ให้ความรู้เรื่องท่อเหล็ก

Mo Ehsani ศาสตราจารย์กิตติคุณด้านวิศวกรรมโยธาแห่งมหาวิทยาลัยแอริโซนา ได้ออกแบบท่อใต้ดินแบบใหม่ที่มีน้ำหนักเบา เขากล่าวว่าสามารถเปลี่ยนโฉมอุตสาหกรรมการก่อสร้างท่อได้ แทนที่จะใช้คอนกรีตหรือเหล็กกล้าแบบเดิม ท่อใหม่ของ Ehsani ประกอบด้วยชั้นกลางของรังผึ้งพลาสติกน้ำหนักเบา คล้ายกับที่ใช้ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ ประกบระหว่างชั้นของผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ที่อิ่มตัวด้วยเรซิน เมื่อรวมกันแล้ว วัสดุเหล่านี้มีความแข็งแรงหรือแข็งแรงกว่าท่อเหล็กและคอนกรีตทั่วไป ซึ่งใช้เวลานานและมีราคาแพงในการผลิตและขนส่ง ท่อคอนกรีตและเหล็กถูกสร้างขึ้นในส่วนสั้นๆ เพื่อให้พอดีกับรถบรรทุก 18 ล้อมาตรฐาน แต่ท่อใหม่ของ Ehsani สามารถสร้างในสถานที่โดยเป็นส่วนเดียวที่มีความยาวไม่จำกัด ดังนั้นชื่อผลิตภัณฑ์คือ InfinitPipe กระบวนการผลิตทางอุตสาหกรรมหนัก การบรรทุกทางไกล และข้อต่อที่รั่วง่ายซึ่งใช้ในการก่อสร้าง ท่อเหล็ก และคอนกรีตนั้นส่งผลกระทบอย่างหนักต่อสิ่งแวดล้อม ไม่ต้องพูดถึงผลกำไร ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมบริษัทของ Ehsani, QuakeWrap จึงทำการตลาด InfinitPipe ในฐานะ ท่อ "สีเขียว" แห่งแรกของโลก Ehsani กล่าวว่า "สิ่งประดิษฐ์นี้มีสองแง่มุมจริงๆ "หนึ่งคือท่อรังผึ้งน้ำหนักเบาชนิดใหม่ ประการที่สองคือความสามารถของเราในการให้ลูกค้าได้รับท่อที่ไม่มีที่สิ้นสุดหรือไม่มีที่สิ้นสุดโดยไม่มีข้อต่อ นั่นคือความก้าวหน้าครั้งยิ่งใหญ่ในอุตสาหกรรมท่อส่งก๊าซธรรมชาติ น้ำมัน น้ำ และท่อน้ำทิ้ง” แน่นอนว่าท่อที่ไม่มีที่สิ้นสุดนั้นเป็นไปไม่ได้ แต่วิธีการผลิตของ Ehsani สามารถสร้างส่วนที่ยาวมากของท่อที่ไม่มีข้อต่อได้ "เราสามารถสร้างส่วนยาวหนึ่งไมล์ได้" เขากล่าว "แน่นอนว่า ทุกๆ 1,000 ฟุต คุณต้องมีข้อต่อขยายเพื่อให้ท่อสามารถหายใจได้ แต่สิ่งนี้จะไม่เป็นข้อกังวลเดียวกับที่เรามีอยู่ในปัจจุบัน ซึ่งเราต้องใส่ข้อต่อทุกๆ 20 ฟุต" ความลับของการผลิตชิ้นส่วนท่อที่ไม่มีที่สิ้นสุดนั้นอยู่ที่วิธีการผลิต Ehsani ห่อผ้าคาร์บอนและรังผึ้งหลายชั้นรอบแมนเดรล ซึ่งเป็นแม่พิมพ์ท่อชนิดหนึ่งที่มีรูปร่างภาคตัดขวางที่ตรงกับภาคตัดขวางภายในของท่อ ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะเป็นวงกลม แต่ไม่เสมอไป Ehsani กล่าวว่า "โดยพื้นฐานแล้วเราจะเริ่มต้นด้วยท่อและห่อวัสดุไว้ด้านนอก "ผ้าคาร์บอน 2-3 ชั้น จากนั้นเราก็ใส่รังผึ้ง จากนั้นจึงหุ้มด้วยคาร์บอนหรือใยแก้ว 2-3 ชั้นด้านนอก ซึ่งจะกลายเป็นท่อ" หลังจากทดสอบวิธีการผลิตนี้ Ehsani มีช่วงเวลาที่ "ยูเรก้า" เมื่อเขาตระหนักว่าท่อที่ทำเสร็จแล้วสามารถเลื่อนออกจากแมนเดรลได้บางส่วน และสามารถเพิ่มท่อได้มากขึ้นในส่วนของท่อที่เหลืออยู่บนแมนเดรล "ฉันคิดว่าทำไมเราไม่ถอดมันออกจากแกนแล้วทำท่อนี้ต่อไป" เอ๊ะซานิกล่าว "ไม่เคยหยุด." คาร์บอนไฟเบอร์ เรซิน และรังผึ้งในอวกาศล้วนเป็นวัสดุที่เบามากซึ่งสามารถขนส่งได้ในราคาเพียงเศษเสี้ยวของต้นทุนเหล็กสำเร็จรูปและท่อคอนกรีตทั่วไป และ Ehsani กล่าวว่าเขากำลังมองหาพันธมิตรเพื่อพัฒนาหน่วยเคลื่อนที่อัตโนมัติเพื่อผลิตท่อนอกสถานที่ "ลองนึกภาพว่ามีรถบรรทุกที่มีแกนอยู่ด้านหลัง" Ehsani