كيف ينبغي معالجة سطح أنابيب الصلب الملحومة بتردد عالٍ

مع التطور المستمر لاقتصاد بلادي، شهدت صناعة الطاقة نموًا ملحوظًا. وتُعدّ خطوط أنابيب النفط والغاز لمسافات طويلة، وفقًا لمعايير معهد البترول الأمريكي (API)، وسيلةً أساسيةً لضمان أمن الطاقة. وفي عملية إنشاء خطوط أنابيب النفط (الغاز) المقاومة للتآكل، تُعتبر معالجة سطح الأنابيب الفولاذية الملحومة بتردد عالٍ أحد العوامل الرئيسية التي تُحدد عمر خدمة طبقة الحماية من التآكل. فهي شرط أساسي لدمج طبقة الحماية من التآكل مع الأنابيب الفولاذية الملحومة بتردد عالٍ. ووفقًا لمؤسسات البحث، يعتمد عمر طبقة الحماية من التآكل على عوامل مثل نوع الطلاء وجودته وبيئة الإنشاء. ويُشكّل تأثير معالجة سطح الأنابيب الفولاذية على عمر طبقة الحماية من التآكل حوالي 50%. لذا، يجب الالتزام الصارم بمتطلبات مواصفات طبقة الحماية من التآكل لسطح الأنابيب الفولاذية ذات الجدران السميكة، مع ضرورة مواصلة البحث والتطوير في طرق معالجة سطح هذه الأنابيب لتحسينها باستمرار.

1. التنظيف: تُستخدم المذيبات والمستحلبات لتنظيف سطح الفولاذ وإزالة الزيوت والشحوم والغبار ومواد التشحيم والمواد العضوية المشابهة، ولكنها لا تزيل الصدأ والقشور وبقايا اللحام وغيرها من المواد الموجودة على سطح الفولاذ. لذلك، تُستخدم فقط كوسيلة مساعدة في عمليات الإنتاج المقاومة للتآكل.

٢. إزالة الصدأ من الأدوات: تُستخدم بشكل أساسي فرش سلكية وأدوات أخرى لتلميع سطح الفولاذ، مما يُزيل طبقات الأكسيد السائبة أو المرتفعة، والصدأ، وبقايا اللحام، وما إلى ذلك. تصل إزالة الصدأ يدويًا إلى مستوى Sa2، بينما تصل باستخدام الأدوات الكهربائية إلى مستوى Sa3. إذا كان سطح الفولاذ مُلتصقًا بشدة بطبقة الأكسيد، فلن تكون إزالة الصدأ مثالية، ولن يُمكن تحقيق عمق التثبيت المطلوب في أعمال مقاومة التآكل.

3. التخليل: تُستخدم عادةً الطرق الكيميائية والكهربائية في التخليل. يعتمد منع تآكل خطوط الأنابيب على التخليل الكيميائي فقط، والذي يُزيل طبقة الأكسيد والصدأ والطلاء القديم. يُمكن استخدامه أحيانًا كمعالجة إضافية بعد السفع الرملي وإزالة الصدأ. على الرغم من أن التنظيف الكيميائي يُمكن أن يُحسّن نظافة السطح ونعومته، إلا أن تأثيره سطحي ويُمكن أن يُلوّث البيئة بسهولة.

٤. إزالة الصدأ بالتفجير: تستخدم عملية إزالة الصدأ بالتفجير محركًا عالي القدرة لتدوير شفرة التفجير بسرعة عالية، مما يؤدي إلى تفجير رمل الفولاذ، وكرات الفولاذ، وقطع الأسلاك، والمعادن، وغيرها من المواد الكاشطة على سطح الأنبوب الفولاذي بفعل قوة الطرد المركزي. لا تقتصر هذه العملية على إزالة الصدأ والأكاسيد والأوساخ بشكل كامل فحسب، بل تُحقق أيضًا للأنبوب الفولاذي الخشونة المطلوبة والمتجانسة بفضل الاحتكاك والتأثير الشديدين للمواد الكاشطة.

بعد إزالة الصدأ بالتفجير، لا يقتصر الأمر على تعزيز تأثير الامتصاص الفيزيائي لسطح الأنابيب الفولاذية فحسب، بل يُحسّن أيضًا التماسك الميكانيكي بين طبقة مقاومة التآكل وسطح الأنبوب. لذا، تُعدّ إزالة الصدأ بالتفجير طريقة مثالية لمقاومة تآكل خطوط الأنابيب. عمومًا، تُستخدم إزالة الصدأ بالتفجير الرملي بشكل أساسي لمعالجة السطح الداخلي للأنابيب الفولاذية، بينما تُستخدم إزالة الصدأ بالتفجير الرملي بشكل أساسي لمعالجة السطح الخارجي. يجب مراعاة بعض الأمور عند استخدام إزالة الصدأ بالتفجير.

4.1 مستوى إزالة الصدأ: في عملية طلاء الأنابيب الفولاذية بطبقات مقاومة للتآكل مثل الإيبوكسي والإيثيلين والفينول وغيرها، يُشترط عادةً أن يصل سطح الأنبوب إلى مستوى قريب من البياض (Sa2.5). وقد أثبتت التجارب أن هذا المستوى من إزالة الصدأ يُزيل تقريبًا جميع القشور والصدأ والأوساخ الأخرى، ويصل عمق نمط التثبيت إلى 40-100 ميكرومتر، مما يُلبي تمامًا متطلبات الالتصاق بين طبقة مقاومة التآكل والأنبوب الفولاذي. كما أن عملية إزالة الصدأ بالرش (السفع الرملي) تُحقق الشروط الفنية لمستوى قريب من البياض (Sa2.5) بتكاليف تشغيل أقل وجودة ثابتة وموثوقة.

