تحليل كثافة الفولاذ: الاختلافات الأساسية بين الفولاذ الكربوني الطري والمتوسط والتطبيقات الصناعية

تُعد كثافة الفولاذ أحد المعايير الرئيسية التي تحدد خصائصه الفيزيائية وتطبيقاته الصناعية. تبلغ الحالة النظرية لكثافة الفولاذ 7.85 جم/سم³، ولكن الكثافة الفعلية مع تغير محتوى الكربون: فالفولاذ منخفض الكربون حوالي 7.85 جم/سم³، والفولاذ متوسط الكربون إلى 7.82 جم/سم³، والفولاذ عالي الكربون إلى 7.81 جم/سم³. كلما زاد محتوى الكربون، زادت الفجوات في البنية البلورية، مما يؤدي إلى انخفاض الكثافة بدلاً من ذلك.  

الفولاذ منخفض الكربون مقابل الفولاذ متوسط الكربون: العلاقة بين محتوى الكربون والخصائص  

يكمن الفرق الأساسي بين النوعين من الفولاذ في محتوى الكربون والخصائص الميكانيكية المستمدة منه:  

1. نطاق محتوى الكربون:  

   - فولاذ منخفض الكربون: محتوى كربون 0.05%-0.25%، بنية بلورية يهيمن عليها الفريت، مرونة جيدة.  

   - فولاذ متوسط الكربون: محتوى الكربون من 0.25%-0.60%، وتكوين المزيد من البرليت، وزيادة الصلابة بشكل ملحوظ.  

2. مقارنة الخواص الميكانيكية:  

الفولاذ متوسط الكربون مناسب للمكونات الحاملة بسبب قوته العالية، ولكنه أقل قابلية للسحب من الفولاذ منخفض الكربون وعرضة للتشقق عند اللحام.  

الأنابيب الملحومة بالقوس المغمور المستقيم (أنابيب فولاذ المنشار): اختيار المواد والتطبيقات الصناعية  

أنابيب LSAW are rolled from a single sheet of medium-thickness plate and then welded by double-sided submerged arc welding. Its core advantages lie in high pressure-bearing capacity, precise dimensional control (e.g., diameter 457-1450 mm, wall thickness 8-45 mm), and excellent low-temperature corrosion resistance.  

ملاءمة المواد:  

- استخدامات الفولاذ الطري: أكثر من 60%، يستخدم بشكل أساسي لنقل السوائل منخفضة الضغط (مثل أنابيب المياه وأنابيب البناء الإنشائية) نظرًا لقابليته الممتازة للتشكيل وقابلية اللحام.  

- تطبيقات الفولاذ الكربوني المتوسط: يُستخدم في أنابيب النفط والغاز ذات الضغط العالي (على سبيل المثال، الدرجات X70 وما فوق)، بسماكة جدار تصل إلى 26.4 مم، لتلبية احتياجات البيئات القاسية، مثل البيئات الألبية وبيئات أعماق البحار.  

اتجاهات بيانات السوق والتكنولوجيا:  

The global LSAW pipe market reached USD 8,792 million in 2023, with China accounting for 20.82% (USD 1,830 million). The production process is dominated by JCOE molding (88.36% share in 2022) due to its low tooling cost and adaptability, while the UOE process is suitable for high-quality thick-walled pipes but with higher investment.  

توزيع أنابيب LSAW حسب مجالات الاستخدام في عام 2023

 في المستقبل، ستتجه الصناعة في المستقبل نحو التصنيع الأخضر (الحد من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون) والذكي (نظام تتبع اللحام بالليزر لزيادة سرعة اللحام بمقدار 10 أمتار/الدقيقة).  

 ثالثًا. التطور التآزري لاختيار المواد والاحتياجات الصناعية  

في مجال الطاقة والبنية التحتية، يجب أن يتطابق اختيار المواد بدقة مع ظروف العمل:  

- أنابيب الصلب الكربوني الطري: السيطرة على شبكة غاز المدينة، وبناء السقالات، والاعتماد على اقتصادها وسهولة لحامها.  

- أنابيب فولاذية متوسطة الكربون متوسطة الجدران سميكة الجدران: المستخدمة في خطوط الأنابيب المغمورة (على سبيل المثال. API 5L L450N PSL2 steel pipe), which are stress relieved by the cold expansion process, guaranteeing 50 years of service safety.  

الشركات الرائدة مثل أنابيب الصلب أللاند (revenue of 1.5 billion yuan in 2023) have achieved an annual production capacity of 150,000 tons of thick-walled pipes through the optimization of the JCOE process, confirming the irreplaceability of medium-carbon alloy steel in high-performance pipes.  

 الخلاصة: المنطق المادي وراء الكثافة  

من فرق الكثافة (7.85 → 7.82 جم/سم مكعب) إلى تدرج محتوى الكربون، تحدد البنية المجهرية للصلب تقسيم التطبيقات الكلية. تعكس أنابيب LSAW، باعتبارها الناقل الرئيسي، حيث يمثل الفولاذ منخفض الكربون أكثر من 60% من الوضع الحالي، والنمو المرتفع للصلب الكربوني المتوسط في قطاع الطاقة (معدل النمو السنوي المركب 1.51%)، يعكسان معًا المشهد الصناعي للطلب الدقيق على أداء المواد. في المستقبل، مع تعميم علم المعادن الخضراء وتكنولوجيا اللحام الذكية، سيعزز هذان النوعان من الفولاذ ابتكار صناعة خطوط الأنابيب في بُعد أدق.