شرح مفصل لأساليب معالجة الأسطح وتصنيع الأنابيب الفولاذية ذات الجدران السميكة

أنابيب فولاذية سميكة الجدرانتتنوع أنواع ومواصفات الفولاذ المستخدمة في صناعة الأنابيب الفولاذية، وتختلف متطلبات أدائها تبعًا لذلك. لذا، ينبغي مراعاة هذه الاختلافات عند تغير متطلبات المستخدم أو ظروف العمل. عمومًا، تُصنف منتجات الأنابيب الفولاذية وفقًا لشكل المقطع العرضي، وطريقة الإنتاج، ومادة الأنبوب، وطريقة التوصيل، وخصائص الطلاء، والاستخدامات، وغيرها. ويمكن تقسيم الأنابيب الفولاذية ذات الجدران السميكة إلى أنابيب فولاذية دائرية وأنابيب فولاذية ذات أشكال خاصة، وذلك بناءً على شكل المقطع العرضي.

تشير الأنابيب الفولاذية السميكة الجدران ذات الأشكال الخاصة إلى الأنابيب الفولاذية ذات المقاطع العرضية غير الدائرية المختلفة، بما في ذلك الأنابيب المربعة، والمستطيلة، والبيضاوية، والبيضاوية المسطحة، ونصف الدائرية، والسداسية، والسداسية الداخلية، والسداسية غير المتساوية. وتشمل أنواع الأنابيب الأخرى: الأنابيب المثلثة متساوية الأضلاع، والأنابيب الخماسية، والأنابيب الثمانية، والأنابيب المحدبة، والأنابيب المحدبة المزدوجة، والأنابيب المقعرة المزدوجة، والأنابيب متعددة التقعر، والأنابيب ذات الشكل البطيخي، والأنابيب المسطحة، والأنابيب المعينية، والأنابيب النجمية، والأنابيب متوازية الأضلاع، والأنابيب المضلعة، والأنابيب ذات الشكل القطري، والأنابيب ذات الزعانف الداخلية، والأنابيب الملتوية، والأنابيب ذات الشكل B، والأنابيب ذات الشكل D، والأنابيب متعددة الطبقات، وغيرها.

تُصنّف الأنابيب الفولاذية ذات الجدران السميكة إلى نوعين رئيسيين: أنابيب ذات مقاطع عرضية متساوية، وأنابيب ذات مقاطع عرضية متغيرة، وذلك وفقًا لشكل المقطع الطولي. ويُقصد بالأنابيب الفولاذية ذات المقطع العرضي المتغير تلك التي تشهد تغيرات دورية أو غير دورية في شكل المقطع العرضي، والقطرين الداخلي والخارجي، وسماكة الجدار على امتداد طولها. وتشمل هذه الأنابيب أنواعًا عديدة، منها: الأنابيب المخروطية الخارجية، والأنابيب المخروطية الداخلية، والأنابيب المتدرجة الخارجية، والأنابيب المتدرجة الداخلية، والأنابيب ذات المقطع الدوري، والأنابيب المموجة، والأنابيب الحلزونية، والأنابيب الفولاذية المزودة بزعانف تبريد، وأنابيب البنادق ذات الخطوط المزدوجة، وغيرها.

