تفاصيل الأنابيب الفولاذية ذات الجدران السميكة

يُطلق على الأنبوب الفولاذي الذي تقل نسبة قطره الخارجي إلى سمك جداره عن 20 اسمأنبوب فولاذي سميك الجدران.
تُستخدم بشكل أساسي كأنابيب حفر جيولوجية للبترول، وأنابيب تكسير لصناعة البتروكيماويات، وأنابيب غلايات، وأنابيب محامل، وأنابيب هيكلية عالية الدقة للسيارات والجرارات والطيران، وما إلى ذلك.
عملية تصنيع الأنابيب الفولاذية غير الملحومة 1. الدرفلة على الساخن (الأنابيب الفولاذية غير الملحومة المبثوقة): كتلة أنبوبية دائرية ← تسخين ← ثقب ← درفلة متقاطعة بثلاث بكرات، أو درفلة مستمرة، أو بثق ← إزالة الأنبوب ← تحديد الحجم (أو تقليله) ← تبريد ← تقويم ← اختبار هيدروليكي (أو كشف العيوب) ← وضع العلامات ← تخزين
المادة الخام المستخدمة في درفلة أنابيب الصلب غير الملحومة هي قطع الأنابيب الأسطوانية، التي تُقطع بواسطة آلة قطع إلى قضبان بطول متر واحد تقريبًا، ثم تُنقل إلى الفرن للتسخين بواسطة سير ناقل. تُغذى القضبان إلى الفرن للتسخين، حيث تصل درجة الحرارة إلى حوالي 1200 درجة مئوية. يُستخدم الهيدروجين أو الأسيتيلين كوقود. يُعد التحكم في درجة الحرارة داخل الفرن أمرًا بالغ الأهمية. بعد خروج الأنبوب الأسطواني من الفرن، يجب ثقبه باستخدام مثقب ضغط. عادةً ما يكون المثقب المخروطي الأسطواني هو الأكثر شيوعًا. يتميز هذا النوع من المثاقب بكفاءة إنتاجية عالية، وجودة منتج جيدة، وقطر ثقب كبير، كما أنه مناسب لأنواع مختلفة من الصلب. بعد الثقب، يُدرفل قضيب الأنبوب الأسطواني بشكل متتابع، إما بشكل عرضي أو مستمر، أو يُبثق بواسطة ثلاث بكرات. بعد البثق، يُفصل الأنبوب لإجراء عملية التشكيل. يتم التشكيل باستخدام مثقب مخروطي دوار عالي السرعة، حيث تُثقب القضبان لتشكيل الأنبوب. يُحدد القطر الداخلي لأنبوب الصلب بطول القطر الخارجي لريشة الحفر في آلة القياس. بعد قياس الأنبوب، يدخل برج التبريد ويُبرد برش الماء. بعد التبريد، يُقوّم الأنبوب. ثم يُنقل عبر سير ناقل إلى جهاز كشف العيوب المعدنية (أو جهاز الاختبار الهيدروليكي) للكشف عن العيوب الداخلية. في حال وجود شقوق أو فقاعات أو أي مشاكل أخرى داخل الأنبوب، يتم الكشف عنها. بعد فحص جودة أنابيب الصلب، يُجرى فرز يدوي دقيق. بعد ذلك، يُطلى الأنبوب بالرقم التسلسلي والمواصفات ورقم دفعة الإنتاج، ثم يُرفع إلى المستودع بواسطة رافعة.
2. أنبوب فولاذي غير ملحوم مسحوب على البارد (مدرفل): أنبوب دائري خام ← تسخين ← تثقيب ← تشكيل ← تلدين ← تخليل ← تزييت (طلاء نحاسي) ← سحب على البارد متعدد المراحل (درفلة على البارد) ← أنبوب خام ← معالجة حرارية ← تقويم ← اختبار هيدروستاتيكي (كشف العيوب) ← وضع العلامات ← تخزين.
تصنيف إنتاج الأنابيب الفولاذية غير الملحومة – أنابيب مدرفلة على الساخن، أنابيب مدرفلة على البارد، أنابيب مسحوبة على البارد، أنابيب مبثوقة، أنابيب مدفوعة
1. أنابيب الصلب الهيكلية غير الملحومة (GB/T8162-1999) هي أنابيب فولاذية غير ملحومة تستخدم في الهياكل العامة والهياكل الميكانيكية.
