معايير التنفيذ والتقدم التكنولوجي لأنابيب الصلب ذات اللحام المستقيم

الأنابيب الفولاذية الملحومة، والمعروفة أيضًا بالأنابيب الملحومة، هي أنابيب فولاذية تُصنع عن طريق لحام صفائح أو شرائح فولاذية بعد لفها وتشكيلها. تتميز عملية إنتاج الأنابيب الفولاذية الملحومة بالبساطة، وكفاءة الإنتاج العالية، وتنوعها الكبير في المواصفات، وانخفاض تكلفة المعدات اللازمة، إلا أن قوتها العامة أقل من قوة الأنابيب الفولاذية غير الملحومة. منذ ثلاثينيات القرن العشرين، ومع التطور السريع لإنتاج شرائح الفولاذ بالدرفلة المستمرة، وتقدم تقنيات اللحام والفحص، شهدت اللحامات تحسينًا مستمرًا، وتزايدت أنواع ومواصفات الأنابيب الفولاذية الملحومة، حتى حلت محل الأنابيب الفولاذية غير الملحومة في مجالات متزايدة. تُقسم الأنابيب الفولاذية الملحومة إلى نوعين رئيسيين: الأنابيب الملحومة ذات اللحام المستقيم، والأنابيب الملحومة الحلزونية، وذلك حسب شكل اللحام. تتميز عملية إنتاج الأنابيب الملحومة ذات اللحام المستقيم بالبساطة، وكفاءة الإنتاج العالية، وانخفاض التكلفة، وسرعة التطور. أما قوة الأنابيب الملحومة الحلزونية فهي أعلى عمومًا من قوة الأنابيب الملحومة ذات اللحام المستقيم. يمكن استخدام قوالب أضيق لإنتاج أنابيب ملحومة ذات أقطار أكبر، كما يمكن استخدام قوالب بنفس العرض لإنتاج أنابيب ملحومة بأقطار مختلفة. مع ذلك، بالمقارنة مع الأنابيب ذات اللحام المستقيم بنفس الطول، يزداد طول اللحام بنسبة تتراوح بين 30 و100%، وتكون سرعة الإنتاج أقل. لذا، تُلحم الأنابيب ذات الأقطار الصغيرة في الغالب باللحام المستقيم، بينما تُلحم الأنابيب ذات الأقطار الكبيرة في الغالب باللحام الحلزوني.

1. يُعرف أنبوب الصلب الملحوم لنقل السوائل منخفضة الضغط (GB/T3092-1993) أيضًا باسم الأنبوب الملحوم العام، أو الأنبوب الأسود. وهو أنبوب فولاذي ملحوم يُستخدم لنقل السوائل منخفضة الضغط، مثل الماء والغاز والهواء وبخار تسخين الزيت، وغيرها. يُقسم سُمك جدار وصلة الأنبوب إلى نوعين: أنبوب فولاذي عادي وأنبوب فولاذي مُثخّن؛ كما يُقسم شكل نهاية الأنبوب إلى نوعين: أنبوب فولاذي غير مُلَولَب (أنبوب لامع) وأنبوب فولاذي مُلَولَب. تُحدد مواصفات الأنبوب الفولاذي بالقطر الاسمي (مم)، وهو القيمة التقريبية للقطر الداخلي. ويُعبر عنه عادةً بالبوصة، مثل 1.5 بوصة. بالإضافة إلى استخدامه المباشر لنقل السوائل، يُستخدم أنبوب الصلب الملحوم لنقل السوائل منخفضة الضغط على نطاق واسع كأنابيب أصلية لنقل السوائل منخفضة الضغط باستخدام أنابيب فولاذية ملحومة مجلفنة.

2. تُعرف أنابيب الصلب المجلفنة الملحومة لنقل السوائل منخفضة الضغط (GB/T3091-1993) أيضًا باسم أنابيب الصلب المجلفنة الملحومة كهربائيًا، والمعروفة باسم الأنابيب البيضاء. وهي أنابيب فولاذية مجلفنة بالغمس الساخن (ملحومة في الفرن أو كهربائيًا) تُستخدم لنقل الماء والغاز والهواء والزيت وبخار التدفئة والماء الدافئ وغيرها من السوائل منخفضة الضغط، أو لأغراض أخرى. يُقسم سُمك جدار وصلة أنبوب الصلب إلى نوعين: أنبوب صلب مجلفن عادي وأنبوب صلب مجلفن سميك؛ كما يُقسم شكل طرف الأنبوب إلى نوعين: أنبوب صلب مجلفن غير ملولب وأنبوب صلب مجلفن ملولب. تُحدد مواصفات أنبوب الصلب بالقطر الاسمي (مم)، وهو القيمة التقريبية للقطر الداخلي. ويُعبر عنه عادةً بالبوصة، مثل 1.5 بوصة، وما إلى ذلك.