กล่าว “คุณเริ่มประกอบท่อ เช่น แมนเดรลยาว 20 ฟุต แล้วดึงออก 18 ฟุต ดังนั้นคุณจึงเหลือสองฟุตบนแมนเดรล” เขากล่าว "จากนั้นคุณก็แค่เลื่อนรถบรรทุกไปข้างหน้าและวางท่อลงบนพื้น และเพิ่มท่อต่อไปเรื่อยๆ" ราวกับว่าการลดต้นทุนการขนส่ง การลดต้นทุนการผลิต และลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมนั้นไม่เพียงพอ Ehsani มองว่าเทคโนโลยีท่อนี้สร้างงานและส่งเสริมเศรษฐกิจในท้องถิ่น "สมมติว่าคุณมีโครงการท่อส่งน้ำมันในประเทศกำลังพัฒนา" Ehsani กล่าว "คุณสามารถส่งวัตถุดิบไปให้คนงานที่นั่นและพวกเขาก็สามารถทำท่อนี้ในหมู่บ้านของพวกเขาได้ ไม่ว่าพวกเขาจะต้องการขนาดหรือรูปร่างแบบใด สิ่งที่พวกเขาต้องทำคือสร้างแกนหมุนและทำท่อตรงจุดนั้น เราจะทำ ดำเนินการร่วมกับคนในท้องถิ่นภายใต้การดูแลของเรา" ใกล้บ้าน Ehsani อ้างถึงสัญญาที่เพิ่งได้รับ $ 10.7 ล้านเพื่อสร้างท่อสี่ไมล์แรกสำหรับโครงการน้ำประปา Navajo-Gallup มูลค่าพันล้านดอลลาร์ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการสร้างท่อส่งน้ำยาว 280 ไมล์เพื่อจ่ายน้ำให้กับชุมชนนาวาโฮมากกว่า 40 ชุมชนใน New เม็กซิโกและแอริโซนา “ผู้รับเหมากำลังสร้างท่อขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 42 นิ้วเป็นระยะทาง 4 ไมล์ ซึ่งคิดเป็นเงิน 507 ดอลลาร์ต่อฟุต” Ehsani กล่าว "จริงๆ แล้ว เราสามารถสร้างท่อได้เร็วขึ้นด้วยความช่วยเหลือจากแรงงานในท้องถิ่น และติดตั้งได้เร็วกว่านี้ โดยไม่ต้องรอสั่งและจัดส่ง รวมถึงค่าใช้จ่ายทั้งหมด" Ehsani กล่าวว่าเขาไม่ได้ตั้งใจจะเปลี่ยนการก่อสร้างท่อส่งก๊าซ แต่โครงการนี้มีชีวิตของมันเอง "เราพัฒนาสิ่งนี้แต่เดิมด้วยความตั้งใจที่จะซ่อมท่อที่มีอยู่" เขากล่าว "จากนั้นเมื่อเราเริ่มทำสิ่งนี้ ฉันก็ตระหนักว่ามันอาจเป็นเทคโนโลยีที่ก้าวล้ำที่เปลี่ยนแปลงเกมอย่างแท้จริง" ความก้าวหน้าไม่ได้เกิดขึ้นในชั่วข้ามคืน ในช่วงปลายทศวรรษ 1980 Ehsani และ Hamid Saadatmanesh ซึ่งเป็นแผนกวิศวกรรมโยธาและวิศวกรรมเครื่องกลของ UA ทั้งคู่ได้บุกเบิกการวิจัยเกี่ยวกับการซ่อมแซมและปรับปรุงสะพานและอาคารใหม่โดยใช้โพลิเมอร์เสริมแรงด้วยไฟเบอร์ ดังนั้นเทคโนโลยีจึงเป็นที่ยอมรับเป็นอย่างดี "มีประวัติศาสตร์มากมายเกี่ยวกับวัสดุเหล่านี้" Ehsani กล่าว ซึ่งทำให้เขาสามารถปรับแต่งกระบวนการผลิตท่อให้ใช้วัสดุที่มีคุณภาพดีขึ้นในปริมาณที่น้อยลงได้ Ehsani กล่าวว่า "เนื่องจากเราใช้วัสดุของเราอย่างชาญฉลาด เราจึงสามารถใช้วัสดุคุณภาพสูงได้ "ดังนั้นแทนที่จะใช้ผ้าใยแก้วที่มีราคาถูกกว่า เราใช้คาร์บอนแทนเรซินโพลีเอสเตอร์ เราใช้อีพ็อกซี่ เนื่องจากเราไม่มีแกนกลางที่มั่นคง เราจึงมีกำลังพอที่จะใส่วัสดุราคาแพงลงบนผิวได้" หากแนวคิดของ Ehsani สำหรับการผลิตท่อแบบเคลื่อนย้ายได้โดยใช้ส่วนประกอบที่มีน้ำหนักเบานั้นเริ่มต้นขึ้น เขามองเห็นภาพอุตสาหกรรมที่เป็นอิสระจากพันธนาการของโรงงานอุตสาหกรรมหนัก “ในฐานะโมเดลธุรกิจ บริษัทที่ต้องการเข้าสู่การผลิตท่อส่งน้ำมันด้วยหนึ่งในรถบรรทุกเคลื่อนที่เหล่านี้สามารถมีโรงงานได้ทุกที่ในโลก” เขากล่าว "คุณอาจทำงานในฮาวายวันนี้และสัปดาห์หน้าก็สามารถทำงานในปานามา คุณไม่ถูกจำกัดว่าโรงงานของคุณอยู่ที่ไหนอีกต่อไป"