خصائص وتفاصيل إنتاج وتطبيقات أنابيب الصلب ذات اللحام المستقيم Q420MC

أولاً، خصائص المواد والمواصفات القياسية لـأنبوب فولاذي ذو لحام مستقيم Q420MC
Q420MC هو فولاذ إنشائي منخفض السبائك وعالي القوة. في اسمه، يرمز الحرف "Q" إلى مقاومة الخضوع، ويشير الرقم "420" إلى أن مقاومة الخضوع لا تقل عن 420 ميجا باسكال، بينما يدل "MC" على أن المادة مناسبة للتشكيل على البارد. بالمقارنة مع الفولاذ الكربوني العادي، يحقق Q420MC تقوية دقيقة الحبيبات وتقوية بالترسيب بإضافة عناصر سبائك دقيقة مثل النيوبيوم والفاناديوم والتيتانيوم، مما يحسن قوته بشكل ملحوظ مع الحفاظ على لدونة ومتانة جيدتين. وفقًا لمعيار GB/T 1591-2018 "الفولاذ الإنشائي منخفض السبائك عالي القوة"، يُشترط بدقة التركيب الكيميائي لـ Q420MC: حيث يُتحكم في محتوى الكربون بحيث لا يتجاوز 0.12%، ويمكن أن يصل محتوى المنجنيز إلى 1.70%، ويُحد من محتوى العناصر الضارة مثل الكبريت والفوسفور. أما من حيث الخواص الميكانيكية، فتصل قوة الشد إلى 520-680 ميجا باسكال، والاستطالة ≥18%، وطاقة الصدم عند 20 درجة مئوية هي لا تقل عن 34 جول، وهو ما يناسب بشكل خاص الهياكل الحاملة للأحمال في البيئات ذات درجات الحرارة المنخفضة.

ثانيًا، عملية الإنتاج المتقدمة لأنابيب الصلب ذات اللحام المستقيم Q420MC
١. المعالجة المسبقة للصفائح: تُستخدم لفائف الفولاذ المدرفلة على الساخن كمادة خام، وتُزال القشور بالتخليل. تضمن عملية الدرفلة على البارد نعومة واستقامة سطح الصفيحة، ويمكن التحكم في التفاوتات ضمن نطاق ±٠.١ مم. تستخدم بعض الشركات الرائدة عملية التحكم الحراري الميكانيكي (TMCP) لتحسين بنية الحبيبات من خلال الدرفلة والتبريد المتحكم بهما، مما يمنح المادة قوة عالية وقابلية لحام ممتازة.
2. تقنية اللحام المستقيم عالي التردد: باستخدام تقنية اللحام المقاوم (ERW)، وباستخدام تأثير السطح وتأثير التقارب لتيار عالي التردد يتراوح بين 100 و400 كيلوهرتز، يتم دمج حافة الأنبوب فورًا خلال 10-20 مللي ثانية. تستطيع أنظمة الكشف المتقدمة عن العيوب باستخدام التيارات الدوامية والكشف بالموجات فوق الصوتية مراقبة جودة اللحامات في الوقت الفعلي، وتتجاوز نسبة اكتشاف العيوب 99.5%.
3. عملية المعالجة اللاحقة: يتم التخلص من الإجهاد الناتج عن اللحام عن طريق المعالجة الحرارية المباشرة، ويصل اختبار ضغط الماء إلى 1.5 ضعف الضغط القياسي (عادةً ≥15 ميجا باسكال). كما تتطلب بعض أنابيب الصلب ذات الأغراض الخاصة معالجة بالرمل، وإزالة الصدأ، وطلاء الإيبوكسي، وغيرها من المعالجات المضادة للتآكل، ويمكن أن يصل عمر اختبار رذاذ الملح إلى أكثر من 1000 ساعة.

ثالثًا، سيناريوهات التطبيق النموذجية لأنابيب الصلب ذات اللحام المستقيم Q420MC
1. مجال الهياكل الفولاذية للمباني: باعتبارها المادة الرئيسية لأعمدة المباني الشاهقة والجمالونات ذات الامتداد الكبير، فإن أنابيب الصلب الملحومة ذات التماس المستقيم Q420MC أخف بنسبة 20٪ - 30٪ من فولاذ Q235 التقليدي.
2. تصنيع الآلات الهندسية: ذراع الحفارة لشركة معينة مصنوع من أنابيب فولاذية Q420MC، وعندما يتم تحسين سمك الجدار إلى 16 مم، فإنه لا يزال بإمكانه تلبية متطلبات عمر الإجهاد لـ 500000 مرة.
3. البنية التحتية للطاقة الجديدة: يستخدم قسم التوصيل في أبراج طاقة الرياح عادةً أنابيب فولاذية ملحومة ذات درزات مستقيمة بقطر يتراوح بين 2000 و4000 مم. تضمن مقاومة الصدمات في درجات الحرارة المنخفضة لفولاذ Q420MC التشغيل الآمن في بيئة تصل درجة حرارتها إلى -40 درجة مئوية.
4. معدات النقل: قامت إحدى الشركات باستبدال المادة الأصلية بمادة Q420MC في تصنيع عربات قطارات الشحن، مما أدى إلى زيادة حد الإجهاد للمكونات من 210 ميجا باسكال إلى 280 ميجا باسكال ونجحت في اجتياز 1.5 مليون دورة من اختبارات التحميل.

