أنابيب الصلب LSAW مقابل أنابيب الصلب المتفجرات من مخلفات الحرب: كشف النقاب عن اختلافات العملية الأساسية في لحام الأنابيب الفولاذية من القوس إلى التيار

عندما تذهب إلى أنابيب الصلب، هل ما زلت تعاني من - السعر أم الجودة؟ يبدو أن البيانات تُظهر أن أنابيب اللحام بالمقاومة الكهربائية أسرع في اللحام من أنابيب الصلب lsaw بمقدار 15 مرة. فلماذا لا تزال أنابيب الصلب lsaw هي البديل الأنسب لأنابيب الضغط العالي؟ في هذه المقالة، تتم مناقشة الاختلافات بين اللحام بالانصهار القوسي واللحام بالمقاومة، كما تم التحقق من صحتها بالبيانات المعملية والسيناريوهات الهندسية، لتسهيل تحديد متطلبات مشروعك بدقة.

الاختلافات الأساسية في مصادر الحرارة

اللحام بالانصهار القوسي مقابل اللحام بالضغط الحراري جول

أنابيب الصلب LSAW: الاختراق العميق عن طريق اللحام بالقوس والانصهار
يستخدم أنبوب الفولاذ LSAW (اللحام بالقوس الطولي المغمور) سلكًا وتدفقًا لعملية اللحام. تعمل درجة الحرارة المرتفعة (3000 درجة مئوية تقريبًا) للقوس على إذابة المعدن الأساسي ومواد الحشو، والتي تشكل بعد ذلك حوضًا منصهرًا بعمق 3-5 مم. الميزة الرئيسية لهذه الطريقة هي القدرة على عمل لحامات عميقة، حيث يكون عمق الاختراق أكثر من 8 مم، وبالتالي فإن سمك الأنبوب بالكامل سيكون قويًا. ومع ذلك، فإن إدخال قدر كبير من الحرارة سيؤدي إلى اتساع المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ) بعرض 3-5 مم والتي قد تعزز في الواقع خشونة الحبيبات المحلية وبالتالي تؤدي إلى انخفاض قوة الشد.

أنابيب فولاذية من مخلفات الحرب المتفجرات من مخلفات الحرب: يستخدم اللحام بالضغط اللحظي عبر اللحام بالمقاومة الكهربائية بالتيار عالي التردد الذي يُطلق عليه عادةً اسم اللحام بالمقاومة الكهربائية بالضغط اللحظي عبر أنابيب الصلب المتفجرة ERW، ويستخدم تيار كهربائي عالي التردد (100-400 كيلوهرتز) يمر عبر حافة الشريط حيث توجد مقاومة التلامس، مما يؤدي إلى توليد حرارة جول. يتم صهر المعدن إلى الحالة السائلة في غضون 0.1 - 0.5 ثانية، ثم يتم الربط السلس بواسطة ضغط الأسطوانة. تكون كثافة الطاقة لمصدر الحرارة عالية إلى حد كبير (حوالي 10⁶ واط/سم²)، ومع ذلك فإن مدة التسخين القصيرة جدًا تقصر منطقة HAZ على 0.1-0.3 مم، مع عدم وجود أي تغيير عمليًا في حجم حبيبات المادة.

مقارنة بين خصائص مصدر الحرارة بين LSAW و المتفجرات من مخلفات الحرب (ERW)

مواجهة عملية التشكيل قبل الثني مقابل التشكيل بالدلفنة المستمرة

أنابيب الصلب LSAW عملية JCOE: حدود الدقة والسُمك
طريقة الأنابيب الفولاذية LSAW التي تستخدم عملية JCOE (الثني المسبق ← الثني ← العقص ← التشكيل على شكل O ← التوسيع) تجعل من الممكن الحصول على دقة ثني ± 0.1 مم لكل مسار. يمكن استخدامه لتصنيع الأنابيب ذات سمك الجدار العالي (8-40 مم) والحجم الكبير (406-1500 مم) للتطبيقات كما هو الحال في نقل النفط والغاز. على الرغم من أن الخط الجديد يكلف أكثر من 28 مليون دولار أمريكي، إلا أن سرعة الإنتاج منخفضة للغاية - تصل إلى 1-2 متر في الدقيقة.

أنابيب الصلب المتفجرات من مخلفات الحرب (ERW) التشكيل المستمر بالدلفنة: الكفاءة أولاً
تشكل أنابيب الصلب المتفجرات من مخلفات الحرب المتفجرات من مخلفات الحرب على شكل أنبوب دائري بلفاتها المستمرة، وبالتالي تمثل إحدى طرق الإنتاج الفعالة التي توفر سرعة دورة تتراوح بين 10-30 مترًا في الدقيقة ولا تزال تستهلك فقط 30-50% من الطاقة من أنابيب LSAW. ومع ذلك، فهو تيار عالي التردد مع تحديد العمق مما يؤدي إلى تقييد سمك المادة إلى ≤20 مم، ويجب أن يكون المكافئ الكربوني للمادة ≤0.45 لتجنب التقصف اللحام.

