ما هو أنبوب الكربون الصلب؟

الكربون الصلب عبارة عن سبيكة فولاذية تحتوي على الحديد والكربون. أنابيب الصلب الكربوني مادة متينة للغاية تستخدم في الصناعات الثقيلة مثل البنية التحتية والشحن والأسمدة. يعطي محتوى الكربون العالي للفولاذ نقطة انصهار أقل ، مما يجعله أكثر مرونة ومتانة ، وأكثر قدرة على تبديد الحرارة.

تصنيف أنابيب الصلب الكربوني:

تنقسم أنابيب الصلب الكربوني إلى فئتين: أنابيب الصلب المدرفلة على الساخن والأنابيب الباردة (المسحوبة).

تنقسم أنابيب الصلب الكربوني المدلفنة على الساخن إلى أنابيب فولاذية عامة ، وأنابيب فولاذية للغلايات منخفضة ومتوسطة الضغط ، وأنابيب فولاذية للغلايات عالية الضغط ، وأنابيب فولاذية من السبائك ، وأنابيب فولاذية مقاومة للصدأ ، وأنابيب تكسير البترول ، وأنابيب فولاذية جيولوجية ، وأنابيب فولاذية أخرى.

بالإضافة إلى الأنابيب الفولاذية العامة ، أنابيب الصلب ذات الضغط المنخفض والمتوسط ، وأنابيب الغلايات ذات الضغط العالي ، وأنابيب الصلب السبائكي ، وأنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ ، وأنابيب تكسير البترول ، وغيرها من الأنابيب الفولاذية ، كما تشتمل أنابيب الصلب الكربوني المدرفلة على البارد (المسحوبة) على الكربون أنابيب فولاذية رقيقة الجدران ، أنابيب فولاذية رقيقة الجدران ، أنابيب فولاذية رقيقة الجدران غير قابلة للصدأ ، أنابيب فولاذية ذات شكل خاص. القطر الخارجي للأنابيب غير الملحومة المدلفنة على الساخن أكبر بشكل عام من 32 مم ، وسمك الجدار 2.5-75 مم.يمكن أن يصل القطر الخارجي للأنابيب غير الملحومة المدرفلة على البارد إلى 6 مم ويمكن أن يصل سمك الجدار إلى 0.25 مم. القطر الخارجي للرقيق - يمكن للأنابيب ذات الجدران أن تصل إلى 5 مم وسماكة الجدار أقل من 0.25 مم والدرفلة على البارد لها دقة أبعاد أعلى من الدرفلة على الساخن.

الأنابيب الفولاذية الكربونية العامة: إنها مصنوعة من 10 ، 20 ، 30 ، 35 ، 45 وغيرها من الفولاذ الكربوني عالي الجودة 16Mn ، 5MnV وغيرها من الفولاذ الهيكلي المنخفض السبائك أو 40Cr ، 30CrMnSi ، 45Mn2 ، 40MnB وغيرها من سبائك الصلب المدلفنة على الساخن أو المدرفلة على البارد. الأنابيب غير الملحومة المصنوعة من الفولاذ منخفض الكربون مثل 10 و 20 تستخدم بشكل أساسي في خطوط أنابيب نقل السوائل. 45 ، 40Cr وغيرها من الأنابيب غير الملحومة المصنوعة من الصلب الكربوني المتوسط تستخدم في تصنيع الأجزاء الميكانيكية ، مثل الأجزاء المجهدة من السيارات والجرارات. بشكل عام ، يتم استخدام أنابيب الصلب الكربوني لضمان اختبار القوة والتسطيح. يتم تسليم الأنابيب الفولاذية المدلفنة على الساخن في حالة درفلة على الساخن أو معالجة بالحرارة ؛ يتم تسليم الأنابيب الفولاذية المدلفنة على البارد في حالة المعالجة الحرارية.