3. غلاف الأسلاك الفولاذية الكربونية العادية (GB3640-88) عبارة عن أنبوب فولاذي يستخدم لحماية الأسلاك في مشاريع التركيبات الكهربائية مثل المباني الصناعية والمدنية، وتركيب الآلات والمعدات.

4. أنبوب الصلب الملحوم كهربائياً ذو اللحام المستقيم (YB242-63) هو أنبوب صلب يكون فيه اللحام موازياً للاتجاه الطولي للأنبوب. وينقسم عادةً إلى أنابيب فولاذية ملحومة كهربائياً مترية، وأنابيب ملحومة كهربائياً رقيقة الجدران، وأنابيب زيت تبريد المحولات، وما إلى ذلك.

5. أنبوب فولاذي ملحوم بالقوس المغمور ذو لحام حلزوني لنقل السوائل ذات الضغط المنخفض (SY5037-2000) مصنوع من لفائف شرائط فولاذية مدرفلة على الساخن، يتم تشكيلها حلزونياً في درجة حرارة الغرفة، ويتم تصنيعها بواسطة لحام القوس المغمور الأوتوماتيكي من الجانبين أو اللحام من جانب واحد. يُستخدم هذا الأنبوب لنقل السوائل ذات الضغط المنخفض بشكل عام، مثل الماء والغاز والهواء والبخار.

6. أنبوب فولاذي ملحوم حلزونيًا للأوتاد (SY5040-2000) مصنوع من لفائف شرائط فولاذية مدرفلة على الساخن، يتم تشكيلها حلزونيًا في درجة حرارة الغرفة، ويتم تصنيعها عن طريق اللحام القوسي المغمور من الجانبين أو اللحام عالي التردد. يُستخدم هذا الأنبوب في أوتاد الأساس للمنشآت الهندسية المدنية، والأرصفة، والجسور، وما إلى ذلك.

