أنواع أنابيب الفولاذ الكربوني غير الملحومة

ما هو أنبوب الفولاذ الكربوني غير الملحوم؟

أنبوب الفولاذ الكربوني غير الملحوم هو أنبوب معدني خالٍ من اللحام، مصنوع من الفولاذ الكربوني (نسبة الكربون فيه تتراوح بين 0.02% و2.11%)، وذلك من خلال الدرفلة على الساخن أو البارد أو السحب على البارد. يمتاز هذا الأنبوب بهيكله المتواصل، وقدرته على تحمل الضغط أعلى من قدرة أنابيب الفولاذ الملحومة، مما يجعله مناسبًا للاستخدام في ظروف تتطلب ضغطًا ودرجة حرارة ودقة عاليتين.

خصائص أنبوب الفولاذ الكربوني غير الملحوم:

1. لا عيوب لحام: تجنب نقاط ضعف القوة ومخاطر التسرب الناتجة عن اللحام.
2. قدرة تحمل عالية للضغط: يمكن أن يصل ضغط الانفجار إلى 1.5 ضعف ضغط الأنابيب الملحومة من نفس المواصفات.
3. نطاق درجة الحرارة: أنبوب الفولاذ الكربوني: -20 ~ 350 درجة مئوية؛ أنبوب الفولاذ السبائكي (مثل 15CrMo): -40 ~ 550 درجة مئوية.

4. مرونة المعالجة: المعالجة الحرارية (التبريد، التلطيف)، الانحناء وتوسيع الأنبوب ممكنة.

أنواع أنابيب الفولاذ الكربوني غير الملحومة:

1. التصنيف حسب محتوى الكربون
يمكن تقسيم أنابيب الفولاذ الكربوني غير الملحومة إلى فولاذ منخفض الكربون، وفولاذ متوسط الكربون، وفولاذ عالي الكربون وفقًا لمحتوى الكربون. يتميز الفولاذ منخفض الكربون بمتانة عالية وقابلية لحام ممتازة، وهو مناسب لتصنيع الهياكل العامة وأنابيب نقل السوائل؛ بينما يتميز الفولاذ متوسط الكربون بقوة عالية ومقاومة عالية للتآكل، ويُستخدم غالبًا في تصنيع الأجزاء الميكانيكية والمحامل؛ ويُستخدم الفولاذ عالي الكربون غالبًا في تصنيع السكاكين وأدوات القطع نظرًا لصلابته العالية ومقاومته للتآكل.

2. التصنيف حسب الاستخدام

أ. أنابيب الفولاذ الكربوني غير الملحومة للهياكل: تُستخدم لدعم الهياكل في مجالات البناء، وتصنيع الآلات (الأنابيب الميكانيكية)، وغيرها. تتميز بقوة وصلابة عاليتين، وتتحمل الأحمال الكبيرة.
ب. أنابيب الفولاذ الكربوني غير الملحومة لنقل السوائل: تُستخدم بشكل رئيسي لنقل مختلف أنواع السوائل، مثل النفط والغاز الطبيعي ومياه الصنبور، وغيرها. يتطلب هذا النوع من الأنابيب الفولاذية مقاومة جيدة للضغط، ومانع تسرب، ومقاومة للتآكل.
ج. أنابيب الفولاذ الكربوني غير الملحومة لغلايات الضغط العالي: تُستخدم في غلايات محطات الطاقة، والغلايات الصناعية، وغيرها من المعدات، وتتميز بتحملها لدرجات الحرارة العالية والبخار عالي الضغط. ويشترط أن تتمتع بمقاومة جيدة للحرارة والضغط والأكسدة.
د. أنابيب الفولاذ الكربوني غير الملحومة للاستخدام الهيدروليكي: تُستخدم في الأنظمة الهيدروليكية مثل الأسطوانات الهيدروليكية وأسطوانات الزيت، وتنتمي إلى نوع أنابيب الفولاذ الملحومة الدقيقة المسحوبة على البارد أو المدرفلة على البارد.
د. أنابيب الفولاذ الكربوني غير الملحومة لتكسير البترول: تُستخدم في أجهزة التكسير في صناعة البتروكيماويات، وتتميز بتحملها لدرجات الحرارة العالية والضغط العالي والعوامل المسببة للتآكل. وتتميز بمقاومة جيدة للتآكل وقوة تحمل عالية لدرجات الحرارة العالية.