٪ محتوى الكربون الصلب الكربوني

فولاذ فائق الكربون: 1.00 - 2.00
فولاذ عالي الكربون: 0.60 - 0.99
فولاذ متوسط الكربون: 0.30 - 0.59
فولاذ منخفض الكربون (فولاذ خفيف): 0.16 - 0.29
فولاذ منخفض الكربون للغاية: 0.05 - 0.15

مزايا أنابيب الصلب الكربوني:

نظرًا لمتانة الفولاذ الكربوني ومقاومته للصدمات ، فإن الأنابيب المصنوعة من هذه المادة لا تتأثر بالظروف البيئية مثل الضغط أو الطقس القاسي. وهذا يجعلها مادة مثالية لتطبيقات الأنابيب الهيكلية ، مثل تلك الموضوعة تحت الطرق. يمكن جعل الأنابيب أرق بينما لا تزال تحمل كميات كبيرة من المواد المسببة للتآكل. تعتبر أنابيب الصلب الكربوني آمنة أيضًا على البيئة ، حيث أن حوالي 50٪ من فولاذ العالم مصنوع من مواد معاد تدويرها.

خصائص الأداء الرئيسية:

1. خواص ميكانيكية جيدة
يتميز الفولاذ الكربوني بقوة شد وانحناء وصلابة عالية، وهو مناسب لتصنيع مختلف المكونات الميكانيكية والهياكل الحاملة وقطع غيار السيارات.

2. سعر منخفض نسبيًا
مقارنةً بالفولاذ المقاوم للصدأ والنحاس والألمنيوم وغيرها من المواد، يُعد الفولاذ الكربوني رخيصًا نسبيًا ويتميز بتكنولوجيا إنتاج متطورة. وهو أكثر أنواع أنابيب الفولاذ توفيرًا للتكاليف.

3. سهولة المعالجة
يتميز الفولاذ الكربوني بأداء معالجة جيد، وسهل الحفر والطحن والخراطة واللحام والثني والقطع وغيرها من عمليات المعالجة، مما يلبي احتياجات تقنيات المعالجة المختلفة. كما يمكن تعديل الخواص الميكانيكية عن طريق السحب على البارد/الدرفلة على الساخن.

4. مقاومة درجات الحرارة العالية
يمكن استخدام أنابيب الفولاذ الكربوني العادية، دون معالجة خاصة، بأمان في نطاق درجات حرارة يتراوح بين -40 درجة مئوية و450 درجة مئوية، وهي مناسبة للغلايات والمبادلات الحرارية. يلبي هذا النطاق احتياجات معظم التطبيقات الصناعية.

ومع ذلك، عندما تتجاوز درجة الحرارة المحيطة هذا النطاق، قد يتأثر أداء أنابيب الفولاذ الكربوني. ففي درجات الحرارة المنخفضة للغاية، قد تصبح الأنابيب هشة وعرضة للكسر؛ وفي البيئات ذات درجات الحرارة المرتفعة، قد تنخفض خصائصها الميكانيكية، بل وقد تتشوه أو تنكسر.

مع كل زيادة في درجة الحرارة بمقدار 100 درجة مئوية، تنخفض قوة الشد بنحو 15% إلى 20%.

يتراوح معدل أكسدة الفولاذ الكربوني غير المحمي عند درجة حرارة 500 درجة مئوية بين 0.1 و0.5 مم/سنة.

5. تطبيقات واسعة
يمكن تحسين مقاومة التآكل من خلال الجلفنة والطلاء البلاستيكي ومعالجات أخرى للتكيف مع بيئات متنوعة.

عيوب أنابيب الفولاذ الكربوني:

1. سهولة الصدأ
أنابيب الفولاذ الكربوني معرضة للصدأ في البيئات الرطبة والحمضية والقلوية، مما يؤثر على عمرها الافتراضي ومظهرها.

