ما الغرض من تخليل الأنابيب الفولاذية غير الملحومة؟

تُعدّ عملية التخليل والتخميل لأنابيب الصلب غير الملحومة تفاعلاً كيميائياً. في البداية، يُزيل محلول التخليل القشور والصدأ من سطح الصلب، وتكتمل عملية التخميل في الوقت نفسه. يمنع هذا التفاعل أكسدة أنابيب الصلب غير الملحومة بفعالية، ويحقق الغرض من حمايتها من التآكل. قبل البدء بعملية التخليل والتخميل، يجب إزالة الزيوت والشحوم والشوائب، مثل مركبات سحب السطح. يصبح سطح أنبوب الصلب غير الملحوم بعد التخليل والتخميل فضي اللون بشكل موحد، مما يُحسّن بشكل كبير مقاومة الفولاذ المقاوم للصدأ للتآكل.

تُعدّ عملية فسفتة الأنابيب الفولاذية غير الملحومة عملية يتم فيها غمر الأنابيب في محلول فسفتة (محلول يتكون أساسًا من فوسفات حمضي معين) لترسيب طبقة من غشاء تحويل الفوسفات البلوري غير القابل للذوبان في الماء على سطحها. وتعتمد هذه العملية على تفاعل كيميائي وكهروكيميائي لتكوين غشاء تحويل فوسفاتي. يُطلق على غشاء التحويل الفوسفاتي المتكون اسم غشاء الفوسفات، وهو يحمي المعدن من التآكل إلى حدٍ ما؛ ويُستخدم كطبقة أساسية قبل الطلاء لتحسين التصاق طبقة الطلاء ومقاومتها للتآكل؛ كما يُستخدم لتقليل الاحتكاك وتزييت المعادن في عمليات التشكيل على البارد.

تشير عملية "الفوسفاتة والتصبين" لأنابيب الصلب غير الملحومة إلى عملية التصبين التي تلي عملية الفوسفاتة. وتُستخدم هذه العملية عادةً في عمليات التشغيل الآلي مثل السحب أو التمديد. يبلغ سمك طبقة الفوسفات عادةً 8-12 ميكرون، ثم تدخل في سائل التصبين، ثم تُسحب أو تُمدد. والهدف من عملية التصبين لأنابيب الصلب غير الملحومة هو زيادة كفاءة التزييت.

تُعد عمليات التخليل والفوسفاتة والتصبين لأنابيب الصلب غير الملحومة إجراءات بسيطة: التخليل ← الغسيل بالضغط العالي ← الفوسفاتة ← الغسيل بالماء عالي الضغط ← التصبين ← التجفيف ← النقل والتكديس.

أولاً، التخليل
1. تعريف التخليل: تُستخدم الأحماض لإزالة طبقة أكسيد الحديد بالطرق الكيميائية وفقًا لتركيز ودرجة حرارة وسرعة معينة، وهذا ما يسمى التخليل.
٢. تصنيف التخليل: حسب نوع الحمض: التخليل بحمض الكبريتيك، التخليل بحمض الهيدروكلوريك، التخليل بحمض النيتريك، التخليل بحمض الهيدروفلوريك. يجب استخدام وسائط مختلفة للتخليل حسب مادة الفولاذ، مثل تخليل الفولاذ الكربوني بحمض الكبريتيك وحمض الهيدروكلوريك، وتخليل الفولاذ المقاوم للصدأ بمزيج من حمض النيتريك وحمض الهيدروفلوريك. حسب شكل الفولاذ: تخليل الأسلاك، تخليل المشغولات المطروقة، تخليل الصفائح الفولاذية، تخليل الشرائح، إلخ. حسب نوع معدات التخليل، يمكن تقسيمها إلى تخليل الخزانات، التخليل شبه المستمر، التخليل المستمر بالكامل، وتخليل الأبراج.
3. مبدأ التخليل: التخليل عملية لإزالة أكسيد الحديد من سطح المعدن باستخدام طرق كيميائية، ولذلك يُسمى أيضًا بالتخليل الكيميائي. تتكون طبقة أكسيد الحديد (Fe2O3، Fe3O4، FeO) على سطح الأنابيب الفولاذية، وهي عبارة عن أكسيد قلوي غير قابل للذوبان في الماء. عند غمرها في حمض أو رش سطحها به، تخضع هذه الأكاسيد القلوية لسلسلة من التفاعلات الكيميائية مع الحمض.

ثانيًا، التخميل
1. مبدأ التخميل: يمكن تفسير آلية التخميل بنظرية الأغشية الرقيقة، حيث يُعتقد أن التخميل ناتج عن تفاعل المعدن مع المواد المؤكسدة. عند حدوث هذا التفاعل، تتشكل طبقة تخميل رقيقة وكثيفة ومُغطاة جيدًا وملتصقة بقوة على سطح المعدن. توجد هذه الطبقة كطور مستقل، وعادةً ما تكون مُركبًا من المعادن المؤكسدة. وتتمثل وظيفتها في فصل المعدن تمامًا عن الوسط المُسبب للتآكل، ومنعه من ملامسة هذا الوسط، مما يُوقف ذوبان المعدن ويُدخله في حالة خمول، وبالتالي تحقيق الحماية من التآكل.