2. أنبوب الصلب غير الملحوم لنقل السوائل (GB/T8163-1999) هو أنبوب صلب غير ملحوم عام يستخدم لنقل السوائل مثل الماء والنفط والغاز.
3. تُستخدم أنابيب الصلب غير الملحومة للغلايات ذات الضغط المنخفض والمتوسط ​​(GB3087-1999) في تصنيع أنابيب البخار المحمص، وأنابيب الماء المغلي للغلايات ذات الضغط المنخفض والمتوسط ​​ذات الهياكل المختلفة، وأنابيب البخار المحمص، وأنابيب الدخان الكبيرة، وأنابيب الدخان الصغيرة، وطوب الأقواس لغلايات القاطرات. أنابيب فولاذية غير ملحومة عالية الجودة من الصلب الإنشائي الكربوني المدرفل على الساخن والمسحوب على البارد (المدرفل).
4. أنابيب الصلب غير الملحومة للغلايات عالية الضغط (GB5310-1995) هي أنابيب فولاذية غير ملحومة عالية الجودة من الفولاذ الكربوني والفولاذ السبائكي والفولاذ المقاوم للصدأ لسطح التسخين لغلايات أنابيب المياه للضغط العالي وما فوق.
5. أنبوب الصلب غير الملحوم عالي الضغط لمعدات الأسمدة الكيميائية (GB6479-2000) هو أنبوب صلب غير ملحوم عالي الجودة مصنوع من الفولاذ الكربوني الهيكلي والفولاذ السبائكي، وهو مناسب للمعدات الكيميائية وخطوط الأنابيب ذات درجة حرارة تشغيل تتراوح من -40 إلى 400 درجة مئوية وضغط تشغيل يتراوح من 10 إلى 30 مللي أمبير.
6. أنابيب الصلب غير الملحومة لتكسير البترول (GB9948-88) هي أنابيب فولاذية غير ملحومة مناسبة لأنابيب الأفران والمبادلات الحرارية والأنابيب في مصافي البترول.
7. أنابيب الصلب المستخدمة في الحفر الجيولوجي (YB235-70) هي أنابيب فولاذية تستخدمها الإدارات الجيولوجية في عمليات الحفر اللبي. ويمكن تقسيمها، بحسب استخداماتها، إلى أنابيب حفر، وأطواق حفر، وأنابيب لبية، وأنابيب تغليف، وأنابيب ترسيب.
8. أنابيب الصلب غير الملحومة المستخدمة في الحفر الماسي (GB3423-82) هي أنابيب فولاذية غير ملحومة تستخدم لأنابيب الحفر وقضبان الحفر وأغلفة الحفر الماسي.
٩. أنبوب حفر النفط (YB528-65) هو أنبوب فولاذي غير ملحوم يُستخدم في حفر النفط، ويتميز بسماكة داخلية أو خارجية عند كلا الطرفين. يوجد نوعان من الأنابيب الفولاذية: ملولبة وغير ملولبة. تُوصل الأنابيب الملولبة بوصلات، بينما تُوصل الأنابيب غير الملولبة بوصلات أدوات اللحام التناكبي.
١٠. أنابيب الصلب الكربوني غير الملحومة للسفن (GB5213-85) هي أنابيب فولاذية كربونية غير ملحومة تُستخدم في تصنيع أنظمة الأنابيب المقاومة للضغط من الفئة الأولى والثانية، بالإضافة إلى الغلايات والمُسخّنات الفائقة. لا تتجاوز درجة حرارة تشغيل جدار أنبوب الصلب الكربوني غير الملحوم ٤٥٠ درجة مئوية، بينما تتجاوز درجة حرارة تشغيل جدار أنبوب الصلب السبائكي غير الملحوم ٤٥٠ درجة مئوية.
11. أنبوب الصلب غير الملحوم لغلاف نصف عمود السيارة (GB3088-82) هو أنبوب صلب غير ملحوم مدرفل على الساخن مصنوع من فولاذ كربوني عالي الجودة وفولاذ سبيكي لتصنيع غلاف نصف عمود السيارة وأنبوب عمود غلاف محور القيادة.
