تقنية توسيع القطر وتصنيف أنابيب الصلب ذات اللحام المستقيم

فيما يتعلق بعملية اللحام، فإن طرق لحام الأنابيب الملحومة حلزونياً والأنابيب الفولاذية ذات اللحام المستقيم هي نفسها، ولكن الأنابيب الملحومة ذات اللحام المستقيم ستحتوي حتماً على العديد من اللحامات على شكل حرف T، لذلك فإن احتمالية حدوث عيوب في اللحام تزداد بشكل كبير، كما أن بقايا اللحام عند اللحامات على شكل حرف T تكون تحت ضغط كبير، وغالباً ما يكون معدن اللحام في حالة إجهاد ثلاثي الأبعاد، مما يزيد من احتمالية حدوث تشققات.

علاوة على ذلك، ووفقًا للوائح عملية اللحام بالقوس المغمور، يجب أن يكون لكل لحام نقطة بداية قوس ونقطة نهاية قوس. مع ذلك، لا يمكن تحقيق هذا الشرط في كل أنبوب ملحوم بخط مستقيم عند لحام خط محيطي، لذا قد تظهر عيوب لحام إضافية عند نقطة نهاية القوس.

عندما تتعرض الأنابيب الفولاذية لضغط داخلي، فإنها عادةً ما تُنتج إجهادين رئيسيين على جدار الأنبوب، وهما الإجهاد القطري δ والإجهاد المحوري δ. الإجهاد الناتج δ عند اللحام هو، حيث α هي زاوية الحلزون للحام الأنبوبي الحلزوني.

تكون زاوية حلزون اللحام في الأنابيب الملحومة حلزونياً عادةً بالدرجات، لذا فإن الإجهاد الناتج عند اللحام الحلزوني هو الإجهاد الرئيسي في الأنابيب الملحومة بخط مستقيم. تحت نفس ضغط التشغيل، يمكن تقليل سمك جدار الأنابيب الملحومة حلزونياً ذات القطر نفسه مقارنةً بالأنابيب الملحومة بخط مستقيم.

تقنية توسيع قطر الأنابيب الملحومة ذات اللحام المستقيم:
١. في مرحلة التشكيل الأولي، تُفتح قطاعات التشكيل حتى تلامس جميعها الجدار الداخلي لأنبوب الصلب. عندئذٍ، يكون نصف قطر كل نقطة في الأنبوب الدائري الداخلي لأنبوب الصلب ضمن نطاق الخطوة متقاربًا، وبذلك يكون أنبوب الصلب قد بدأ بالتشكيل الأولي.
2. في مرحلة القطر الداخلي الاسمي، تبدأ كتلة القطاع في تقليل سرعة حركتها من الوضع الأمامي حتى تصل إلى الوضع المطلوب، وهو الوضع المحيطي الداخلي المطلوب للأنبوب النهائي.
3. في مرحلة تعويض الارتداد، تبدأ كتلة القطاع بتقليل السرعة تدريجيًا من موضعها في المرحلة 2 حتى تصل إلى الموضع المطلوب. هذا الموضع هو الموضع المحيطي الداخلي لأنبوب الصلب قبل أن يتطلب تصميم العملية حدوث ارتداد.
٤. في مرحلة الحفاظ على الضغط والاستقرار، يبقى الجزء القطاعي ثابتًا في موضعه المحيطي الداخلي لأنبوب الصلب لفترة من الزمن قبل أن يعود إلى وضعه الأصلي. هذه هي مرحلة الحفاظ على الضغط والاستقرار المطلوبة للمعدات وعملية توسيع القطر.
5. في مرحلة إرجاع التفريغ، تبدأ كتلة القطاع بالانكماش السريع من موضعها المحيطي الداخلي لأنبوب الصلب قبل أن ترتد حتى تصل إلى موضع التمدد الأولي. هذا هو الحد الأدنى لقطر انكماش كتلة القطاع المطلوب لعملية التمدد.

