ما هو الأنبوب المستطيل (RHS)؟
الأنبوب المستطيل، المعروف أيضًا باسم المقطع المجوف المستطيلي (
RHS) أو المقطع المجوف الهيكلي، هو فولاذ مجوف ذو مقطع عرضي مستطيل، ينتمي إلى نوع من أنابيب الفولاذ الملحومة أو الفولاذ المشكل على البارد. يشبه الأنبوب المربع (
SHS) في الشكل المجوف، لكن طوله وعرضه مختلفان (مثل 50×30 مم).
يُستخدم الأنبوب المستطيل بشكل رئيسي في تصنيع الأجزاء الهيكلية والأدوات والأجزاء الميكانيكية. مقطعه العرضي مستطيل، وهو من النوع الفرعي لأنابيب الفولاذ الملحومة ذات الأشكال الخاصة. بالمقارنة مع الأنبوب الدائري، يتميز بعزم قصور ذاتي ومعامل مقطع أكبر، مما يُحسّن مقاومة الانحناء والالتواء، مع تقليل وزن الهيكل وتوفير الفولاذ.
تصنيف الأنابيب المستطيلة:
وفقًا لعملية الإنتاج: يمكن تقسيمها إلى أنابيب مستطيلة ملحومة (بدون لحام، قوة أعلى) وأنابيب مستطيلة ملحومة (مع لحام). من بينها، تُشكَّل الأنابيب المستطيلة غير الملحومة بعمليات مختلفة مثل الدرفلة على الساخن، والسحب على البارد، والبثق، وغيرها؛ وتشمل الأنابيب المستطيلة الملحومة اللحام القوسي (SAW)، واللحام عالي التردد (HFW)، وعمليات أخرى.
حسب المادة: تُقسَّم إلى: أنبوب مستطيل من الفولاذ الكربوني العادي، أنبوب مستطيل من الفولاذ المقاوم للصدأ، أنبوب مستطيل من الفولاذ منخفض السبائك، وغيرها.
حسب الاستخدام: تُقسَّم إلى: أنبوب مستطيل زخرفي، أنبوب مستطيل هيكلي، أنبوب مستطيل ميكانيكي، أنبوب مستطيل معماري، وغيرها.
حسب المعالجة السطحية: أنبوب مستطيل مجلفن، أنبوب مستطيل مطلي بالرش، أنبوب مستطيل أسود (غير مطلي)، مصقول.
خصائص الأنبوب المستطيل:
1. المزايا الهيكلية: مقاومة عالية للانحناء في اتجاه الجانب الطويل (عزم ذاتي كبير)، مناسب للهياكل أحادية الاتجاه (مثل العوارض، وقضبان التوجيه).
2. خفيف الوزن: يُخفِّض التصميم المجوف الوزن بنسبة 30%-50% مقارنةً بالفولاذ الصلب، مما يُقلِّل تكاليف النقل والتركيب.
3. سهولة التوصيل: مساحة تلامس مسطحة كبيرة، وسهولة لحام أو تثبيت أو تجميع التركيبات. ٤. معالجة سطحية متنوعة: مجلفنة، مطلية بالرش، مصقولة، لتلبية مختلف المتطلبات البيئية.
أحجام الأنابيب المستطيلة الشائعة:
الطول × العرض: ١٠ × ٥ مم ~ ٥٠٠ × ٣٠٠ مم
سمك الجدار: ٠.٥ ~ ٢٥ مم
الطول: عادةً ٦ أمتار، ويمكن تعديله إلى ١٢ مترًا.
ملاحظة: عادةً ما يكون تفاوت سمك جدار الفولاذ المشكل على البارد ±٠.٢ مم، بينما يكون تفاوت سمك جدار الأنابيب المدرفلة على الساخن أكبر قليلاً (±٠.٥ مم). عند الاختيار، من الضروري الجمع بين حسابات الأحمال لتجنب هدر التكاليف الناتج عن التصميم المفرط.
معايير التنفيذ:
ASTM A500: أنابيب مستطيلة من الفولاذ الكربوني للهياكل (مقسمة إلى فئات A/B/C/D)
EN 10210-2: مقاطع مجوفة مشكلة على الساخن (المادة S235-S460)
JIS G 3463: أنابيب مستطيلة ملحومة للهياكل الإنشائية
ISO 657-1: أبعاد وتفاوتات أنابيب الفولاذ المستطيلة المدرفلة على الساخن
عملية تصنيع الأنابيب المستطيلة:
وفقًا لعمليات التصنيع المختلفة، يمكن تقسيم الأنابيب المستطيلة إلى أنابيب مستطيلة ملحومة وأنابيب مستطيلة غير ملحومة.
(1) أنبوب مستطيل ملحوم (عملية شائعة)
تحضير المواد الخام: فكّ وتسوية شريط الفولاذ
الثني البارد: الثني التدريجي على شكل مستطيل عبر عدة بكرات (تشكيل مباشر أو تشكيل دائري أولاً ثم مربع)
اللحام عالي التردد: استخدام تيار عالي التردد لصهر اللحام (HFW/
ERW)
التحجيم والتقويم: تعديل الحجم وإزالة الإجهاد
معالجة السطح: الجلفنة، الطلاء، أو التلميع
(2) أنبوب مستطيل بدون لحام (في حالات الطلب العالي)
العملية: تشكيل أنبوب دائري ← تثقيب ساخن ← سحب بارد/درفلة باردة على شكل مستطيل ← التلدين
الميزات: بدون لحام، قوة عالية، لكن التكلفة تزداد بمقدار 3-5 مرات
(3) عملية خاصة
الجلفنة بالغمس الساخن: الغمر في سائل الزنك (طبقة الزنك ≥ 60 ميكرومتر)، يُستخدم للحماية من التآكل الخارجي
رش البلاستيك: رش كهروستاتيكي لطلاء PE/PVC، يتميز بجماله ومقاومته للعوامل الجوية
اللب مزايا الأنبوب المستطيل:
1. خصائص ميكانيكية ممتازة: قوة الانحناء في اتجاه الجانب الطويل أعلى بنسبة 20%-30% من قوة الانحناء في الأنبوب المربع (بنفس مساحة المقطع العرضي).