3. التصنيف حسب عملية الإنتاج

يمكن تقسيم أنابيب الفولاذ الكربوني غير الملحومة إلى ثلاثة أنواع رئيسية وفقًا لعملية الإنتاج:

1) أنابيب الفولاذ الملحومة المدرفلة على الساخن

تُعد أنابيب الفولاذ الملحومة المدرفلة على الساخن فئة كبيرة من أنابيب الفولاذ الملحومة، والتي تُصنف وفقًا لطريقة الإنتاج. الدرفلة على الساخن تُشبه الدرفلة على البارد، أي الدرفلة في درجة حرارة الغرفة، بينما الدرفلة على الساخن تُشبه الدرفلة فوق درجة حرارة إعادة التبلور. تُشبه أنابيب الفولاذ غير الملحومة أنابيب الفولاذ الملحومة. تُصنع أنابيب الفولاذ غير الملحومة عادةً عن طريق ثقب الفولاذ المستدير ثم معالجته، بينما تُصنع أنابيب الفولاذ الملحومة عادةً عن طريق لحام صفائح الفولاذ بطرق مختلفة.

تُنتج أنابيب الفولاذ غير الملحومة المدرفلة على الساخن عادةً باستخدام وحدات درفلة أنابيب آلية. تُفحص كتلة الأنبوب الصلبة وتُزال عيوب السطح، وتُقطع بالطول المطلوب، وتُركّز على السطح النهائي للطرف المثقب من كتلة الأنبوب، ثم تُرسل إلى فرن التسخين للتسخين وتُثقب على المثقب. أثناء الثقب، تدور الكتلة وتتحرك للأمام باستمرار. تحت تأثير البكرات والرأس، يتشكل تجويف تدريجي داخل كتلة الأنبوب، ويُسمى الأنبوب الخشن. ثم تُرسل إلى آلة درفلة الأنابيب الآلية لمزيد من الدرفلة. أخيرًا، تُسوّى سماكة الجدار بواسطة آلة التسوية، ويُحدَّد القطر بواسطة آلة التحجيم لتلبية متطلبات المواصفات. يُعدّ استخدام وحدة درفلة الأنابيب المستمرة لإنتاج أنابيب فولاذية غير ملحومة مدرفلة على الساخن طريقةً أكثر تطورًا.

سير العملية:
أنابيب فولاذية غير ملحومة مدرفلة على الساخن: كتلة أنبوب مستديرة ← تسخين إلى 1200 درجة مئوية ← ثقب ← درفلة مائلة بثلاث بكرات، درفلة مستمرة أو بثق ← إزالة الأنبوب ← تحجيم (أو تقليل القطر) ← تبريد ← أنبوب كتلة ← تقويم ← اختبار هيدروستاتيكي (أو كشف العيوب) ← وسم ← تخزين.

تُستخدم الأنابيب غير الملحومة المدرفلة على الساخن عادةً في المشاريع الكبيرة التي تتطلب ضغوطًا ودرجات حرارة أعلى. المعيار النموذجي: ASTM A106

الميزات:
المزايا: عملية المعالجة الحرارية تجعلها شديدة الصلابة والمتانة، وتتحمل درجات الحرارة والضغوط العالية. بالمقارنة مع الدرفلة على البارد، تتميز بكفاءة إنتاجية عالية وفعالية من حيث التكلفة، ويمكنها إنتاج أنابيب فولاذية كبيرة القطر وذات جدران سميكة. العيوب: سطح خشن (مع وجود طبقة أكسيد)، دقة أبعاد منخفضة (تفاوت ±1%)، وزن ثقيل، وقد يصعب نقله وتركيبه.

استخدامات:
أغلفة النفط (API 5CT J55/N80)
دعامات هياكل المباني (مثل أعمدة المصانع)
أنابيب نقل السوائل العادية (مياه، غاز منخفض الضغط)
أنابيب الغلايات لدرجات الحرارة والضغط العاليين.

