مشاكل درجة الحرارة والتشحيم في عملية إنتاج أنابيب الصلب ذات اللحام المستقيم

في عملية الإنتاجأنابيب فولاذية ذات لحام مستقيميجب التحكم بدرجة الحرارة بدقة لضمان موثوقية اللحام. فإذا كانت درجة الحرارة منخفضة جدًا، فقد لا تصل منطقة اللحام إلى درجة الحرارة المطلوبة. عندما يكون معظم الهيكل المعدني صلبًا، يصعب على المعدنين في الطرفين الاختراق والالتحام. أما إذا كانت درجة الحرارة مرتفعة جدًا، فإن جزءًا كبيرًا من المعدن في منطقة اللحام يكون في حالة انصهار. وتكون هذه الأجزاء لينة جدًا وسائلة، وقد تتشكل قطرات من المعدن المنصهر. وعند حدوث هذه القطرات، لا يكون هناك ما يكفي من المعدن للاختراق، مما يؤدي إلى عدم انتظام اللحام وتكوّن ثقوب منصهرة. لذلك، ينصح مصنّعو معدات معالجة مياه الصرف الصحي المتكاملة بضرورة التحكم بدرجة الحرارة بدقة أثناء عملية إنتاج الأنابيب الملحومة طوليًا. يمتلك المصنّعون المعتمدون تقنيات تحكم متطورة للغاية، مما يُمكّنهم من تحقيق متطلبات التحكم بدرجة الحرارة أثناء الإنتاج لضمان جودة المنتج، لذا يُنصح بشراء الأنابيب الملحومة ذات اللحام المستقيم من مصنّعين معتمدين.

تُسخّن أنابيب الصلب ذات اللحام المستقيم المُوسّعة حراريًا عادةً عند درجة حرارة تقارب 1200 درجة مئوية، وتنخفض هذه الدرجة قليلًا مع زيادة محتوى الكربون وعناصر السبائك الأخرى. يكمن مفتاح عملية تسخين هذه الأنابيب في تقليل كمية القشور. خاصةً في عملية البثق الساخن، تكون متطلبات أنابيب الصلب 16Mn ذات اللحام المستقيم أكثر صرامة فيما يتعلق بعمر الأدوات ومظهر الأنبوب المبثوق. في عملية إنتاج هذه الأنابيب، ونظرًا لأن المعالجة تتم في حالة ساخنة، تُعدّ عملية التسخين بالغة الأهمية لتحديد جودة المنتج النهائي. تُسخّن هذه الأنابيب في أفران خاصة، مما يُؤدي، وفقًا لتأثيرها، إلى إجهاد متبقٍ ناتج عن التبريد غير المتساوي. الإجهاد المتبقي هو إجهاد التوازن الذاتي الداخلي في غياب أي قوة خارجية. تحتوي مقاطع الصلب المدرفلة على الساخن بمختلف أحجامها على هذا النوع من الإجهاد المتبقي. عمومًا، كلما زاد حجم مقطع الصلب، زاد الإجهاد المتبقي. على الرغم من أن الإجهاد المتبقي هو حالة توازن ذاتي، إلا أنه لا يزال له تأثير على أداء العنصر الفولاذي تحت تأثير القوة الخارجية.

إذا لم يتم التحكم بدرجة حرارة لحام الأنابيب الفولاذية ذات اللحام المستقيم بشكل جيد، فقد يؤثر ذلك سلبًا على التشوه والاستقرار ومقاومة الإجهاد. وينقسم هذا النوع من اللحام إلى نوعين: فرن التسخين وفرن إعادة التسخين؛ يُستخدم الأول لتسخين الأنبوب الخام من درجة الحرارة العادية إلى درجة حرارة التشغيل، بينما يُستخدم الثاني لإعادة تسخين الأنبوب الخام إلى درجة حرارة التشغيل المطلوبة أثناء عملية اللحام. ويؤدي التسخين غير السليم للأنابيب الفولاذية ذات اللحام المستقيم إلى ظهور تشققات وثنيات وعدم استقامة على السطح الداخلي أو الخارجي للأنبوب الخام.

توجد طرق عديدة لتسخين أنابيب الصلب ذات اللحام المستقيم في الأفران، ولكن يُستخدم فرن التسخين التجريبي. يتميز هذا الفرن بقاع حلقي الشكل، يسمح بتشكيل الأنابيب تدريجيًا. تُوضع قطعة الصلب من المدخل على طول قطر قاع الفرن، ويتم تسخينها بشكل متجانس إلى درجة الحرارة المطلوبة، ثم تُقلب وتُستخدم من المخرج. يعمل الفرن كنوع من الأفران. يكمن سر نجاح هذه العملية في تسخين قطعة الصلب بشكل متجانس إلى درجة حرارة مناسبة للمعالجة. ولأن عملية التثقيب تؤثر بشكل كبير على المادة، أي أن درجة الحرارة أثناء عملية التثقيب تُعد عاملًا حاسمًا، فمن الضروري عمومًا التحكم في درجة حرارة قطعة الصلب أثناء عملية التثقيب.

في عملية إنتاج أنابيب الصلب ذات اللحام المستقيم، يُستخدم مُزلِّق زجاجي. قبل استخدام المُزلِّق الزجاجي، كان يُستخدم الجرافيت لعدم توفر بديل له في السوق آنذاك. لذا، كان الجرافيت يُستخدم فقط كمُزلِّق، ولكن بعد الاستخدام المطوَّل، ظهرت بعض المشاكل، منها كفاءة نقل الحرارة العالية للجرافيت وضعف عزله الحراري. ونتيجةً لذلك، ترتفع درجة حرارة القالب بسرعة، مما يُؤدي إلى تآكل أنبوب الصلب ذي اللحام المستقيم، وبالتالي يصبح استخدامه غير مُجدٍ. لذلك، يبحث المُصنِّعون عن بديل للجرافيت، وهو المُزلِّق الزجاجي، لما له من مزايا عديدة في فرن الترولي، أولها انخفاض كفاءة نقل الحرارة فيه، مما يُساعد على حفظ الحرارة وإطالة عمر المعدات.