المزايا العملية وتقنية توسيع قطر الأنابيب الفولاذية ذات اللحام المستقيم

بمعنى ما،أنبوب فولاذي ذو لحام مستقيماللحام ذو اللحام المستقيم هو عملية لحام لأنابيب الصلب، على عكس اللحام الحلزوني. يُعدّ لحام أنابيب الصلب ذات اللحام المستقيم شائعًا نسبيًا في السوق نظرًا لبساطة العملية وانخفاض تكلفة اللحام، مما يُتيح تحقيق كفاءة عالية في الإنتاج. ونظرًا لانتشار استخدام أنابيب الصلب ذات اللحام المستقيم، فما هي مزاياها العملية؟ يتم لحام أنابيب الصلب ذات اللحام المستقيم بطريقة موازية للاتجاه الطولي للأنبوب، وهي أيضًا شائعة الاستخدام. بالنسبة للقطر والطول نفسيهما، يكون طول اللحام في أنابيب الصلب ذات اللحام المستقيم أقل بكثير، بينما قد يزيد طول اللحام في أنابيب الصلب الحلزونية بأكثر من 30%. أثناء اللحام، ولأسباب تتعلق بالعملية، تكون الكفاءة منخفضة نسبيًا، وكذلك الإنتاج. ولكن، من نفس الخامة، يُمكن الحصول على منتجات بأقطار مختلفة باستخدام اللحام الحلزوني. في المقابل، لا يُمكن تحقيق هذا التأثير في لحام أنابيب الصلب ذات اللحام المستقيم.

يعود انتشار استخدام أنابيب الصلب ذات اللحام المستقيم في السوق إلى خصائصها المميزة. فتكلفة عملية اللحام منخفضة نسبيًا، وإمكانية تصنيعها باستخدام عمليات التشكيل والبثق والدرفلة والسحب، فضلًا عن تحديد مواصفاتها، مما يتيح لها نطاقًا واسعًا من التطبيقات. وفي خضمّ الجهود الحثيثة لمكافحة تلوث الهواء، واجهت كبرى شركات إنتاج الصلب تحديات بيئية متتالية. وفي هذا السياق، يرى بعض المحللين أن حوكمة حماية البيئة في صناعة الصلب قد دخلت مرحلة التنفيذ. وعلى المدى البعيد، ومع التطور المستمر لتدابير الحوكمة البيئية، ستُصنّف صناعة أنابيب الصلب ذات اللحام المستقيم كصناعة صديقة للبيئة.

في عملية إنتاج أنابيب الصلب، توجد بعض المشكلات التقنية المتعلقة بآلة ضخ اللب. ويُعدّ تحسين أنابيب الصلب وتسريع معدل الإنتاج مسألة بالغة الأهمية. لا تُجدي التجارب المخبرية نفعًا في حل مشكلات الإنتاج، كما أن التجارب الميدانية في الورشة مكلفة للغاية وغير مستدامة. ولا يُمكن الاعتماد على نتائج التجارب التي تُجرى مرة أو مرتين فقط. لذلك، من الضروري استخدام أسلوب المحاكاة العددية لدراسة عملية درفلة أنابيب الصلب ذات اللحام المستقيم. حاليًا، في صناعتنا، تُعدّ سرعة الدرفلة وقيمة فجوة الدرفلة، وهما العاملان الرئيسيان المؤثران على منتج الدرفلة المستمرة MPM ذي الخمس مراحل، من أهداف البحث. ويُستخدم أسلوب وصف الحمل النسبي لوضع خطة محاكاة عددية، ودراسة المعلمات القابلة للتعديل الرئيسية (قيمة فجوة الدرفلة). ومن خلال قناة MARC، تم إنشاء نموذج للعناصر المحدودة لعملية درفلة أنابيب الصلب ذات اللحام المستقيم، ودُرست تأثيراته على قوة الدرفلة وسُمك الجدار أثناء عملية الدرفلة.

في بلدي، تتطلب صناعات البتروكيماويات، وهندسة المياه، والبناء الحضري، وهندسة الطاقة الكهربائية، وغيرها، أنابيب فولاذية ملحومة ذات درزات مستقيمة. وتُعدّ عملية توسيع قطر هذه الأنابيب عملية ضغط تستخدم وسائل هيدروليكية أو ميكانيكية لتطبيق قوة من الجدار الداخلي للأنبوب الفولاذي لتوسيعه شعاعيًا نحو الخارج. وتتميز الطريقة الميكانيكية ببساطتها مقارنةً بالطريقة الهيدروليكية، كما أن المعدات المستخدمة فيها بسيطة وفعالة. وتُستخدم في العالم عدة عمليات لتوسيع قطر الأنابيب الملحومة ذات الدرزات المستقيمة ذات الأقطار الكبيرة. وفيما يلي شرح مفصل لهذه العملية.

تعتمد عملية التمدد الميكانيكي لأنابيب الصلب ذات اللحام المستقيم على استخدام كتلة القطاع المنقسمة في نهاية آلة التمدد للتمدد في الاتجاه القطري، مما يسمح بتمديد الأنبوب الخام تدريجيًا على طوله لتحقيق عملية التشوه اللدن لكامل طول الأنبوب. وتنقسم هذه العملية إلى 5 مراحل:

1. مرحلة التشكيل الأولي. تُفتح القطع المروحية الشكل حتى تلامس جميعها الجدار الداخلي للأنبوب الفولاذي. عندئذٍ، يكون نصف قطر كل نقطة في الأنبوب الدائري الداخلي للأنبوب الفولاذي ضمن نطاق حجم الخطوة متقاربًا، وبذلك يكون الأنبوب الفولاذي قد بدأ بالتشكيل الأولي.
2. مرحلة القطر الداخلي الاسمي. تبدأ الكتلة ذات الشكل المروحي في تقليل سرعة الحركة من الوضع الأمامي حتى تصل إلى الوضع المطلوب، وهو وضع المحيط الداخلي المطلوب للأنبوب النهائي.
3. مرحلة تعويض التكرار. تبدأ الكتلة ذات الشكل المروحي في تقليل السرعة بشكل أكبر عند موضع المرحلة 2 حتى تصل إلى الموضع المطلوب، وهو موضع المحيط الداخلي لأنبوب الصلب قبل الارتداد المطلوب وفقًا لتصميم العملية.
4. مرحلة تثبيت الضغط المستقر. يبقى المحيط الداخلي لأنبوب الصلب ثابتًا لبعض الوقت قبل أن يعود كتلة القطاع إلى وضعها الأصلي، وهي مرحلة تثبيت الضغط والاستقرار المطلوبة للمعدات وعملية التمدد.
5. مرحلة إرجاع التفريغ. تنكمش الكتلة ذات الشكل المروحي بسرعة من المحيط الداخلي لأنبوب الصلب قبل الارتداد حتى تصل إلى موضع تمدد القطر الأولي، وهو قطر الانكماش الأصغر للكتلة ذات الشكل المروحي المطلوب لعملية التمدد.