2) أنابيب الصلب الملحومة المدرفلة على البارد/المسحوبة على البارد

أنابيب الصلب الملحومة الدقيقة المدرفلة على البارد هي أنابيب فولاذية ملحومة تتميز بدقة أبعاد عالية وتشطيب سطحي جيد، وتُستخدم في الهياكل الميكانيكية الدقيقة، والمعدات الهيدروليكية، والأكمام الفولاذية.

تشمل طرق المعالجة الباردة لأنابيب الصلب بشكل رئيسي السحب والدرفلة على البارد. يمكن أن تكون المواد الخام لأنابيب الصلب المعالجة على البارد أنابيب فولاذية ملحومة مدرفلة على الساخن أو أنابيب ملحومة. من الخصائص الشائعة لطريقة المعالجة الباردة لأنابيب الصلب دقة أبعاد عالية وخشونة سطح جيدة. يمكنها إنتاج أنابيب رقيقة الجدران بأقطار فائقة الرقة تتراوح بين 0.05 و0.01 مم، وأنابيب شعيرية بأقطار فائقة الرقة تتراوح بين 0.3 و0.1 مم.

أنابيب فولاذية ملساء مدلفنة على البارد:

تُدرفل هذه الأنابيب على البارد على أساس أنابيب فولاذية مدرفلة على الساخن، مما يحقق دقة أبعاد وجودة سطح أعلى، وهو مناسب لتصنيع أنابيب فولاذية عالية الدقة ذات أقطار صغيرة. على عكس أنابيب الفولاذ المدرفلة على الساخن، تتميز هذه الأنابيب بصلابة وهشاشة أكبر. تتميز بدقة معالجة وتشكيل أعلى، وهي مناسبة جدًا للمعدات الدقيقة.

في المظهر، تكون أنابيب الفولاذ المدرفلة على البارد أقصر من أنابيب الفولاذ المدرفلة على الساخن. سمك جدارها أصغر عمومًا من سمك جدار أنابيب الفولاذ المدرفلة على الساخن، لكن سطحها يبدو أكثر لمعانًا من أنابيب الفولاذ السميكة الجدران، مع خشونة سطح أقل ونتوءات أقل على القطر. يبلغ الحد الأقصى للقطر الاسمي للأنابيب المدرفلة على البارد 200 مم، بينما يبلغ الحد الأقصى للقطر الاسمي للأنابيب المدرفلة على الساخن 600 مم.

أنابيب فولاذية غير ملحومة مسحوبة على البارد:
تُصنع هذه الأنابيب عن طريق تمرير الأنابيب المدرفلة على الساخن بقوة عبر قالب واحد أو أكثر، مما يُحسّن دقة أبعادها وجودة سطحها، مع تعزيز متانتها. وهي مناسبة لتصنيع أنابيب فولاذية عالية الدقة والقوة. وهذا يُجبر المادة على أن تصبح أكثر كثافة، مما يزيد من متانتها. وهي مثالية للتطبيقات التي تُعدّ فيها المتانة ومقاومة الضغط أمرًا بالغ الأهمية.

العملية:
أنابيب مدرفلة على الساخن ← تخليل ← درفلة على البارد/سحب على البارد ← تلدين ← تشطيب

يستخدم إنتاج الأنابيب المدرفلة على البارد مطحنة درفلة على البارد دورية. تتميز آلة الدرفلة الباردة الدورية بثبات أنبوب الفولاذ ومحوره، وتحركها الحركة الترددية للإطار لعكس درفلة أنبوب الفولاذ، وتُضغط القطعة المدرفلة بواسطة فتحة مقطع عرضي متغير لتقليل القطر والجدار.

الميزات:
المزايا: دقة أبعاد عالية (تفاوت ±0.05 مم)، سطح أملس (Ra≤1.6 ميكرومتر)، وزيادة في المتانة بنسبة 20% إلى 30%.
العيوب: انخفاض كفاءة الإنتاج، ارتفاع التكلفة، محدودية المواصفات (عادةً Φ≤250 مم)، وإمكانية التخصيص المحدودة.