رابعًا، وضع السوق واتجاهات تطوير أنابيب الصلب ذات اللحام المستقيم Q420MC
بحسب بيانات الجمعية الصينية للحديد والصلب، سيتجاوز الإنتاج المحلي لأنابيب الصلب من فئة Q420MC ثمانية ملايين ونصف المليون طن في عام 2024، تشكل أنابيب الصلب الملحومة ذات اللحام المستقيم منها 65%. أما من حيث السعر، فيتراوح سعر الطن حاليًا لأنابيب الصلب بقياس φ219×8 مم بين 5800 و6200 يوان، أي بزيادة تتراوح بين 8% و10% عن أنابيب الصلب من فئة Q345B.
يتميز اتجاه الابتكار التكنولوجي بثلاث خصائص رئيسية:
- تصميم خفيف الوزن: تم تطوير أنبوب الصلب من الدرجة Q420MC+ من قبل مؤسسة معينة، وقد زادت قوة الخضوع إلى 450 ميجا باسكال من خلال تحسين التركيب، ويمكن تقليل سمك الجدار بشكل أكبر؛
- الإنتاج الذكي: لقد حقق خط إنتاج أنابيب الصلب الملحومة الذكي الذي بنته إحدى الشركات التوأمة الرقمية الكاملة للعملية، وارتفع معدل تأهيل المنتج إلى 99.8٪؛
- التصنيع الأخضر: اعتمدت إحدى الشركات تقنية تقليل الهيدروجين لتقليل انبعاثات الكربون لكل طن من الصلب بنسبة 40٪، وقد اجتازت الدفعة الأولى من أنابيب الصلب Q420MC منخفضة الكربون شهادة UL.

خامساً، توصيات اختيار واستخدام أنابيب الصلب ذات اللحام المستقيم Q420MC
1. مبدأ مطابقة المواصفات: وفقًا لمعيار GB/T 21835-2008، يُوصى باستخدام أنابيب فولاذية بنسبة قطر إلى سُمك ≤ 60 للهياكل الإنشائية، بينما يجب اختيار مواصفات بنسبة قطر إلى سُمك تتراوح بين 45 و55 للآلات الهندسية. تُظهر حسابات مشروع جسر بحري أن أنابيب الصلب Q420MC بقطر 1200 مم وطول 18 مم أخف بنسبة 40% من الهياكل الخرسانية، وتُقلل أحمال الرياح بنسبة 25%.
٢. النقاط الرئيسية لعملية اللحام: يُوصى باستخدام اللحام المحمي بغاز مختلط غني بالأرجون (٨٠٪ أرجون + ٢٠٪ ثاني أكسيد الكربون)، ويجب ضبط درجة حرارة التسخين المسبق عند ١٠٠-١٥٠ درجة مئوية. أظهر اختبار مقارن لمشروع خط أنابيب ضغط أنه عند استخدام قضيب اللحام E5515-G، يمكن أن تصل طاقة تأثير اللحام إلى ٥٨ جول (-٢٠ درجة مئوية)، وهو أعلى بكثير من المتطلبات القياسية.
3. حل داعم مضاد للتآكل: يوصى باستخدام نظام "الطبقة التمهيدية الغنية بالزنك الإيبوكسي + الطبقة العلوية من رقائق الزجاج" للبيئة البحرية، ويكون سمك الطلاء ≥280 ميكرومتر.

مع تقدم مشاريع البنية التحتية الجديدة في "الخطة الخمسية الرابعة عشرة"، سيستمر استخدام أنابيب الصلب الملحومة ذات الدرزات المستقيمة Q420MC في التوسع في مجالات ناشئة مثل مستودعات الخدمات اللوجستية الذكية والبناء المعياري. وسيساهم التكامل العميق بين البحث والتطوير في مجال المواد وتقنيات التصنيع الذكية في تطوير هذا النوع من أنابيب الصلب عالية الأداء نحو أن تصبح أخف وزنًا وأقوى وأكثر متانة.