12. أنبوب الوقود عالي الضغط لمحرك الديزل (GB3093-86) هو أنبوب فولاذي غير ملحوم مسحوب على البارد لتصنيع أنبوب عالي الضغط لأنظمة حقن محرك الديزل.
13. أنابيب فولاذية غير ملحومة ذات قطر داخلي دقيق للأسطوانات الهيدروليكية والهوائية (GB8713-88) هي أنابيب فولاذية غير ملحومة دقيقة مسحوبة على البارد أو مدرفلة على البارد ذات أقطار داخلية دقيقة لتصنيع الأسطوانات الهيدروليكية والهوائية.
14. الأنابيب الفولاذية الدقيقة غير الملحومة المسحوبة على البارد أو المدرفلة على البارد (GB3639-83) هي أنابيب فولاذية دقيقة غير ملحومة مسحوبة على البارد أو مدرفلة على البارد، تتميز بدقة أبعاد عالية وتشطيب سطحي ممتاز، وتُستخدم في الهياكل الميكانيكية والمعدات الهيدروليكية. يُسهم استخدام هذه الأنابيب في تصنيع الهياكل الميكانيكية أو المعدات الهيدروليكية في توفير ساعات التشغيل بشكل كبير، وتحسين استخدام المواد، ورفع جودة المنتج.
15. أنبوب الفولاذ المقاوم للصدأ الهيكلي غير الملحوم (GB/T14975-1994) هو أنبوب فولاذي غير ملحوم مدرفل على الساخن (بثق، تمدد) ومسحوب على البارد (مدرفل).
16. أنابيب الصلب غير الملحومة المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ لنقل السوائل (GB/T14976-1994) هي أنابيب فولاذية غير ملحومة مدرفلة على الساخن (مبثوقة، موسعة) ومسحوبة على البارد (مدرفلة) مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ لنقل السوائل.
17. الأنابيب الفولاذية غير الملحومة ذات الأشكال الخاصة مصطلح عام يُطلق على الأنابيب الفولاذية غير الملحومة ذات المقاطع العرضية غير الدائرية. وبناءً على شكل وحجم المقطع العرضي، تُصنّف هذه الأنابيب إلى ثلاثة أنواع: أنابيب فولاذية غير ملحومة ذات أشكال خاصة بسماكة جدار متساوية (رمزها D)، وأنابيب فولاذية غير ملحومة ذات أشكال خاصة بسماكات جدار مختلفة (رمزها BD)، وأنابيب فولاذية غير ملحومة ذات أشكال خاصة بأقطار متغيرة (رمزها BJ). تُستخدم هذه الأنابيب على نطاق واسع في مختلف الأجزاء الهيكلية والأدوات والقطع الميكانيكية. وبالمقارنة مع الأنابيب الدائرية، تتميز الأنابيب ذات الأشكال الخاصة بعزم قصور ذاتي ومعامل مقطع أكبر، ومقاومة أعلى للانحناء والالتواء، مما يُسهم بشكل كبير في تقليل وزن الهيكل وتوفير الفولاذ.
تُصنع أنابيب الصلب غير الملحومة عادةً بالدرفلة على الساخن أو البارد لأنواع عالية الجودة من الفولاذ الإنشائي الكربوني، مثل 10، 20، 30، 35، 45، 16Mn، 5MnV، وأنواع أخرى من الفولاذ الإنشائي منخفض السبائك، أو 40Cr، 30CrMnSi، 45Mn2، 40MnB، وأنواع أخرى من الفولاذ المركب. تُستخدم أنابيب الصلب غير الملحومة المصنوعة من الفولاذ منخفض الكربون، مثل 10 و20، بشكل أساسي في خطوط أنابيب نقل السوائل. أما أنابيب الصلب غير الملحومة المصنوعة من الفولاذ متوسط ​​الكربون، مثل 45 و40Cr، فتُستخدم في تصنيع الأجزاء الميكانيكية، مثل الأجزاء المعرضة للإجهاد في السيارات والجرارات. يجب اختبار أنابيب الصلب غير الملحومة عادةً للتأكد من قوتها واستوائها. تُسلّم أنابيب الصلب المدرفلة على الساخن إما مدرفلة على الساخن أو معالجة حرارياً، بينما تُسلّم أنابيب الصلب المدرفلة على البارد بعد معالجتها حرارياً. أنابيب فولاذية غير ملحومة للغلايات ذات الضغط المنخفض والمتوسط: تستخدم في تصنيع مختلف أنواع الغلايات ذات الضغط المنخفض والمتوسط، وأنابيب البخار المحمص، وأنابيب الماء المغلي، وأنابيب جدار الماء، وأنابيب البخار المحمص لغلايات القاطرات، وأنابيب الدخان الكبيرة، وأنابيب الدخان الصغيرة، وأنابيب الطوب المقوس، إلخ.