2. اقتصادي: تكلفة الأنبوب المستطيل الملحوم أقل بأكثر من 50% من تكلفة الأنبوب المستطيل غير الملحوم، مما يجعله مناسبًا للإنتاج بالجملة.
3. تصميم مريح: يمكن قطعه وحفره في الموقع، وهو متوافق تمامًا مع الفولاذ على شكل حرف H/C والفولاذ على شكل حرف C وغيرها من المقاطع.
4. صديق للبيئة وقابل لإعادة التدوير: قابل لإعادة التدوير بنسبة 100%، بما يتوافق مع معايير البناء الأخضر.
مجالات الاستخدام النموذجية للأنابيب المستطيلة:
1. المباني والبنية التحتية
تُستخدم الأنابيب المستطيلة غالبًا في الأعمدة والعوارض وهياكل دعم الجسور في المباني الفولاذية، مثل هياكل المباني الشاهقة، ومظلات منصات المترو، وأسقف مدرجات الملاعب، وغيرها. سطحها المسطح مناسب لتركيب ستائر زجاجية أو صفائح معدنية، كما أن أجزاء التوصيل متينة، مما يجعلها مقاومة بفعالية للالتواء الناتج عن أحمال الرياح.
2. تصنيع الآلات والمعدات الصناعية
تُستخدم الأنابيب المستطيلة بشكل رئيسي في هيكل ناقل خط الإنتاج الآلي، وهيكل ذراع الآلات الهندسية (مثل الحفارات والرافعات)، وهيكل آلات النسيج. تُستخدم الأنابيب المستطيلة المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ بشكل شائع في معدات تجهيز الأغذية، والآلات الصيدلانية، وغيرها من الأدوات الدقيقة نظرًا لمقاومتها للتآكل.
3. تصنيع السيارات
تلعب الأنابيب المستطيلة أيضًا دورًا مهمًا في تصنيع السيارات، مثل الهياكل، وأنابيب العادم، وأنابيب الوقود، وغيرها. إن خفة وزنها، ومتانتها العالية، ومقاومتها الجيدة للتآكل تجعل السيارات أكثر أمانًا، وتوفيرًا للطاقة، وصديقة للبيئة.
٤. النقل
تُستخدم الأنابيب المستطيلة في هياكل عربات السكك الحديدية عالية السرعة، وإطارات الجدران الجانبية لمركبات المترو، وعوارض المركبات التجارية. تُخفف الأنابيب المستطيلة المصنوعة من سبائك الألومنيوم وزن هيكل المركبة مع ضمان مقاومة الصدمات، وهي مناسبة لتصنيع مركبات السكك الحديدية عالية السرعة، ومترو الأنفاق، وغيرها من مركبات النقل.
٥. ديكورات المنازل
مثل الأرفف المُخصصة ودرابزين السلالم، يُمكن طلاء السطح أو رشه لتعزيز جماليته.
٦. مجالات أخرى
تُستخدم الأنابيب المستطيلة أيضًا في أعمدة إنارة الشوارع، وأعمدة إشارات المرور، وحوامل كابلات ممرات الأنابيب المدمجة في الهندسة البلدية. يمكن تقسيم المساحة الداخلية إلى طبقات لترتيب خطوط الأنابيب لتحسين معدل استخدام المساحة تحت الأرض.
الأنبوب المستطيل (RHS) مقابل الأنبوب المربع (SHS): الفرق الرئيسي
الأنبوب المستطيل: طول وعرض غير متساويين، ومقاومة أقوى للانحناء أحادي الاتجاه. الأنابيب المستطيلة أغلى بنسبة 5%-10% من الأنابيب المربعة، وتُستخدم غالبًا في العوارض والقضبان والهياكل أحادية الاتجاه الحاملة للقوى.
الأنابيب المربعة: متساوية الطول والعرض، ومتساوية الخواص. الأنابيب المربعة أرخص، وتُستخدم غالبًا في الأعمدة والأجزاء الهيكلية المتماثلة.
مقارنة بين الأنابيب المستطيلة والأنابيب الدائرية واقتراحات لحالات خاصة:
في الحالات التي تتطلب قوة متعددة الأبعاد أو مساحة صغيرة (مثل هياكل الكراجات المجسمة)، تُعدّ الأنابيب الفولاذية المستطيلة أفضل.
نظرًا لخصائصها المتساوية الخواص، تُعدّ الأنابيب الدائرية أكثر ملاءمة لنقل السوائل أو خطوط الأنابيب عالية الضغط. على سبيل المثال، تحتاج أبراج طاقة الرياح إلى تحمل ضغط رياح بزاوية 360 درجة، لذا تُفضّل الأنابيب الدائرية.
Read more: Characteristics and Applications of Square Structural Tubing
