خصائص وتفاصيل إنتاج وتطبيق أنبوب الصلب الملحوم ذي اللحام المستقيم Q500GJE

أنبوب فولاذي ملحوم ذو لحام مستقيم Q500GJEيُستخدم هذا النوع من الفولاذ، باعتباره منتجًا عالي القوة والأداء لأنابيب الصلب، على نطاق واسع في البنية التحتية المحلية واسعة النطاق، ونقل الطاقة، والآلات الهندسية في السنوات الأخيرة. وقد أصبح هذا الفولاذ مادة أساسية لا غنى عنها في الإنشاءات الصناعية الحديثة بفضل خصائصه الفريدة ومزايا تصنيعه.

أولاً، خصائص المواد والمتطلبات القياسية لأنبوب الصلب الملحوم ذي اللحام المستقيم Q500GJE
ينتمي الفولاذ Q500GJE إلى فئة الفولاذ الإنشائي منخفض السبائك عالي القوة. في اسمه، يرمز الحرف "Q" إلى مقاومة الخضوع، و"500" تعني أن الحد الأدنى لقيمة مقاومة الخضوع هو 500 ميجا باسكال، و"GJ" هو رمز الفولاذ عالي المقاومة (GangJin)، و"E" يرمز إلى درجة الجودة التي تصل إلى متطلبات مقاومة الصدمات عند درجة حرارة منخفضة تصل إلى -40 درجة مئوية. يجب أن تتوافق المادة مع معيار GB/T 1591-2018 "الفولاذ الإنشائي عالي المقاومة منخفض السبائك"، وأن تحقق توازنًا بين المقاومة العالية والمتانة الجيدة من خلال إضافة عناصر سبائك دقيقة مثل النيوبيوم والفاناديوم، وتنسيق عمليات الدرفلة والتبريد المُتحكم بها. عادةً ما يتم التحكم في مكافئ الكربون (Ceq) في تركيبه الكيميائي بحيث يكون أقل من 0.42، ويكون مؤشر حساسية تشقق اللحام (Pcm) ≤ 0.23، مما يضمن أداءً ممتازًا للحام. من حيث الخواص الميكانيكية، بالإضافة إلى مقاومة الخضوع، يجب أن تصل مقاومة الشد إلى 630-800 ميجا باسكال، ويجب أن تكون الاستطالة ≥ 17%، و يجب أن تكون طاقة الصدمة عند درجة حرارة -40 درجة مئوية ≥34 جول، وهو ما يمكن أن يفي بمتطلبات تحمل الأحمال في البيئات القاسية.

ثانيًا، عملية الإنتاج والاختراقات التكنولوجية لأنابيب الصلب الملحومة ذات اللحام المستقيم Q500GJE
تعتمد أنابيب الصلب الملحومة ذات اللحام المستقيم Q500GJE عملية تشكيل JCOE (الانحناء المسبق ← التشكيل من النوع J ← التشكيل من النوع C ← التشكيل من النوع O ← توسيع القطر)، وتشمل عملية الإنتاج الأساسية ما يلي:
1. المعالجة المسبقة للألواح: الكشف عن العيوب بالموجات فوق الصوتية في ألواح الصلب بسمك 8-40 مم لضمان عدم وجود عيوب في الطبقات في المواد الخام؛
2. طحن الحواف: استخدم آلة طحن حواف عالية الدقة لمعالجة حافة الصفيحة الفولاذية إلى أخدود على شكل X أو V، والتحكم في خطأ زاوية الأخدود في حدود ±1 درجة؛
3. اللحام المسبق واللحام النهائي: أولاً، يتم تثبيت قطعة الأنبوب من خلال اللحام المسبق بالحث عالي التردد، ثم يتم استخدام اللحام القوسي المغمور متعدد الأسلاك (SAWL) للحام الرئيسي. المعايير النموذجية هي التيار 600-900 أمبير، والجهد 28-34 فولت، والسرعة 0.8-1.5 متر/دقيقة؛
4. توسيع القطر والمعالجة الحرارية: من خلال التوسيع الميكانيكي للقطر، يصل التشوه القطري لأنبوب الصلب إلى 1.2٪ - 1.8٪، ويتم التخلص من الإجهاد المتبقي، ويتم إجراء معالجة التقسية (التبريد + التقسية) عند الضرورة لتحسين الأداء العام؛
5. الاختبار غير المدمر: يخضع 100% للكشف عن طريق التصوير بالأشعة السينية في الوقت الحقيقي (RT) والكشف عن العيوب بالتيارات الدوامية (ET)، ويتم إضافة اختبار الموجات فوق الصوتية TOFD إلى الأجزاء الرئيسية، ويمكن أن يصل معدل اكتشاف العيوب إلى أكثر من 99.5%.
في السنوات الأخيرة، حققت الشركات المحلية الرائدة الإنتاج الضخم لأنابيب الصلب الملحومة ذات الدرزة المستقيمة Q500GJE ذات الجدران السميكة 18 مم، ويمكن أن تصل طاقة تأثير اللحام إلى أكثر من 80 جول، وقد وصلت المؤشرات الفنية إلى المستوى المتقدم الدولي.