لتحسين عمر خدمة خطوط أنابيب النفط والغاز، تُجرى عادةً معالجة سطحية لتسهيل التماسك المحكم بين أنابيب الصلب ذات الجدران السميكة وطبقات مقاومة التآكل. تشمل طرق المعالجة الشائعة التنظيف، وإزالة صدأ الأدوات، والتخليل، والرش بالرصاص، وإزالة الصدأ.
1. التخليل السطحي لأنابيب الصلب ذات اللحام المستقيم:
تشمل طرق التخليل الشائعة الطرق الكيميائية والكهربائية. ومع ذلك، يُستخدم التخليل الكيميائي فقط لمقاومة تآكل الأنابيب. يُحقق التخليل الكيميائي نظافة وخشونة سطح الأنابيب الفولاذية، مما يُسهّل تركيب خطوط التثبيت اللاحقة. عادةً ما يُستخدم كمعالجة لاحقة بعد عملية التشكيل بالرمل.
2. رشّ بالرمل لإزالة الصدأ:
يقوم محرك عالي القدرة بتدوير الشفرات بسرعة عالية، مما يؤدي إلى رشّ وقذف رمال الفولاذ، وكرات الفولاذ، وقطع أسلاك الحديد، والمعادن، وغيرها من المواد الكاشطة على سطح الأنبوب الفولاذي بفعل قوة الطرد المركزي. من جهة، تعمل هذه المواد على إزالة الصدأ، وعوامل التفاعل مع الأكسجين، والأوساخ، ومن جهة أخرى، على إزالة الصدأ. تحت تأثير الاحتكاك الشديد للمواد الكاشطة، يتم الحصول على الخشونة المطلوبة والمتجانسة.
3. تنظيف الأنابيب الفولاذية ذات الجدران السميكة:
تُنظف الشحوم والغبار ومواد التشحيم والمواد العضوية الملتصقة بسطح الأنابيب الفولاذية ذات الجدران السميكة عادةً باستخدام المذيبات والمستحلبات. ومع ذلك، ونظرًا لعدم إمكانية إزالة الصدأ وقشرة تفاعل الأكسجين وخبث اللحام من سطح الأنبوب الفولاذي، يلزم استخدام طرق معالجة أخرى.
4. استخدم الأدوات لإزالة الصدأ من أنابيب الصلب ذات اللحام المستقيم:
يمكن تنظيف وتلميع الطبقة المتفاعلة مع الأكسجين والصدأ وخبث اللحام على سطح الأنابيب الفولاذية باستخدام فرشاة سلكية. يوجد نوعان من أدوات إزالة الصدأ: يدوية وكهربائية. تصل فعالية إزالة الصدأ باستخدام الأدوات اليدوية إلى مستوى Sa2، بينما تصل فعالية إزالة الصدأ باستخدام الأدوات الكهربائية إلى مستوى Sa3. في حال وجود طبقة متفاعلة مع الأكسجين شديدة الالتصاق بسطح الأنبوب الفولاذي، فقد لا تُزال باستخدام الأدوات، لذا يلزم البحث عن طرق أخرى.
من بين طرق المعالجة السطحية الأربع لأنابيب الصلب ذات الجدران السميكة، يُعدّ السفع بالخردق الطريقة المثلى لإزالة الصدأ. ويُستخدم السفع بالخردق بشكل أساسي لمعالجة السطح الداخلي والخارجي لأنابيب الصلب.

تُعدّ الدرفلة الطريقة الرئيسية لتصنيع الأنابيب الفولاذية ذات الجدران السميكة، وهي عملية ضغط يتم فيها تمرير قطعة الفولاذ الخام عبر فجوة (بأشكال مختلفة) بين زوج من البكرات الدوارة. نتيجةً لضغط البكرات، يقلّ المقطع العرضي للمادة ويزداد طول الأنبوب الفولاذي ذي الجدران السميكة. تُستخدم هذه الطريقة، الشائعة في إنتاج الفولاذ، بشكل أساسي في تصنيع قطاعات الفولاذ والصفائح والأنابيب. وتنقسم إلى الدرفلة على البارد والدرفلة على الساخن. أما تشكيل الفولاذ، فهو طريقة ضغط تستخدم قوة الصدم الترددية لمطرقة التشكيل أو ضغط مكبس لتغيير شكل القطعة الخام إلى الشكل والحجم المطلوبين. وينقسم عمومًا إلى أنابيب فولاذية غير ملحومة بالتشكيل الحر وأنابيب فولاذية ملحومة بالقوالب. لا تزال الأنابيب الفولاذية موادًا أساسية في صناعة مختلف الأسلحة التقليدية، حيث تُصنع منها سبطانات البنادق وغيرها. ويمكن تقسيم الأنابيب الفولاذية إلى أنابيب دائرية وأنابيب ذات أشكال خاصة وفقًا لشكل مساحة المقطع العرضي. لأن مساحة الدائرة كبيرة، بافتراض تساوي محيطها، مما يسمح بنقل كمية أكبر من السوائل عبر الأنابيب الدائرية. إضافةً إلى ذلك، عند تعرض المقطع الدائري لأنبوب فولاذي سميك الجدران لضغط شعاعي داخلي أو خارجي، تكون القوة موزعة بشكل منتظم نسبيًا. لذلك، فإن معظم الأنابيب الفولاذية سميكة الجدران تكون دائرية. يتميز الأنبوب الفولاذي بمقطع عرضي مجوف، ويُستخدم على نطاق واسع كخط أنابيب لنقل السوائل، مثل خطوط أنابيب نقل النفط والغاز الطبيعي والمياه وبعض المواد الصلبة. بالمقارنة مع الفولاذ المصمت، كالفولاذ الدائري، فإن الأنبوب الفولاذي غير الملحوم أخف وزنًا عند تساوي قوة الانحناء والالتواء. يُعد الأنبوب الفولاذي سميك الجدران خيارًا اقتصاديًا، ويُستخدم على نطاق واسع في تصنيع الأجزاء الهيكلية والميكانيكية، مثل أنابيب حفر النفط، وأعمدة نقل الحركة في السيارات، وهياكل الدراجات، والسقالات الفولاذية المستخدمة في البناء.