٢. مقاومة ضعيفة للتآكل
تتميز أنابيب الفولاذ الكربوني بمقاومة ضعيفة للتآكل، وهي شديدة التآكل بفعل المواد الكيميائية والماء والمواد المسببة للتآكل الأخرى. يتطلب الأمر معالجة إضافية مضادة للتآكل لزيادة عمرها الافتراضي (مثل الجلفنة وطلاء الإيبوكسي).

٣. سهولة ظهور عيوب موضعية
تتعرض أنابيب الفولاذ الكربوني لعيوب موضعية أثناء الإنتاج والاستخدام لأسباب مختلفة، مما يؤثر على قوتها وعمرها الافتراضي. لذا، يجب إجراء فحص دقيق للقبول أثناء عملية الشراء.

٤. هشاشة الأنابيب عند درجات الحرارة المنخفضة
تتناقص صلابتها عند درجات الحرارة المنخفضة (أقل من -٢٠ درجة مئوية)، لذا يجب استخدام الفولاذ الكربوني منخفض الحرارة (مثل ASTM A333 Gr.6) بدلاً منها.

٥. وزن ثقيل
تتميز أنابيب الفولاذ الكربوني بكثافة عالية (٧.٨٥ غ/سم³)، وهي أثقل من أنابيب سبائك الألومنيوم والبلاستيك، كما أن تكاليف نقلها وتركيبها أعلى.

٦. مظهر غير لائق
يحتاج السطح إلى رش أو طلاء قبل استخدامه في الزخارف (مثل الأنابيب المكشوفة في المباني).

التطبيقات الرئيسية لأنابيب الفولاذ الكربوني:

1. البناء والهندسة الإنشائية
السقالات، أعمدة الدعم
هياكل المباني، جسور الهياكل الفولاذية
أنابيب إمدادات المياه/الصرف الصحي

2. البترول والطاقة
أنابيب النفط والغاز
أنابيب الغلايات، المبادلات الحرارية
أنابيب الجزر التقليدية للطاقة النووية

3. تصنيع الآلات
الأسطوانات الهيدروليكية
أكمام المحامل، أعمدة الإدارة
أنابيب عوادم السيارات

4. البلديات والزراعة
أنابيب الحماية من الحرائق
أنظمة الري
قنوات التدفئة والتهوية وتكييف الهواء

5. سيناريوهات خاصة
أنابيب درجات الحرارة المنخفضة (ASTM A333 Gr.6، للغاز الطبيعي المسال)
أنابيب مقاومة للتآكل (NM360/NM400، لنقل المناجم)

الاختلافات في استخدامات أنابيب الفولاذ الكربوني وأنابيب الفولاذ العادية:

‌أنابيب الفولاذ الكربوني:
‌أنابيب الفولاذ الكربوني غير الملحومة: أنابيب البترول، وأنابيب المواد الكيميائية عالية الضغط، والأجزاء الميكانيكية (مثل الأعمدة).
أنابيب الفولاذ الكربوني الملحومة: هياكل المباني، ونقل السوائل منخفضة الضغط (مثل الماء والغاز).

أنابيب الفولاذ العادية:
الاستخدامات ذات متطلبات القوة المنخفضة، مثل دعامات المباني والجسور.

متى يُنصح باختيار أنابيب الفولاذ الكربوني؟

يُفضل استخدام أنابيب الفولاذ الكربوني:
الميزانية محدودة، ومتطلبات القوة عالية، ومقاومة التآكل طويلة الأمد غير مطلوبة (مثل هياكل المباني، ونقل السوائل العادية).

تجنب استخدام أنابيب الفولاذ الكربوني:
البيئات شديدة التآكل (مثل مياه البحر، والمواد الكيميائية الحمضية والقلوية)، ودرجات الحرارة المنخفضة/المرتفعة للغاية، والمواد الغذائية والطبية، وغيرها من البيئات ذات متطلبات النظافة العالية.

Read more: Which is Better Seamless Pipe or Welded Pipe? or Carbon Steel Pipe Schedule Chart