วยให้รองรับแรงดันภายในและแรงกระแทกจากการไหลได้ดี เหมาะกับระบบที่ต้องการความทนทานและอายุการใช้งานยาวนาน

ตัวอย่างการใช้งานในงานระบบ

• ระบบประปา
• ระบบลมอัด
• ระบบชลประทาน
• ระบบท่อในโรงงานอุตสาหกรรม

งานอาคารและโรงงาน

ในบริบทของอาคารและโรงงาน ท่อเหล็กถูกใช้ทั้งในส่วนโครงสร้างรองรับและงานระบบประกอบอาคาร เนื่องจากสามารถรับแรงได้ดี ติดตั้งสะดวก และปรับแต่งหน้างานได้ง่าย จึงเหมาะกับงานที่ต้องการความแข็งแรงและความยืดหยุ่นในการก่อสร้าง

ตัวอย่างการใช้งานในอาคารและโรงงาน

• อาคารพักอาศัย
• โรงงานอุตสาหกรรม
• อาคารคลังสินค้า
• โครงสร้างรองรับระบบท่อและเครื่องจักร

วิธีเลือกท่อเหล็กให้เหมาะกับการใช้งาน

1. พิจารณา Pressure Rating 

แรงดันใช้งานเป็นปัจจัยหลักในการเลือกประเภทท่อ หากเป็นงานแรงดันสูงควรเลือกท่อไร้ตะเข็บ Seamless และใช้ Schedule สูง เช่น Schedule 80 ส่วนงานแรงดันทั่วไปสามารถใช้ ERW และ Schedule 40 ได้อย่างเหมาะสม

2. พิจารณาสภาพแวดล้อมการใช้งาน

หากติดตั้งในพื้นที่ชื้น กลางแจ้ง หรือมีสารเคมี ควรเลือกวัสดุที่มีความต้านทานการกัดกร่อน หรือพิจารณาการเคลือบผิวเพื่อยืดอายุการใช้งาน

3. พิจารณามาตรฐานและความปลอดภัยของระบบ

ควรเลือกท่อที่ผลิตตามมาตรฐาน เช่น ASTM A53 หรือ มอก. 107 และคำนึงถึงค่าความสามารถรับแรงดันและค่า Safety factor ของระบบโดยรวม

เพื่อให้เห็นภาพชัดเจนมากขึ้น การเลือกใช้ระหว่างท่อเชื่อม ERW และท่อไร้ตะเข็บ Seamless สามารถพิจารณาเปรียบเทียบตามปัจจัยทางวิศวกรรมดังตารางต่อไปนี้

แนวทางเลือกใช้ท่อ ERW กับ Seamless ในงานระบบท่อ

นอกจากการเลือกกระบวนการผลิตแล้ว การพิจารณาเปรียบเทียบวัสดุชนิดต่าง ๆ ก็เป็นอีกปัจจัยหนึ่งที่มีผลต่ออายุการใช้งานและงบประมาณของโครงการ

ตารางเปรียบเทียบวัสดุท่อในงานอุตสาหกรรม

คำถามที่พบบ่อย (FAQ)