أسباب عدم انتظام سمك الأنابيب الفولاذية غير الملحومة

ستعاني المنتجات النهائية من أنابيب الصلب غير الملحومة وأنابيب الصلب الدقيقة من مشكلة عدم انتظام سمك الجدار. ويُرجح أن تحدث هذه المشكلة في عملية إنتاج أنابيب الصلب المدرفلة على الساخن. وتنتج معظم هذه المشاكل أثناء عملية التثقيب الساخن. وبعد التحليل التشريحي لأنبوب الصلب باستخدام آلة الدرفلة الأوتوماتيكية، تبين لنا أنه بعد درفلة الأنبوب الشعري المثقب، يحتفظ الأنبوب بخصائص توزيع سمك الجدار غير المنتظم في الاتجاهين الرأسي والأفقي، أي أن الأنبوب لا يزال يحتفظ بشكله الحلزوني بعد الدرفلة. ويزداد سمك الجدار غير المنتظم في الاتجاه العرضي بشكل ملحوظ.

أسباب عدم انتظام سُمك جدار الأنبوب في آلة الدرفلة الأوتوماتيكية هي: ① يؤثر شكل وشدة عدم انتظام سُمك جدار الأنبوب الشعري المثقب بشكل مباشر على شكل وشدة عدم انتظام سُمك جدار الأنبوب الفولاذي المدرفل. ② عند درفلة الأنبوب على آلة الدرفلة الأوتوماتيكية، ينحرف موضع السدادة عن مركز المسار نتيجة انحناء قضيب الطرد، مما يؤدي إلى عدم انتظام سُمك الجدار. ويظل موضع سُمك الجدار وأدنى سُمك للجدار في الأنبوب وعلى كل مقطع عرضي من رأس الأنبوب ثابتًا تقريبًا؛ بينما تزداد درجة عدم انتظام سُمك الجدار تدريجيًا من نهاية الأنبوب إلى رأسه. لذلك، فإن تقليل الانحناء المتبقي لقضيب الطرد وتقليل القوة المحورية لقضيب الطرد أثناء درفلة الأنبوب له تأثير كبير على تقليل درجة عدم انتظام سُمك الجدار. ③ كلما زادت كمية تقليل سُمك الجدار، زادت حدة عدم انتظام سُمك جدار الأنبوب. عندما يكون مقدار تقليل سمك الجدار صغيرًا، يمكن لآلة لف الأنابيب الأوتوماتيكية تقليل عدم انتظام سمك جدار الأنبوب الشعري المثقب. ④ ضبط عدد مرات المرور غير صحيح. عندما لا تكون فجوة اللفائف متوازية، سيتفاقم عدم انتظام سمك جدار أنبوب النفايات.

أجرينا تحويل فورييه على بيانات سُمك جدار الأنابيب الخام المقاسة في عمليات الدرفلة الأربع لوحدة الدرفلة الأوتوماتيكية للأنابيب بقطر 400 مم، وهي: التثقيب، والتثقيب الثانوي (التمديد)، والدرفلة الأوتوماتيكية، والتسوية. وحصلنا على تحليل كمي وتحليل لعدم انتظام سُمك الجدار. وتم تحديد أسباب تكوّن هذا عدم الانتظام، وبناءً على ذلك، تم اقتراح طريقة لتحسين سُمك جدار الأنابيب الفولاذية.
٢- بعد عملية التثقيب الثانوي (التمديد)، تبقى خصائص توزيع سماكة الجدار غير المتساوية الحلزونية على أنبوب النفايات حتى الأنبوب النهائي. لذا، يُعد تحسين عملية التثقيب الثانوي (التمديد) عاملاً أساسياً لتحسين دقة سماكة جدار الأنبوب النهائي. ويتمثل الإجراء الرئيسي في تحسين تصميم الأداة لتحسين تمركز دبوس الطرد والسدادة مع خط الدوران أثناء عملية الدوران.
٢- يُعدّ تحسين سُمك جدار الأنبوب الشعري المثقب غير المتساوي حلقةً مهمة. وتتمثل التدابير الرئيسية في تحسين تجانس تسخين الأنبوب الخام، وتحسين دقة فتحة التمركز، وزيادة طول الحزام الموحد للقابس وطول المخروط العكسي، وتحسين المسافة بين دبوس الطرد والقابس، بالإضافة إلى ضمان التمركز مع خط الدرفلة أثناء الدوران.
③ على الرغم من حدوث تفاوت كبير في سمك جدار الأنبوب أثناء عملية الدرفلة، إلا أن ذلك يُسهم في تقليل التفاوت الحلزوني في سمك الجدار. لذا، عند درفلة الأنبوب، يجب درفلته مرتين، مع تدوير الأنبوب الخام 90 درجة بين كل درفة وأخرى.
④ يمكن لعملية التسوية أن تزيل بشكل أساسي عدم انتظام سماكة الجدران في حالة التناظر، ولكنها لا تُجدي نفعًا يُذكر في إزالة عدم انتظام سماكة الجدران في حالة الشكل الحلزوني. لذلك، ينبغي تحسين قدرة آلة التسوية.
⑤ يُعد تحويل فورييه وسيلة فعالة لدراسة سمك الجدار غير المتساوي لعملية الدرفلة المتقاطعة، ويمكن أيضًا استخدام هذه الطريقة للبحث في سمك الجدار غير المتساوي لوحدات إنتاج أنابيب الصلب الأخرى.

