لماذا لا يمكن استخدام الأنابيب غير المعدنية أو أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ كخطوط أنابيب لمسافات طويلة؟

يتطلب نقل النفط والغاز عبر خطوط الأنابيب ضغطًا معينًا. وكلما زاد طول خط الأنابيب، زاد الضغط المطلوب لنقل النفط والغاز. ويتراوح ضغط خطوط الأنابيب الطويلة عادةً بين بضعة ميجاباسكال وأكثر من عشرة ميجاباسكال. لذا، يجب أن يتمتع خط الأنابيب بقدرة كافية على تحمل هذا الضغط. إضافةً إلى ذلك، غالبًا ما يصل طول خطوط نقل النفط والغاز لمسافات طويلة إلى مئات أو حتى آلاف الكيلومترات، ويبلغ قطرها عادةً بضع مئات من المليمترات، وقد يصل إلى أكثر من متر واحد. وتُستخدم كميات هائلة من مواد الأنابيب في بناء خطوط الأنابيب، ويجب ألا تكون أسعارها مرتفعة للغاية. لذلك، تُعدّ القدرة على تحمل الضغط العالي والسعر الاقتصادي من أهم العوامل التي يجب مراعاتها عند اختيار مواد الأنابيب.

هناك نوعان من المواد غير المعدنية المستخدمة كأنابيب: أنابيب بلاستيكية هندسية متنوعة وأنابيب أسمنتية.

تتميز الأنابيب البلاستيكية بمقاومتها للتآكل وانخفاض سعرها، إلا أن قوتها وصلابتها أقل من المواد المعدنية، وقدرتها على تحمل الضغط أقل بكثير، حيث لا تتجاوز عادةً بضعة أعشار من الميغاباسكال، حتى وإن كان ضغط التشغيل لأنابيب الألمنيوم والبلاستيك والفولاذ المركبة يتراوح بين 1 و2 ميغاباسكال فقط. ومن عيوب الأنابيب البلاستيكية الهندسية الأخرى صغر قطرها. لذا، تُستخدم هذه الأنابيب غالبًا في خطوط الأنابيب ذات الضغط المتوسط ​​والمنخفض، مثل خطوط إمداد المياه والصرف الصحي، ونقل غاز الحدائق، وما إلى ذلك، وهي غير مناسبة لخطوط الأنابيب ذات الضغط العالي والقطر الكبير والمسافات الطويلة.

لا تعتبر أنابيب الأسمنت مناسبة لخطوط الأنابيب ذات الضغط العالي لمسافات طويلة نظرًا لقدرتها المنخفضة على تحمل الضغط، كما أن الوصلات بين الأنابيب معرضة للتسرب، وهناك أيضًا مشاكل التآكل (قضبان الصلب الداخلية).

خاصيةأنبوب من الفولاذ المقاوم للصدأيرجع ذلك إلى محتواه العالي نسبيًا من العناصر السبائكية. وبسبب وفرة هذه العناصر، يتمتع بمقاومة للتآكل أفضل بكثير من الفولاذ الكربوني والفولاذ منخفض السبائك، إلا أن سعره أعلى بكثير أيضًا. عمومًا، يتراوح سعر الفولاذ المقاوم للصدأ بين أربعة وخمسة أضعاف سعر الفولاذ الكربوني، وهذا السعر المرتفع يحد من استخدامه في صناعة خطوط الأنابيب.

من القضايا الرئيسية الأخرى أن الفولاذ المقاوم للصدأ يتمتع بمقاومة محسّنة للتآكل والأكسدة في درجات الحرارة العالية بفضل تكوّن طبقة واقية على سطحه، ولا يتآكل في جميع البيئات. يحدث التآكل عندما تتلف هذه الطبقة الواقية أو يتعذر الحفاظ عليها. على سبيل المثال، تُدمر أيونات الكلوريد في مياه البحر سلامة الطبقة الواقية وتسبب تآكلًا نقريًا؛ وعند وجود اختلافات طفيفة على سطح الفولاذ المقاوم للصدأ، مثل وجود مواد غريبة، تتشكل بطاريات دقيقة للتآكل بفعل الإلكتروليت. لذلك، فإن مقاومة الفولاذ المقاوم للصدأ للتآكل ليست مطلقة.

على الرغم من ضعف مقاومة أنابيب الصلب للتآكل، إلا أنها تُستخدم على نطاق واسع في صناعة نقل النفط والغاز نظرًا لسهولة إنتاجها، ومقاومتها العالية للضغط، وتوافرها من مصادر متعددة، وانخفاض سعرها، فضلًا عن إمكانية التحكم في التآكل عن طريق الطلاء والحماية الكاثودية. عمومًا، تُستخدم أنابيب الصلب الكربوني العادية في خطوط الأنابيب ذات الأقطار الصغيرة والضغط المنخفض، بينما تُستخدم أنابيب الصلب عالية القوة المُعالجة بسبائك دقيقة في خطوط الأنابيب ذات الأقطار الكبيرة والضغط العالي، وذلك وفقًا لمتطلبات الأداء الميكانيكي.

وبالطبع، مع تطور العلوم والتكنولوجيا، إذا أمكن خفض سعر أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ بشكل كبير أو تحسين قوة الأنابيب غير المعدنية، فمن الممكن أيضًا استخدامها كخطوط أنابيب للنفط والغاز لمسافات طويلة.