4.2 الرش (التفجير) باستخدام المواد الكاشطة: لتحقيق أفضل نتائج في إزالة الصدأ، يجب اختيار المادة الكاشطة بناءً على صلابة سطح الأنبوب الفولاذي، ودرجة الصدأ الأصلية، وخشونة السطح المطلوبة، ونوع الطلاء، وما إلى ذلك. بالنسبة لطلاءات الإيبوكسي أحادية الطبقة، أو البولي إيثيلين ثنائية الطبقة، أو ثلاثية الطبقات، يُعدّ استخدام مزيج من رمل الصلب وكرات الصلب أسهل لتحقيق أفضل نتائج في إزالة الصدأ. تعمل كرات الصلب على تقوية سطح الفولاذ، بينما يعمل رمل الصلب على تآكله. يمكن استخدام مزيج حبيبات الصلب وكرات الصلب (عادةً ما تتراوح صلابة كرات الصلب بين 40-50 HRC، وصلابة حبيبات الصلب بين 50-60 HRC) لمختلف أسطح الفولاذ، حتى على أسطح الفولاذ الصدئة من الفئتين C وD، حيث تكون نتائج إزالة الصدأ جيدة جدًا.

4.3 حجم ونسبة جزيئات المادة الكاشطة: لتحقيق نظافة وتوزيع خشونة أكثر تجانسًا، يُعدّ تصميم حجم ونسبة جزيئات المادة الكاشطة أمرًا بالغ الأهمية. فالخشونة الزائدة قد تؤدي بسهولة إلى ترقق طبقة مقاومة التآكل عند قمة نمط التثبيت؛ وفي الوقت نفسه، نظرًا لعمق نمط التثبيت، فإن طبقة مقاومة التآكل تكون عرضة لتكوّن فقاعات أثناء عملية مقاومة التآكل، مما يؤثر سلبًا على أدائها.

يؤدي انخفاض خشونة السطح إلى التصاق طبقة مقاومة التآكل بنمط التثبيت، مما يقلل من قوة الشد ومقاومة الصدمات. في حالات التآكل الداخلي الشديد، لا يكفي الاعتماد على قوة تأثير المواد الكاشطة ذات الحبيبات الكبيرة، بل يجب استخدام حبيبات صغيرة لإزالة نواتج التآكل وتحقيق التنظيف المطلوب. في الوقت نفسه، يساهم اختيار نسبة مناسبة في إبطاء تآكل المواد الكاشطة على الأنابيب والفوهات (الشفرات) وتحسين معدل استخدامها بشكل كبير. عادةً ما يتراوح حجم حبيبات خرز الصلب بين 0.8 و1.3 مم، بينما يتراوح حجم حبيبات رمل الصلب بين 0.4 و1.0 مم، حيث يشكل حجم 0.5-1.0 مم المكون الرئيسي. وتتراوح نسبة الرمل إلى الخرز عادةً بين 5 و8.

تجدر الإشارة إلى أنه في التشغيل الفعلي، يصعب تحقيق النسبة المثالية بين رمل الصلب وحبيبات الصلب في المادة الكاشطة، لأن رمل الصلب الصلب والهش يتميز بمعدل تكسير أعلى من حبيبات الصلب. لذا، ينبغي أخذ عينات من المادة الكاشطة المختلطة واختبارها باستمرار أثناء التشغيل، وإضافة مادة كاشطة جديدة إلى مزيل الصدأ وفقًا لتوزيع حجم الجسيمات. ويجب أن تشكل كمية الصلب النسبة الأكبر من المواد الكاشطة الجديدة المضافة.

4.4 سرعة إزالة الصدأ: تعتمد سرعة إزالة الصدأ من الأنابيب الفولاذية على نوع المادة الكاشطة ومقدار إزاحتها. عمومًا، يُنصح باختيار مواد كاشطة ذات معدل فقد منخفض، مما يُسهم في تحسين سرعة التنظيف وإطالة عمر الشفرات.

4.5 التنظيف والتسخين المسبق: قبل معالجة الرش (السفع الرملي)، تُزال الشحوم والترسبات من سطح الأنبوب الفولاذي بالتنظيف، ثم يُسخّن الأنبوب في فرن ساخن إلى درجة حرارة تتراوح بين 40 و60 درجة مئوية للحفاظ على سطحه جافًا. أثناء معالجة الرش (السفع الرملي)، وبما أن سطح الأنبوب الفولاذي خالٍ من الأوساخ كالشحوم، فإن فعالية إزالة الصدأ تكون أقوى. كما أن جفاف سطح الأنبوب يُسهّل فصل حبيبات الفولاذ ورمل الفولاذ والصدأ وقشور الأكسيد، مما يجعل سطح الأنبوب أنظف بعد إزالة الصدأ.

في عملية الإنتاج، يُشدد على أهمية معالجة الأسطح، وتُضبط معايير عملية إزالة الصدأ بدقة متناهية. وفي التطبيقات العملية، تتجاوز قوة تقشير طبقة مقاومة التآكل لأنابيب الصلب المتطلبات القياسية بكثير، مما يضمن جودة هذه الطبقة. وباستخدام نفس المعدات، تتحسن كفاءة العملية بشكل ملحوظ، وتنخفض تكلفة الإنتاج.