تعاني أنابيب الصلب المدرفلة النهائية وأنابيب الصلب المسحوبة على البارد أيضًا من مشاكل اللامركزية بسبب التثقيب: أي عامل يدمر الصحة الهندسية لمنطقة التشوه التي تشكلها الأسطوانة والقابس ولوحة التوجيه سيؤدي إلى تفاقم عدم انتظام سمك جدار الأنبوب الشعري.

(1) الرأس. ① بالنسبة لتصميم شكل السدادة، يجب أن يكون مخروط الدوران للسدادة المثالية موازيًا لمخروط خروج الأسطوانة. إذا صُممت السدادة وفقًا لصيغة ماتفييف التقليدية، فلن يكون مخروط الدوران موازيًا لمخروط خروج الأسطوانة. سيؤدي التشوه في هذه الفجوة المتوسعة تدريجيًا حتمًا إلى عدم كفاية دوران جدار الأنبوب، مما ينتج عنه تفاوت في سمك جدار الأنبوب الشعري، وسيزداد هذا التفاوت حدةً مع زيادة زاوية التغذية. ② نظرًا لعدم كفاية صلابة قضيب الطرد، يحدث انحناء أثناء عملية التثقيب، مما يجعل السدادة غير قادرة على الحفاظ على وضعها المركزي، وبالتالي يكون سمك الأنبوب الشعري المار غير متساوٍ. ③ تآكل أو تلف غير متساوٍ للسدادة.

(2) لوحة التوجيه. ① المسافة بين لوحتي التوجيه كبيرة جدًا. أثناء عملية التثقيب، يُحافظ على خط مركز التثقيب بفضل تقييد لوحة التوجيه. إذا كانت المسافة بين لوحتي التوجيه كبيرة، يتغير موضع السدادة بشكل كبير، مما يجعلها غير مستقرة ويؤدي إلى تفاوت في سماكة جدار الأنبوب الشعري. ② كما أن التآكل غير المتساوي للوحتي التوجيه العلوية والسفلية سيزيد من تفاقم تفاوت سماكة الجدار.

(3) البكرة. ① انحراف خط مركز البكرة: أثناء عملية الإنتاج، نتيجةً لتركيب براغي الضغط بشكل غير صحيح على جانبي آلة التثقيب، أو نتيجةً لتآكل الخيوط والمحامل، ينحرف المحور بين البكرتين أفقيًا، وتكون زوايا تغذية البكرتين غير متناسقة. يؤدي ذلك إلى تشوه المنطقة المشوهة، مما ينتج عنه سماكة جدار غير متساوية. ② يكون مخروط دحرجة القابس والبكرة غير متوازٍ بشكل أكبر عند زاوية التغذية الكبيرة. ③ كما تؤثر سرعة البكرة غير المناسبة على دقة سماكة الجدار.

(4) توسيط وتسخين الأنبوب الخام. سيؤدي كل من ثقوب التوسيط اللامركزية والتسخين غير المتساوي (الجانب الذكري والأنثوي) إلى سماكة غير متساوية للجدار.

(5) صلابة وبنية وضبط آلة التثقيب. لا تتمتع آلة التثقيب بصلابة كافية، كما أن آلية القفل فيها غير موثوقة؛ ولم يتم ضبط جهاز التمركز لقضيب الطرد بدقة، مما يؤدي إلى عدم موثوقية التشغيل ووجود مسافة كبيرة بينه وبين جسم الآلة؛ وعادةً ما يكون ضبط خط مركز الدرفلة أقل من خط مركز مطحنة الدرفلة، وذلك بهدف تحسين استقرار القطعة المدرفلة. إذا كان الضبط كبيرًا جدًا، فإن العلاقة النسبية بين الأدوات في منطقة التشوه ستتغير بشكل غير متماثل بعد تحرك خط الدرفلة للأسفل، مما سيؤثر أيضًا على سماكة جدار الأنبوب الشعري غير المتساوية. لذلك، لا توجد طريقة لتجنب سماكة اللامركزية غير المتساوية لأنبوب الصلب غير الملحوم بشكل كامل، ولا يمكن إلا التحكم فيها بدقة تدريجيًا لتقليلها إلى أدنى حد.