خصائص وتطبيقات وتطويرات مستقبلية للأنابيب غير الملحومة المصنوعة من الفولاذ الكربوني

باعتبارها مادة أساسية في الصناعة الحديثة، فإن التكامل العميق لـأنبوب فولاذي كربوني غير ملحومتُساهم تكنولوجيا التصنيع وتطبيقاتها في دفع عجلة التحول والتطوير في قطاعات مثل الطاقة والكيماويات والآلات. تُصنع هذه الأنابيب من خلال الدرفلة على الساخن أو السحب على البارد، وتتميز بخصائصها الفيزيائية غير الملحومة وخواصها الميكانيكية المستقرة، مما يجعلها المادة المفضلة للتطبيقات التي تتطلب ضغطًا ودرجة حرارة عاليتين. من وحدات تكسير النفط إلى وحدات توليد الطاقة فوق الحرجة، ومن خطوط أنابيب النفط والغاز في أعماق البحار إلى الأنظمة الهيدروليكية للمركبات الفضائية، تُستخدم أنابيب الصلب الكربوني غير الملحومة في جميع جوانب المشاريع الوطنية الكبرى والإنتاج الصناعي اليومي.

أولاً، خصائص المواد وابتكارات عمليات تصنيع الأنابيب غير الملحومة من الفولاذ الكربوني
تستمد الأنابيب غير الملحومة المصنوعة من الفولاذ الكربوني مزاياها الأدائية بشكل أساسي من عملية تصنيعها الفريدة. تبدأ العملية بالدرفلة على الساخن، حيث تُسخّن قطعة الفولاذ الخام إلى أكثر من 1200 درجة مئوية، ثم تُمرر عبر آلة ثقب لتشكيل قطعة مجوفة، ثم تُدرفل بشكل متكرر عبر آلة درفلة مستمرة لتجانس جدار الأنبوب. تُنتج هذه العملية أنابيب غير ملحومة ذات قوة شد تتجاوز 480 ميجا باسكال، أي ما يعادل قدرة تحمل تبلغ 4.8 طن لكل سنتيمتر مربع. أما عملية السحب على البارد، فتتضمن إجراء عملية ثانوية على الأنابيب المدرفلة على الساخن في درجة حرارة الغرفة. ومن خلال عملية التمديد بالقالب، تحقق الأنابيب دقة أبعاد تصل إلى ±0.05 مم وخشونة سطحية Ra في حدود 0.8 ميكرومتر، مما يجعلها مناسبة بشكل خاص لمكونات النقل الدقيقة في الأنظمة الهيدروليكية. وقد ساهمت التطورات الحديثة في تقنية السبائك الدقيقة في تحسين أداء الأنابيب بشكل ملحوظ. تؤدي إضافة 0.02% إلى 0.05% من النيوبيوم إلى سبائك الفولاذ منخفضة السبائك، مثل Q345B، إلى تحسين حجم الحبيبات إلى 5-8 ميكرون، وزيادة طاقة صدمة شاربي بأكثر من 40%. وتقوم شركة متخصصة في صناعة الفولاذ في شاندونغ بإنتاج فولاذ أنابيب من فئة X70 باستخدام عملية الدرفلة والتبريد المتحكم بهما (TMCP)، محققةً بذلك صلابةً عاليةً عند درجات الحرارة المنخفضة تصل إلى 220 جول عند -40 درجة مئوية، وقد نجحت في استخدامه في خطوط أنابيب الغاز الطبيعي شديدة البرودة.