مقارنة معلمات العملية

خصائص اللحام وآليات العيوب

1.أنابيب الصلب LSAW: الاختراق العميق والمخاطر الخفية
تشتهر لحامات الأنابيب الفولاذية LSAW بقوتها (540 ميجا باسكال وفقًا ل API 5L المعايير) وفي نفس الوقت لها بعض الآثار السلبية مثل احتواء الخبث أو عدم الاندماج حيثما يتعلق الأمر باللحام متعدد الطبقات. وبسبب احتواء الخبث، تعرض مشروع خط أنابيب غاز طبيعي لخسارة اقتصادية بقيمة 50 مليون ين بسبب التسرب. من الضروري استخدام الاختبار بالموجات فوق الصوتية (UT) والاختبار الإشعاعي (RT) للكشف عن معدل عيب لا يزيد عن 0.5%.

2- أنابيب الصلب المتفجرات من مخلفات الحرب: الكفاءة مع الحلول الوسط
تعتمد لحامات أنابيب الصلب المتفجرات من مخلفات الحرب على جودة الترابط. يمكن أن يتسبب التحكم غير الصحيح في المعلمات في وجود شوائب أكسيد (بقع رمادية) أو لحامات باردة (اندماج غير كامل). سحبت إحدى الشركات المصنعة لأنابيب عادم السيارات 100,000 منتج بسبب البقع الرمادية وخسرت أكثر من 10 ملايين ين. إن خطوط لحام المتفجرات من مخلفات الحرب من مخلفات الحرب الجديدة المجهزة باختبار التيار الدوامي عبر الإنترنت والاختبار بالموجات فوق الصوتية جيدة لجعل معدلات العيوب تنخفض إلى ≤0.1%.

دعم بيانات المختبر

عمر التعب: تُظهر اختبارات الطرف الثالث أن أنابيب الفولاذ LSAW تتمتع بعمر افتراضي للحمل الدوري يبلغ 2.3 ضعف عمر الحمل الدوري لأنابيب الفولاذ المتفجرات من مخلفات الحرب (المصدر: BaoSteel 2022 ورقة بيضاء لتكنولوجيا اللحام).

متانة الصدمات: تحقق لحامات الأنابيب الفولاذية LSAW ≥40 J عند -50 درجة مئوية (ASTM A333)، بينما تصل لحامات الأنابيب الفولاذية من الصلب LSAW إلى ≥27 J فقط (ASTM A53).

منطق الاختيار وحدود التطبيق

1- سيناريوهات الضغط العالي: مجال أنابيب الصلب LSAW
يمكن استخدام أنابيب الصلب LSAW لبيئات الضغط العالي مثل ≥12 ميجا باسكال (على سبيل المثال، خط أنابيب الغاز الشرقي الصيني الروسي) بسبب الجدران السميكة والاختراق العميق الذي يمكن أن يتحمل الضغط الهائل. ومع ذلك، لا يمكن تطبيق أنابيب الصلب المتفجرات من مخلفات الحرب إلا إذا كان الضغط ≤8 ميجا باسكال (لكل ASTM A53) ويمكن أن تعمل ببساطة باتباع متطلبات مراقبة الجودة لهذه اللحامات.

2- السيناريوهات الحساسة من حيث التكلفة: الحافة الاقتصادية لأنابيب الصلب المتفجرات من مخلفات الحرب
تؤدي أنابيب الصلب المتفجرات من مخلفات الحرب إلى تخفيض 30-50% في تكاليف الوحدة ووقت الإنتاج ويوصى بها لشبكات غاز المدن والري الزراعي. وفي الوقت نفسه، فإن انخفاض معدل العيوب في أنابيب LSAW هو السبب في انخفاض تكلفة الصيانة بمقدار 40% على المدى الطويل.

3- البيئات القاسية: عدم إمكانية استبدال الأنابيب الفولاذية LSAW

درجة حرارة منخفضة: تحتفظ الأنابيب الفولاذية LSAW بالصلابة عند درجة حرارة -50 درجة مئوية، وهي مناسبة لحقول النفط في القطب الشمالي.

التآكل: تعمل البنية المجهرية الموحدة للأنابيب الفولاذية LSAW على إطالة عمر الخدمة بمقدار 30% في البيئات البحرية.

مقارنة الحالات

الخاتمة: التحسين الخاص بالسيناريو

لا يركز النزاع بين أنابيب الصلب LSAW مقابل أنابيب الصلب المتفجرات من مخلفات الحرب لا يركز على مسألة كون أحدهما أفضل من الآخر. بدلاً من ذلك، يتعلق الأمر في الغالب بأيهما أكثر ملاءمة في سيناريو معين. لا غنى عن أنابيب LSAW للضغط العالي وسمك الجدران والبيئات القاسية. أما أنابيب المتفجرات من مخلفات الحرب من مخلفات الحرب فلا جدال في قطاع الضغط المتوسط والمنخفض الحساس من حيث التكلفة. ويُعد الرجوع إلى معايير الصناعة مثل API 5L و ASTM A53، وإجراء اختبارات الطرف الثالث، والتحكم في التكاليف في حدود الميزانية من النقاط الرئيسية في العملية.