تصنيفأنابيب فولاذية ذات لحام مستقيم:
1. الأنابيب الملحومة عالية التردد ذات اللحام المستقيم: هي أنابيب ملحومة تستخدم شرائط فولاذية (صفائح ملفوفة) كمادة خام، وتعتمد عملية لحام عالية التردد، ويتم إنتاجها بشكل مستمر على خط الإنتاج. تتراوح قوة المادة عادةً بين 450 ميجا باسكال، وتشمل المواد المستخدمة J55، L450، X60، Q235، Q345، Q420، وQ460. يتراوح قطر هذه الأنابيب بين 14 و610 مم، وسماكة جدارها بين 1 و23.8 مم. تعتمد هذه الأنابيب عملية تشكيل مستمرة متعددة المراحل، مما يضمن كفاءة إنتاج عالية (سرعة إنتاج تتراوح بين 15 و40 مترًا/دقيقة). يضم خط الإنتاج معدات متكاملة لتحديد المقاسات، والتقويم، والتقريب، وغيرها. تتميز الأنابيب الفولاذية باستدارة واستقامة ممتازتين، كما أن اللحام فيها متقن.
2. الأنابيب الملحومة بالقوس المغمور الطولي: تُصنع هذه الأنابيب باستخدام صفيحة فولاذية واحدة كمادة خام، من خلال تشكيلها باستخدام أكسيد الحديد (JCO) أو أكسيد اليورانيوم (UO)، أو لحامها بالقوس المغمور، أو مزيج من اللحام بالقوس المغمور وعمليات لحام أخرى. ومن الأنواع الشائعة X70 وX80 وX120، وغيرها. يتراوح قطر الأنابيب الملحومة بالقوس المغمور ذات اللحام المستقيم بين 406 و1422 مم، بينما يتراوح سمك جدارها بين 8 و44.5 مم.

فيما يتعلق بمعالجة اللحام الحافي، تُستخدم عملية الطحن؛ أما فيما يتعلق بالتشكيل، فبالإضافة إلى تقنيات JCO وUO التقليدية، يستخدم بعض المصنّعين تقنية التشكيل التدريجي المتقدمة (PFP) وتقنية تشكيل الثني بالدرفلة (RBE)؛ وفيما يتعلق باللحام، تُستخدم آلة اللحام المسبق الأوتوماتيكية المحمية بغاز الأرجون أو غاز ثاني أكسيد الكربون، ومعدات لحام القوس المغمور الداخلية والخارجية متعددة الأسلاك (4 أسلاك و5 أسلاك)، بالإضافة إلى استخدام مصدر طاقة بموجة مربعة وجهاز مصدر طاقة بموجة كهربائية؛ وفيما يتعلق بتوسيع القطر، يتم توسيع طول الأنبوب بالكامل ميكانيكيًا؛ وفيما يتعلق بالفحص، يلزم الكشف عن العيوب أثناء التشغيل على الصفيحة، ويتم إجراء الكشف التلقائي عن العيوب بالموجات الشعاعية واختبار الضغط الهيدروليكي على الأنبوب الفولاذي بعد اللحام، ويتم إجراء الكشف الثانوي عن العيوب بالموجات الشعاعية أثناء التشغيل أو خارجه بعد توسيع القطر.

تستخدم عملية السفع الرملي وإزالة الصدأ من أنابيب الصلب ذات اللحام المستقيم محركًا عالي القدرة لتدوير شفرات الرش بسرعة عالية، مما يؤدي إلى رش مواد كاشطة مثل حبيبات الصلب، ورمل الصلب، وقطع أسلاك الحديد، والمعادن على سطح الأنبوب بفعل قوة الطرد المركزي للمحرك. لا تقتصر فائدة هذه العملية على إزالة الأكاسيد والصدأ والأوساخ فحسب، بل تُسهم أيضًا في الحصول على خشونة سطحية منتظمة مطلوبة بفضل الاحتكاك والصدمات القوية للمواد الكاشطة.

تستخدم عملية السفع الرملي وإزالة الصدأ من أنابيب الصلب ذات اللحام المستقيم محركًا عالي القدرة لتدوير شفرات الرش بسرعة عالية، مما يؤدي إلى رش مواد كاشطة مثل حبيبات الصلب، ورمل الصلب، وقطع أسلاك الحديد، والمعادن على سطح الأنبوب بفعل قوة الطرد المركزي للمحرك. لا تقتصر فائدة هذه العملية على إزالة الأكاسيد والصدأ والأوساخ فحسب، بل تُسهم أيضًا في الحصول على خشونة سطحية منتظمة مطلوبة بفضل الاحتكاك والصدمات القوية للمواد الكاشطة.

بعد إزالة الصدأ بالرش، لا يقتصر الأمر على زيادة الامتصاص الفيزيائي على سطح الأنابيب الفولاذية فحسب، بل يعزز أيضًا التماسك الميكانيكي بين طبقة مقاومة التآكل وسطح الأنبوب. لذا، تُعدّ إزالة الصدأ بالرش طريقة مثالية لمقاومة تآكل خطوط الأنابيب. عمومًا، يُستخدم السفع بالخردق بشكل أساسي لمعالجة السطح الداخلي للأنابيب الفولاذية، بينما يُستخدم السفع بالخردق بشكل أساسي لمعالجة السطح الخارجي للأنابيب الفولاذية ذات اللحامات المستقيمة.