ثانيًا، التطبيقات الصناعية للأنابيب غير الملحومة المصنوعة من الفولاذ الكربوني
الطاقة: تُشكّل أنابيب الصلب غير الملحومة، المتوافقة مع معيار API 5L، العمود الفقري لشبكة نقل الطاقة الحديثة. يستخدم مشروع خط أنابيب الغاز بين الشرق والغرب III أنابيب فولاذية من نوع X80 بقطر 1219 مم وطول 26.4 مم، بضغط تشغيل يبلغ 12 ميجا باسكال، وسعة نقل غاز سنوية تبلغ 30 مليار متر مكعب. والأهم من ذلك، يجب أن يفي الغلاف المستخدم في تطوير الغاز الصخري بالمتطلبات المزدوجة لمقاومة الانهيار العالية (على سبيل المثال، يتمتع فولاذ TP140V بقوة انهيار تبلغ 140 ميجا باسكال) ومقاومة التآكل بكبريتيد الهيدروجين (وفقًا لمعيار NACE MR0175)، مما يُشكّل تحديًا كبيرًا لتصميم المواد.
- المعدات الكيميائية: متطلبات أنابيب الصلب غير الملحومة أكثر صرامة. تُصنع أنابيب تجميع الغاز الداخلية لمفاعل الهدرجة في مشروع تكرير وكيميائي بطاقة 10 ملايين طن من مادة 12Cr2Mo1VR (P11)، التي تحافظ على خصائص زحف مستقرة في ظروف تشغيل تصل إلى 450 درجة مئوية و18 ميجا باسكال. ومن الأمثلة الأكثر صرامة أنابيب تفاعل تخليق الكربونيل في وحدة تحويل الفحم إلى إيثيلين جليكول. نظرًا لتلامسها مع وسط مختلط من أول أكسيد الكربون والنترات، يجب أن تُصنع من أنابيب مركبة من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي منخفض الكربون للغاية، مع اشتراط نقاء الجدار الداخلي بنسبة 99.99%. - عرضت صناعة تصنيع الآلات التطبيقات الدقيقة لأنابيب الصلب غير الملحومة. تخضع أنابيب الأسطوانات الهيدروليكية لآلات البناء (مثل 27SiMn) لعمليات السحب على البارد والتجليخ، مما يحقق خطأ استدارة لا يتجاوز 0.02 مم وصلابة سطحية ضمن نطاق HRC 28-32. تستخدم الأنابيب الفولاذية غير الملحومة المستخدمة في عربات السكك الحديدية عالية السرعة فولاذ EA4T الخاص. بعد التبريد بالموجات فوق الصوتية، يتجاوز عمرها الافتراضي 5 ملايين دورة، أي أكثر من ثلاثة أضعاف عمر المواد التقليدية.

ثالثًا، الحدود التكنولوجية والتحول الأخضر لأنابيب الصلب الكربوني غير الملحومة
1. تعمل تقنيات التصنيع الذكية على إعادة تشكيل نموذج إنتاج الأنابيب الفولاذية غير الملحومة.
2. تجبر اللوائح البيئية الصناعة على التحديث إلى ممارسات صديقة للبيئة.

رابعًا، المشهد السوقي وتطور سلسلة التوريد لأنابيب الصلب الكربوني غير الملحومة
يشهد سوق أنابيب الصلب غير الملحومة العالمي منافسة متباينة. تجاوز الإنتاج السنوي لبلدي 30 مليون طن، ما يمثل 65% من الإجمالي العالمي، إلا أن المنتجات عالية الجودة لا تزال تعتمد على الواردات. على سبيل المثال، 80% من أغلفة سبائك النيكل المستخدمة في حفر آبار النفط في أعماق البحار مستوردة من شركة سوميتومو ميتال اليابانية. وأظهرت بيانات تحقيقات مكافحة الإغراق أن متوسط ​​سعر وحدة أنابيب آبار النفط التي صدّرتها بلادي إلى الاتحاد الأوروبي عام 2024 بلغ 1560 دولارًا أمريكيًا للطن، بينما وصل سعر وحدة المنتجات المستوردة المماثلة إلى 4870 دولارًا أمريكيًا للطن. ويكشف هذا التفاوت في الأسعار عن الفجوة التكنولوجية.