تطورات في تكنولوجيا درفلة الأنابيب الفولاذية ذات اللحام المستقيم:
1) تحسين درجة حرارة الشحن الساخن ونسبة الشحن الساخن: يُعدّ تحسين درجة حرارة الشحن الساخن ونسبة الشحن الساخن إجراءً هامًا لترشيد استهلاك الطاقة وخفض الانبعاثات، وقد حظي باهتمام كبير. حاليًا، يبلغ متوسط ​​درجة حرارة الشحن الساخن في بلدي 500-600 درجة مئوية، ويمكن أن تصل إلى 900 درجة مئوية؛ ويبلغ متوسط ​​نسبة الشحن الساخن 40%، بينما تتجاوز نسبة الإنتاج 75%. أما في مصنع فوكوياما التابع لشركة جابان ستيل بايب، فتبلغ نسبة الشحن الساخن في مصنع الدرفلة على الساخن بعرض 1780 مم 65%، ونسبة الدرفلة المباشرة 30%، وتصل درجة حرارة الشحن الساخن إلى 1000 درجة مئوية. وفي مصنع كاشيما التابع لشركة سوميتومو ستيل بايب، تبلغ نسبة الدرفلة المباشرة في مصنع الدرفلة على الساخن بعرض 1780 مم 57%، وتتجاوز درجة حرارة الشحن الساخن 850 درجة مئوية، ونسبة الشحن الساخن 28%. في المستقبل، ينبغي لبلدي زيادة نسبة الشحن الساخن لقوالب الصب المستمر إلى ما يزيد عن 650 درجة مئوية والسعي لتوفير الطاقة بنسبة تتراوح بين 25٪ و 35٪.
٢) تقنيات تسخين أفران التسخين: تشمل تقنيات التسخين التسخين التجديدي، والتحكم الآلي في الاحتراق، واحتراق أنواع الوقود ذات القيمة الحرارية المنخفضة، وتقنيات التسخين منخفضة الأكسدة أو عديمة الأكسدة، وغيرها. تشير الإحصاءات إلى أن أكثر من ٣٣٠ فرن تسخين لدرفلة الصلب في بلدي قد اعتمدت تقنية الاحتراق التجديدي، حيث تصل نسبة توفير الطاقة إلى ٢٠٪ إلى ٣٥٪. ويمكن خفض استهلاك الطاقة بشكل أكبر من خلال تحسين الاحتراق. ويتطلب ذلك العمل على استخدام أنواع الوقود ذات القيمة الحرارية المنخفضة وزيادة استخدام غاز الفرن العالي وغاز المحول. وتُعد تقنية التسخين منخفضة الأكسدة للتحكم في الغلاف الجوي وتقنية التسخين عديمة الأكسدة لحماية الغاز من التدابير المهمة لتقليل فقدان الأكسدة وزيادة معدل الإنتاج. ويمكن لهذه التقنية حتى إلغاء عملية التخليل. في الوقت الحالي، يبلغ حجم طبقة الأكسيد الناتجة عن عملية تسخين درفلة الصلب ٣-٣.٥ كجم/طن، ويُقدر الفاقد بحوالي ١.٥ مليون طن من الصلب (حوالي ٧.٥ مليار يوان) سنويًا. بحسب حسابات باحثين أوروبيين، تتراوح تكلفة التخليل بين 15 و20 يورو للطن. وإذا أمكن تقليل استهلاك مواد التخليل والأحماض، فسيكون لذلك أثر كبير في حماية البيئة وتخفيف الضغط على معالجة نفايات الأحماض.
3) تقنية الدرفلة منخفضة الحرارة وتزييت الدرفلة: اعتمدت شركات تصنيع الأسلاك عالية السرعة المحلية تقنية الدرفلة منخفضة الحرارة، حيث بلغ متوسط ​​درجة حرارة أفرانها 950 درجة مئوية، وانخفضت أدنى درجة حرارة إلى 910 درجة مئوية. وقد صُممت طاقة أول مطحنة درفلة في بعض مصانع الأسلاك عالية السرعة الحديثة، وصُنعت وفقًا لدرجة حرارة درفلة تبلغ 850 درجة مئوية. ويقل إجمالي استهلاك الطاقة في الدرفلة منخفضة الحرارة بنحو 10-15% عن استهلاك الطاقة في الدرفلة التقليدية. ووفقًا لإحصاءات من مطحنة الدرفلة الساخنة في مصنع كاشيما للصلب في اليابان، فإن خفض درجة حرارة فرن سبائك الصلب بمقدار 8 درجات مئوية يوفر 4.2 كيلوجول/طن، أي ما يعادل 0.057% من الطاقة الموفرة. ومع ذلك، تتطلب الدرفلة منخفضة الحرارة معايير صارمة فيما يتعلق بتجانس درجة حرارة تسخين السبائك. إذ يجب ألا يتجاوز فرق درجة الحرارة على طول سبيكة مربعة الشكل يتراوح طولها بين 130 و150 مم، 20-25 درجة مئوية. تُساهم تقنية تزييت الدرفلة في خفض قوة الدرفلة بنسبة تتراوح بين 10% و30%، وخفض استهلاك الطاقة بنسبة تتراوح بين 5% و10%، وتقليل ترسبات أكسيد الحديد بمقدار كيلوغرام واحد تقريبًا لكل طن، مما يزيد من معدل الإنتاج بنسبة تتراوح بين 0.5% و1.0%، كما تُقلل من استهلاك الأحماض المستخدمة في التخليل بمقدار يتراوح بين 0.3 و1.0 كيلوغرام لكل طن. وقد طبّقت العديد من مصانع الصلب المحلية هذه التقنية بنجاح في إنتاج الفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ الكهربائي، وحققت نتائج ممتازة. وفي المستقبل، إلى جانب تعزيز استخدام تزييت الدرفلة، ينبغي علينا تطوير وسائط تزييت صديقة للبيئة، وتقنيات تزييت متطورة، وتقنيات إعادة تدوير فعّالة.
4) تقنية الدرفلة والتبريد المتحكم بهما ومعداتها: تُعدّ تقنية الدرفلة والتبريد المتحكم بهما وسيلةً لا غنى عنها لتوفير الطاقة والمواد، وإنتاج منتجات عالية الأداء، وتحسين الإنتاج. وتُنتج أنواعٌ عديدة من الفولاذ، مثل فولاذ DP، وفولاذ TRIP، وفولاذ TWIP، وفولاذ CP، وفولاذ AHSS، وفولاذ UHSS، وفولاذ خطوط الأنابيب، وفولاذ هياكل المباني، وفولاذ الحبيبات، والفولاذ غير المعالج حراريًا، باستخدام هذه التقنية. وبالإضافة إلى التطورات الحديثة في علم المعادن الفيزيائي كأساسٍ تقني لها، تستفيد تقنية الدرفلة والتبريد المتحكم بهما أيضًا من التقنيات والمعدات الحديثة، مثل المطاحن عالية الطاقة التي تُحقق درجات حرارة منخفضة وضغوطًا عالية، والمطاحن فائقة الصغر، وأنظمة التبريد فائقة السرعة (UltraFastCooling)، وأجهزة التبريد المُسرّع عبر الإنترنت (Super-OLAC)، ومعدات مصانع التشكيل، وغيرها. وفي المستقبل، سيعتمد تطوير تقنية الدرفلة والتبريد المتحكم بهما اعتمادًا كبيرًا على التقنيات والمعدات الحديثة. وهذه سمةٌ مهمةٌ لتطوير هذه التقنية، تستدعي الاهتمام.