التدابير الوقائية لإخماد الشقوق في الأنابيب الفولاذية غير الملحومة

تُعدّ شقوق التبريد عيبًا ناتجًا عن تشقق الإجهاد. وتحدث هذه الشقوق عندما يتجاوز الإجهاد الداخلي للمادة مقاومة الكسر. أسباب حدوثها معقدة للغاية. يتشكل الإجهاد الداخلي أثناء عملية التبريد، وهو إجهاد شد. يكمن السبب الداخلي لشقوق التبريد في أن الإجهاد يكون كبيرًا جدًا عندما تخضع المادة لتحول مارتنسيتي أثناء عملية التبريد. ويرتبط هذا ارتباطًا وثيقًا بالتركيب الكيميائي للفولاذ، وخاصةً محتوى الكربون ومحتوى عناصر السبائك. عمومًا، كلما زاد محتوى الكربون، زادت سهولة التشقق. يُعتقد عمومًا أنه لا تحدث شقوق التبريد عندما يكون محتوى الكربون 0.2%. في الوقت نفسه، قد تتسبب عوامل خارجية، مثل طرق التبريد وجودة سطح أنابيب الفولاذ، في حدوث شقوق التبريد.

وفقًا للعوامل المختلفة التي قد تسبب تشققات التبريد، يمكن اتخاذ التدابير الوقائية التالية:

1. التدابير الوقائية للتشققات الناتجة عن عيوب السطح. بالنسبة للتشققات الناتجة عن تركيز الإجهاد الموضعي الناجم عن عيوب السطح، من الضروري تحسين جودة سطح جسم الأنبوب المدلفن وتقليل العيوب الكبيرة والتغيرات الشكلية للمادة.

٢. التدابير الوقائية لتشققات التبريد الناتجة عن الإجهاد. يمكن لخفض معدل التبريد أن يقلل الإجهاد المتبقي إلى حد ما، أي يقلل الإجهاد البنيوي الناتج عن تحول الطور المارتنسيتي، حيث تتم عملية تحول الطور للجدران الداخلية والخارجية بشكل متدرج. مع ضمان معدل تبريد (٥٠-٦٠ درجة مئوية/ثانية) للهيكل المارتنسيتي بأكمله، يُنصح بخفض معدل تدفق مياه التبريد بشكل مناسب، واعتماد طريقة التبريد بالرش الداخلي والرش الخارجي (المؤجل). نظريًا، يمثل زمن تأخير التبريد بالرش الخارجي مقارنةً بالتبريد بالرش الداخلي الوقت اللازم لبدء واكتمال تحول الطور المارتنسيتي للجدار الداخلي لأنبوب الصلب، مما يؤدي إلى توليد إجهاد انضغاطي حول جسم الأنبوب. عند توليد إجهاد انضغاطي متبقٍ في الاتجاه المحيطي لجسم الأنبوب، يمكن تقليل تشققات التبريد بشكل كبير أو القضاء عليها تمامًا.

3. التدابير الوقائية لتشققات التبريد السطحي من نوع الكربنة. زيادة لزوجة الخبث الواقي بشكل مناسب، وتقليل استهلاك الخبث، وزيادة سماكة طبقة الخبث السائل لمنع تذبذب سطح الفولاذ المنصهر؛ في الوقت نفسه، وبسبب زيادة لزوجة الخبث، سيتباطأ معدل انتشار الكربون في طبقة الخبث إلى الفولاذ المنصهر بشكل كبير؛ إضافة كمية مناسبة من المؤكسد (مثل ثاني أكسيد المنغنيز، وما إلى ذلك) إلى الخبث الواقي يمكن أن يعزز أكسدة الكربون في الخبث الواقي ويمنع بشكل فعال محتوى الكربون في الطبقة الغنية بالكربون وطبقة الخبث؛ أو استخدام خبث واقي خالٍ من الكربون.

4. التدابير الوقائية لتشققات التبريد في الفولاذ الحساس للتشقق. يجب تعديل تركيبة الفولاذ بشكل مناسب، وتقليل محتوى عنصر الكربون، وتحسين بنية الحبيبات، وزيادة مقاومة انتشار الشقوق. ينبغي التحكم بدقة في النسبة الوزنية للكربون والمنغنيز في الفولاذ المُبرد بالماء. يُوجد خطر التشقق عند استخدام تقنية التبريد بالماء، لذا يُنصح باستخدام تقنية التبريد بالزيت. بالنسبة للفولاذ عالي الكربون والمنغنيز، يُساعد خفض درجة حرارة التبريد ومعدل التبريد على منع حدوث تشققات التبريد في الأنابيب الفولاذية.