2. مزايا التخميل:
1) بالمقارنة مع طريقة الختم الفيزيائي التقليدية، فإن معالجة التخميل لها خصائص عدم زيادة سمك قطعة العمل أو تغيير لونها على الإطلاق، وتحسين دقة المنتج وقيمته المضافة، وجعل العملية أكثر ملاءمة؛
2) بما أن عملية التخميل تتم في حالة غير تفاعلية، يمكن إضافة عامل التخميل واستخدامه بشكل متكرر، لذلك يكون له عمر أطول وتكلفة اقتصادية أكثر.
3) يعزز التخميل تكوين طبقة تخميل ذات بنية جزيئية أكسجينية على سطح المعدن، وتتميز هذه الطبقة بكثافتها وثبات أدائها، فضلاً عن قدرتها على إصلاح نفسها ذاتياً في الهواء. لذا، بالمقارنة مع الطريقة التقليدية لتطبيق زيت مانع الصدأ، فإن طبقة التخميل المتكونة بالتخميل أكثر استقراراً ومقاومة للتآكل.

ثالثًا، الفسفتة
المعالجة بالفوسفات هي عملية معالجة سطحية يتم فيها تكوين طبقة رقيقة (طبقة الفوسفات) على السطح من خلال تفاعل كيميائي. تُستخدم هذه العملية بشكل أساسي على أسطح المعادن، وتهدف إلى توفير طبقة واقية تعزل المعدن عن الهواء وتمنع تآكله. كما تُستخدم كطبقة أساسية قبل طلاء بعض المنتجات. بفضل طبقة الفوسفات هذه، تتحسن قوة التصاق طبقة الطلاء ومقاومتها للتآكل، كما تزداد جمالية السطح المعدني، وتؤدي دورًا في تزييت بعض المعادن أثناء عمليات التشكيل على البارد. بعد المعالجة بالفوسفات، لا تتأكسد قطعة العمل ولا تصدأ لفترة طويلة، لذا تُستخدم هذه العملية على نطاق واسع وتُعد من أكثر عمليات معالجة أسطح المعادن شيوعًا. ويتزايد استخدامها في صناعات السيارات، وبناء السفن، وتصنيع الآلات، وغيرها.

ثالثًا، عملية تخليل وتخميل الأنابيب الفولاذية غير الملحومة
تتضمن عملية السحب البارد الثانية لأنابيب الصلب غير الملحومة ما يلي: المادة الخام (أنبوب خام أو أنبوب نهائي) ← التشكيل ← التخليل ← الفسفتة (أي التشحيم) ← السحب البارد. وفي حال وجود عملية سحب بارد ثانية، فإن الحاجة إلى التلدين تعتمد على نوع الصلب.
عمومًا، لا يحتاج الفولاذ منخفض الكربون إلى التلدين. بعد عملية السحب على البارد الثانية، تتم عمليات التشحيم، ثم السحب على البارد مرة أخرى، ثم التلدين، ثم التقويم، ثم القطع، ثم فحص المنتج النهائي، ثم التعبئة والتخزين. بعد ذلك، تُجرى عمليات التخليل والتخميل لضمان أعلى معايير الجودة.

رابعاً، يجب مراعاة النقاط التالية عند معالجة أنابيب الصلب غير الملحومة بالتخليل والتخميل:
(1) لا يمكن معالجة أنابيب الصلب غير الملحومة بمواد كيميائية شديدة التآكل، وإلا سيحدث تآكل موضعي. مع ذلك، يمكن معالجة الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي بعملية معالجة الفولاذ المقاوم للصدأ.
(2) تتميز التركيبات التي تحتوي على أيونات الكلوريد بسرعة تخليل أعلى، وتُستخدم فقط للتخليل الأولي لأغشية الأكسيد السميكة. بعد التخليل الأولي، تُستخدم عمليات تخليل أخرى للتخليل الثاني. يمكن لأيونات الكلوريد أن تُسبب بسهولة تآكلًا نقريًا للفولاذ المقاوم للصدأ. عند تحضير محلول التخليل، يُنصح باستخدام الماء المقطر لتجنب اختلاط أيونات الكلوريد.
(3) عند الفرك أو الدرفلة أو التخليل بمعجون التخليل، يجب أن يبقى سطح التخليل رطبًا دائمًا وليس جافًا، وإلا فإن تركيز الحمض الموضعي سيكون مرتفعًا جدًا، مما سيؤدي إلى ظهور نمط يشبه السحاب.
(4) في عمليات التخليل المختلفة، من الضروري الانتباه إلى التحكم الصارم في درجة حرارة التخليل والوقت وظروف العملية الأخرى، وإلا فإن التخليل سيكون غير كافٍ، أو مفرطًا، أو حتى تآكل وتلف قطعة العمل.