تُصنع الأنابيب الفولاذية غير الملحومة، سواءً المدرفلة على الساخن أو البارد (المدرفلة على البارد)، من فولاذ كربوني إنشائي عالي الجودة، وتحديدًا من الفولاذ رقم 10 ورقم 20. إلى جانب ضمان التركيب الكيميائي والخواص الميكانيكية، تُجرى اختبارات الضغط الهيدروستاتيكي، والكبس، والتوسيع، والتسطيح. تُسلّم الأنابيب المدرفلة على الساخن بعد معالجتها حراريًا، بينما تُسلّم الأنابيب المدرفلة على البارد بعد معالجتها حراريًا.
18. يُستخدم أنبوب الصلب غير الملحوم GB18248-2000 (المخصص لأسطوانات الغاز) بشكل أساسي في صناعة مختلف أنواع أسطوانات الغاز والأسطوانات الهيدروليكية. ومن المواد المستخدمة فيه: 37Mn، و34Mn2V، و35CrMo، وغيرها.
صيغة الحساب وأمثلة لأنابيب الصلب غير الملحومة: (كجم/م) W = 0.02466 × S (D – S) حيث: D = القطر الخارجي، S = سمك الجدار
أوجد وزن المتر الواحد من أنبوب فولاذي غير ملحوم بقطر خارجي 60 مم وسماكة جدار 4 مم. وزن المتر الواحد = 0.02466 × 4 × (60 - 4) = 5.52 كجم. 9. أنبوب حفر آبار النفط (YB528-65) هو أنبوب فولاذي غير ملحوم يُستخدم في حفر آبار النفط، ويحتوي على سماكة داخلية أو خارجية عند كلا الطرفين. يوجد نوعان من الأنابيب الفولاذية: ملولبة وغير ملولبة. تُوصل الأنابيب الملولبة بوصلات، بينما تُوصل الأنابيب غير الملولبة بوصلات لحام طرفية.
GB3088-82) عبارة عن أنبوب فولاذي غير ملحوم مدلفن على الساخن مصنوع من فولاذ كربوني إنشائي عالي الجودة وفولاذ سبيكي إنشائي لتصنيع أغلفة نصف المحور للسيارات وأنابيب عمود غلاف محور القيادة.
١٠. أنابيب الصلب الكربوني غير الملحومة للسفن (GB5213-85) هي أنابيب فولاذية كربونية غير ملحومة تُستخدم في تصنيع أنظمة الأنابيب المقاومة للضغط من الفئة الأولى والثانية، بالإضافة إلى الغلايات والمُسخّنات الفائقة. لا تتجاوز درجة حرارة تشغيل جدار أنبوب الصلب الكربوني غير الملحوم ٤٥٠ درجة مئوية، بينما تتجاوز درجة حرارة تشغيل جدار أنبوب الصلب السبائكي غير الملحوم ٤٥٠ درجة مئوية.
11. أنبوب الصلب غير الملحوم لغلاف نصف عمود السيارة (GB3088-82) هو أنبوب صلب غير ملحوم مدرفل على الساخن مصنوع من فولاذ كربوني عالي الجودة وفولاذ سبيكي لتصنيع غلاف نصف عمود السيارة وأنبوب عمود غلاف محور القيادة.
12. أنابيب الزيت عالية الضغط لمحركات الديزل (GB3093-2002) هي أنابيب فولاذية غير ملحومة مسحوبة على البارد لتصنيع أنابيب عالية الضغط لأنظمة حقن محركات الديزل.