الفرق بين الدرفلة الباردة والسحب البارد:
الدرفلة الباردة هي تشكيل بالضغط الشعاعي، بينما السحب البارد هو تشكيل بالتمدد المحوري. الدرفلة الباردة متعددة التمريرات تُحسّن دقة الأبعاد، بينما السحب البارد مع التمدد أحادي الاتجاه قد يؤدي بسهولة إلى صغر حجم البيضاوي. تتميز الأنابيب المدرفلة على البارد بصلابة عمل موحدة وعمر تعب أعلى بنسبة 30% إلى 50% من الأنابيب المسحوبة على البارد. بالنسبة للمكونات الرئيسية التي تتحمل الضغط (مثل الأنظمة الهيدروليكية)، يُنصح باستخدام الأنابيب المدرفلة على البارد أولاً حتى لو زادت التكلفة بنسبة 30%، مما يقلل بشكل كبير من خطر انفجار الأنبوب.

الأنابيب المدرفلة على البارد: تُستخدم في البيئات القاسية (الهيدروليكية، المحامل، الطاقة) عالية الدقة، ومقاومة التعب العالية. المعيار النموذجي: ASTM A519.

الأنابيب المسحوبة على البارد: مناسبة للهياكل العامة، منخفضة التكلفة، وفي ظروف الأحمال المتوسطة والمنخفضة (الإنشاءات، الآلات العامة).

سيناريوهات التطبيق:
الأسطوانات الهيدروليكية، أكمام المحامل (مثل الأنابيب الدقيقة المسحوبة على البارد بقطر 45#)
أعمدة نقل الحركة في السيارات، مكونات الأجهزة الدقيقة
أنظمة التحكم في السوائل عالية الدقة (مثل أنابيب مضخات القياس الكيميائي)

3) أنابيب الصلب غير الملحومة المبثوقة

أنابيب الصلب غير الملحومة المبثوقة هي أنابيب فولاذية خالية من اللحام، تُنتج بعمليات البثق الساخن، وهي مناسبة بشكل خاص لتصنيع الفولاذ عالي السبائك، والمعادن صعبة التشوه، والأنابيب ذات الجدران السميكة ذات القطر الكبير. تتميز بخصائص أساسية مثل القوة العالية، ومقاومة درجات الحرارة العالية، ومقاومة التآكل، ومقاومة التآكل، ومقاومة الشيخوخة. تضمن عملية إنتاجها اتساق القوة وثبات الأبعاد من خلال المعالجة الدقيقة.

العملية:
سبائك الصلب ← التسخين ← تزييت الزجاج ← تشكيل الطارد ← التقويم

الميزات:
المزايا: يمكنها إنتاج مقاطع عرضية معقدة (مثل الأنابيب ذات الأشكال الخاصة) وأنابيب الصلب عالية السبائك (مثل P91).

العيوب: تكلفة كبيرة للمعدات، ومناسبة فقط لدفعات صغيرة من الأنابيب الخاصة.

المعيار النموذجي: ASTM A213

سيناريوهات التطبيق:
أنابيب مولدات البخار للطاقة النووية
أنابيب غلايات محطات الطاقة فوق الحرجة (مثل 12Cr1MoVG)

اقتراحات الاختيار:

اختر الأنابيب المدرفلة على الساخن: تكلفة منخفضة، ومتطلبات قطر كبير (مثل أنابيب المياه التي يزيد قطرها عن DN400).
اختر الأنابيب المسحوبة على البارد: دقة عالية، وظروف قوة عالية (مثل الأنظمة الهيدروليكية).
اختر أنابيب الفولاذ المسبوك: درجات حرارة عالية/منخفضة/بيئة تآكل (مثل مقاومة الحرارة 15CrMo، ومقاومة الحرارة المنخفضة 09MnD).

الخلاصة:

تلبي أنابيب الفولاذ الكربوني غير الملحومة احتياجات مختلفة من خلال ثلاث عمليات: الدرفلة على الساخن، الدرفلة على البارد/السحب على البارد، والبثق. تجعلها خصائصها الخالية من اللحام وعالية القوة مادة أساسية في مجالات الطاقة والآلات وغيرها. عند اختيار نموذج، يجب عليك مراعاة العوامل الأربعة الرئيسية وهي الضغط ودرجة الحرارة والدقة والتكلفة، واتباع معايير الصناعة ذات الصلة بشكل صارم (مثل API وASTM وGB).

Read more: Schedule 80 Carbon Steel Pipe or Carbon Steel vs Black Steel