ثالثًا، سيناريوهات التطبيق النموذجية لأنابيب الصلب الملحومة ذات الدرزات المستقيمة Q500GJE
1. هيكل المباني الشاهقة للغاية: يستخدم لأعمدة الأنابيب الأساسية للمباني التي يزيد ارتفاعها عن 300 متر، مثل مشروع مركز شنتشن بينغ آن المالي باستخدام أنابيب فولاذية ملحومة Φ1200×35 مم، وعمود واحد يتحمل أكثر من 8000 طن؛
2. هندسة الجسور ذات الامتداد الكبير: يستخدم قسم وصلة الجزيرة الاصطناعية لجسر هونغ كونغ-تشوهاي-ماكاو ركائز أنابيب فولاذية Q500GJE، وتزداد قدرة مقاومة أحمال الرياح بنسبة 40٪؛
3. المكونات الرئيسية للآلات الهندسية: يعتمد أنبوب إطار ذراع المركبة على مادة Q500GJE ذات الجدران الرقيقة (6-12 مم)، مما يحقق انخفاضًا في الوزن بنسبة 15٪ دون تقليل قوة التحمل؛
4. معدات الطاقة الجديدة: يستخدم القسم الانتقالي لبرج توربينات الرياح أنابيب فولاذية ملحومة بقطر 3000 × 30 مم لتلبية متطلبات الخدمة في بيئة شديدة البرودة تصل إلى -50 درجة مئوية؛
5. تصنيع المركبات الخاصة: يعتمد شعاع منع التصادم للمركبات المدرعة العسكرية على هيكل أنبوب فولاذي مزدوج الطبقات Q500GJE، والذي يمكنه مقاومة تأثير الرصاص الخارق للدروع عيار 12.7 ملم.

رابعًا، وضع السوق واتجاهات تطوير أنابيب الصلب الملحومة ذات اللحام المستقيم Q500GJE
بحسب بيانات الجمعية الصينية للحديد والصلب، ستتجاوز الطاقة الإنتاجية السنوية لأنابيب الصلب الملحومة ذات الدرزات المستقيمة Q500GJE في الصين 1.2 مليون طن بحلول عام 2024، وتتركز شركات الإنتاج الرئيسية في مجمعات صناعة أنابيب الصلب الملحومة في تيانجين وجيانغسو وغيرها من المناطق. أما من حيث السعر، فيتراوح سعر السوق الحالي بين 6800 و7500 يوان/طن (شامل الضريبة)، أي بزيادة قدرها 35% تقريبًا عن سعر أنابيب الصلب الملحومة Q355B العادية. ومع تبني الصين استراتيجيات جديدة للتوسع الحضري وتعزيز النقل خلال "الخطة الخمسية الرابعة عشرة"، من المتوقع أن يظل معدل النمو السنوي للطلب على هذا المنتج عند 8-10% خلال الفترة من 2025 إلى 2030.
يُقدّم التطور التكنولوجي ثلاثة اتجاهات رئيسية:
1. تصميم خفيف الوزن: تطوير أنابيب فولاذية ملحومة رقيقة الجدران بقوة 600 ميجا باسكال من خلال عملية التحكم الحراري الميكانيكي (TMCP)، ويمكن تقليل سمك الجدار إلى 4 مم؛
2. الإنتاج الذكي: إدخال روبوتات اللحام الموجهة بصريًا لتحسين دقة تتبع اللحام إلى ±0.2 مم؛
3. التصنيع الأخضر: تعزيز تقنية اللحام المركب بالليزر MAG لتقليل استهلاك طاقة اللحام بأكثر من 30٪.
تجدر الإشارة إلى أن استخدام أنابيب الصلب الملحومة Q500GJE في مجال الهندسة البحرية لا يزال يواجه تحديات تتعلق بمقاومة التآكل. ويتم التغلب على هذه التحديات حاليًا بشكل رئيسي من خلال نظام الحماية المزدوج المكون من "سبائك النيكل والكروم + طلاء عضوي". وفي المستقبل، سيصبح تطوير أنواع من الصلب المقاوم للعوامل الجوية (مثل Q500GJE-W) اتجاهًا بحثيًا هامًا.

بشكل عام، تُعيد أنابيب الصلب الملحومة ذات اللحام المستقيم Q500GJE تشكيل سوق أنابيب الصلب عالية الجودة بفضل خصائصها الميكانيكية الممتازة وقابليتها للتكيف مع مختلف عمليات التصنيع. ومع التنفيذ المتعمق لاستراتيجية "صنع في الصين 2025"، سيستمر معدل انتشار هذا المنتج في المجالات الناشئة، مثل البناء الذكي والطاقة الجديدة، في الارتفاع، ليصبح مادة أساسية رئيسية لدعم بناء المشاريع الوطنية الكبرى.