13. أنابيب فولاذية غير ملحومة ذات قطر داخلي دقيق للأسطوانات الهيدروليكية والهوائية (GB8713-88) هي أنابيب فولاذية غير ملحومة دقيقة مسحوبة على البارد أو مدرفلة على البارد ذات أقطار داخلية دقيقة لتصنيع الأسطوانات الهيدروليكية والهوائية.
الفرق الأكبر بين الأنابيب الفولاذية ذات الجدران السميكة والأنابيب الفولاذية ذات الجدران الرقيقة هو سمك جدار الأنبوب الفولاذي
بشكل عام، تُصنع أنابيب الصلب ذات الجدران الرقيقة بتقنية السحب على البارد، بينما تُصنع أنابيب الصلب ذات الجدران السميكة بتقنية السحب على الساخن. وإذا ما تم التمييز بينهما بوحدات القياس، فمن المتعارف عليه أن نسبة سُمك الجدار إلى قطر الأنبوب التي تساوي 0.02 تُشير إلى أنبوب صلب ذي جدران سميكة، بينما تُعتبر الأنابيب ذات الجدران الرقيقة، التي تقل نسبة سُمك جدارها إلى قطرها عن 0.02، أنابيب صلبة ذات جدران رقيقة.
أكبر أنواع أنابيب الصلب هي الأنابيب ذات الجدران الرقيقة، وأكبرها الأنابيب ذات الجدران السميكة. من حيث الاستخدام، تُستخدم الأنابيب ذات الجدران الرقيقة في الغالب لخطوط الأنابيب، بينما تُستخدم الأنابيب ذات الجدران السميكة في الغالب كمواد رديئة للأجزاء المجوفة، وتُستخدم في خطوط الأنابيب ذات الضغط العالي والمهمة.
اللوائح والتطبيقات الخاصة بأنابيب الصلب ذات الجدران السميكة في الهندسة
1. اللوائح ذات الصلة واللوائح المختلفة للاختيار الفعلي واستخدام وصلات الأنابيب ذات الجدران السميكة
عند اختيار أو استخدام وصلات الأنابيب ذات الجدران السميكة، يجب أولاً الالتزام باللوائح والمواصفات ذات الصلة، لا سيما في حالات نقل السوائل شديدة الخطورة أو شديدة الاشتعال، أو الغازات عالية الضغط. وبناءً على ذلك، يُحدد نوع وصلات الأنابيب بشكل أساسي وفقًا للغرض من الاستخدام وظروفه (الضغط، درجة الحرارة، نوع السائل). وتُدرج اللوائح/المعايير ذات الصلة أدناه كمرجع فقط.
1) قانون الإشراف على سلامة المعدات الخاصة؛
2) قائمة بلوائح فحص سلامة المعدات الخاصة؛
3) لوائح إدارة ومراقبة سلامة خطوط الأنابيب المضغوطة؛
4) لوائح الإشراف على جودة المعدات الخاصة ولوائح الإشراف على السلامة؛
5) لوائح الإشراف والإدارة على تصميم/تصنيع/تركيب المعدات الخاصة (مسودة)؛
6) لوائح الإشراف الفني على سلامة خطوط الأنابيب المضغوطة (مسودة)؛
7) المواصفات الفنية للسلامة لخطوط الأنابيب المعدنية الصناعية (مسودة)؛
2. تحديد درجة قوة وصلات الأنابيب
1) بالنسبة لتركيبات الأنابيب التي يتم تحديد درجتها عن طريق الضغط الاسمي أو تصنيف الضغط ودرجة الحرارة المحدد، يجب استخدام تصنيف الضغط ودرجة الحرارة المحدد في المعيار كمرجع، مثل GB/T 17185؛
2) ينص المعيار فقط على السماكة الاسمية للأنبوب المستقيم المتصل به، ويتم تحديد تصنيف الضغط ودرجة الحرارة المطبق وفقًا لدرجة الأنبوب القياسية المحددة في المعيار، مثل GB14383~GB14626.
3) بالنسبة لوصلات الأنابيب التي تحدد المعايير أبعادها الخارجية فقط، مثل GB12459 وGB 13401، يجب تحديد قوة تحملها من خلال اختبارات تأكيدية. 4) أما بالنسبة للوصلات الأخرى، فيجب إجراء تصميم الضغط أو التحليل التحليلي وفقًا للوائح ذات الصلة لتحديد معيار الاستخدام. إضافةً إلى ذلك، يجب ألا تقل درجة قوة وصلات الأنابيب عن الضغط الذي تتحمله في ظل أقسى ظروف التشغيل التي قد يواجهها نظام الأنابيب بأكمله أثناء التشغيل.
3. السلامة والاقتصاد
إضافةً إلى أنواع وصلات الأنابيب الهيكلية المذكورة أعلاه والمستخدمة في هندسة الأنابيب، توجد أنواع أخرى لتلبية متطلبات ظروف التشغيل المختلفة، لا سيما الظروف الخاصة. في التصميم الهندسي أو الاختيار، كلما زادت قوة وصلات الأنابيب، زادت السلامة، ولكن ذلك يزيد من تكلفة المشروع، مما قد يؤدي إلى هدر غير ضروري.
من منظور الجدوى الاقتصادية، ومع تلبية متطلبات التصميم الهندسي وخفض التكاليف قدر الإمكان، قد يؤدي ذلك إلى اختيار عدد قليل من وصلات الأنابيب، مما يعيق إدارة وتنظيم مواد البناء في الموقع، ويؤثر سلبًا على متطلبات تعديلات التصميم واستبدال المواد. لذا، ينبغي أن يجمع اختيار وصلات الأنابيب بين السلامة والاقتصاد، ويُنصح بتقليل تنوعها قدر الإمكان. إضافةً إلى ذلك، يجب مراعاة عوامل أخرى كظروف البناء في الموقع، ومستوى التنفيذ، ودورة توريد وصلات الأنابيب. وفي بعض الحالات، يُنصح بالنظر في إمكانية استخدام وصلات أنابيب مُدعمة، وأكواع مشطوفة، وثني الأنابيب ذات الأقطار الصغيرة في الموقع.
وفي الوقت نفسه، من الضروري أيضًا فهم القدرة الإنتاجية والمنتجات وإمدادات السوق لمصنعي تجهيزات الأنابيب.
4. مشاكل في معايير اختيار وصلات الأنابيب
1) معايير تركيب الأنابيب المحلية ليست مثالية، وينبغي أن تتضمن معايير تركيب الأنابيب غير المتطابقة معايير لأنواع تركيبات الأنابيب ومعايير لموادها. ومع ذلك، فإن معايير المواد إما غير مكتملة، أو تفتقر إلى متطلبات الجودة والمتطلبات الفنية مثل متطلبات الشحن، وقواعد الفحص والتعبئة، وشهادات الجودة. معايير مواد تركيبات الأنابيب غير متطابقة بشكل جيد، وغالبًا ما تُصاغ من وجهات نظرها وزواياها، بدلاً من نظام معايير أنابيب الضغط الكامل. بالنسبة للاختيار في الهندسة، توجد معايير للأنابيب، ولكن لا يوجد معيار مماثل للمطروقات أو المسبوكات. والواقع أن معيار مطروقات تركيبات الأنابيب يستعير معيار مطروقات أوعية الضغط، دون مراعاة الاختلافات بينهما، مثل اللحام، وفحص الأغشية، واللوائح الأخرى.
2) يختلف المستوى القياسي لتركيبات الأنابيب اختلافًا كبيرًا، ويفتقر المحتوى إلى الاتساق والمنهجية، مما يؤدي إلى وجود تناقضات في التوصيل، مما يسبب عدم الراحة في الاستخدام.
3) لا يوجد معيار اختبار نوعي لوصلات الأنابيب. ينص المعياران GB12459 وGB13401 فقط على حساب الضغط لاختبار الانفجار لوصلات الأنابيب الفولاذية الملحومة طرفيًا غير الملحومة ووصلات الأنابيب الفولاذية الملحومة طرفيًا. توجد أنواع أخرى من معايير الاختبار أو معايير التنفيذ لضمان جودة تصنيع وصلات الأنابيب.
معادلة وزن الأنابيب الفولاذية غير الملحومة: [(القطر الخارجي - سمك الجدار) * سمك الجدار] * 0.02466 = كجم/م (الوزن لكل متر)