أولاً، خصائص المواد والمواصفات القياسية لـأنبوب فولاذي مستقيم اللحام Q420MC
Q420MC هو فولاذ هيكلي منخفض السبائك وعالي القوة. في اسمه، يُمثل "Q" مقاومة الخضوع، ويعني "420" أن مقاومة الخضوع لا تقل عن 420 ميجا باسكال، ويشير "MC" إلى أن المادة مناسبة للتشكيل البارد. بالمقارنة مع الفولاذ الكربوني العادي، يُحقق Q420MC تقوية الحبيبات الدقيقة وتعزيز الترسيب بإضافة عناصر السبائك الدقيقة مثل النيوبيوم والفاناديوم والتيتانيوم، مما يُحسّن قوته بشكل كبير مع الحفاظ على اللدونة والمتانة الجيدة. وفقًا لمعيار GB/T 1591-2018 "الفولاذ الهيكلي منخفض السبائك وعالي القوة"، فإن التركيب الكيميائي لـ Q420MC مطلوب بدقة: يتم التحكم في محتوى الكربون أقل من 0.12٪، ويمكن أن يصل محتوى المنغنيز إلى 1.70٪، ومحتوى العناصر الضارة مثل الكبريت والفوسفور محدود. من حيث الخصائص الميكانيكية، تصل قوة الشد إلى 520-680 ميجا باسكال، واستطالة ≥ 18٪، وطاقة التأثير عند 20 درجة مئوية هي لا تقل عن 34J، وهي مناسبة بشكل خاص للهياكل الحاملة للأحمال في البيئات ذات درجات الحرارة المنخفضة.
ثانيًا، عملية الإنتاج المتقدمة لأنبوب الفولاذ ذو اللحام المستقيم Q420MC
١. المعالجة المسبقة للصفائح: تُستخدم لفائف مدرفلة على الساخن كمادة خام، وتُزال القشور بالتخليل. تضمن عملية الدرفلة على البارد نعومة واستقامة سطح الصفائح، ويمكن التحكم في التفاوت المسموح به في حدود ±٠٫١ مم. تستخدم بعض الشركات الرائدة تقنية التحكم الحراري الميكانيكي (TMCP) لتكرير الحبيبات من خلال الدرفلة والتبريد المُتحكم بهما، مما يضمن قوة تحمل عالية وقابلية لحام ممتازة.
٢. تقنية لحام اللحام المستقيم عالي التردد: باستخدام تقنية ERW (لحام المقاومة)، وباستخدام تأثير السطح وتأثير القرب للتيار عالي التردد ١٠٠-٤٠٠ كيلوهرتز، يتم لحام حافة الأنبوب فورًا في غضون ١٠-٢٠ مللي ثانية. أنظمة الكشف عن عيوب التيار الدوامي عبر الإنترنت المتقدمة والكشف بالموجات فوق الصوتية تُمكّن من مراقبة جودة اللحامات فورًا، ويتجاوز معدل اكتشاف العيوب ٩٩.٥٪.
٣. عملية ما بعد المعالجة: يتم إزالة الإجهاد من اللحام عن طريق المعالجة الحرارية المباشرة، ويصل ضغط الماء في اختبار الضغط إلى ١.٥ مرة من الضغط القياسي (عادةً ١٥ ميجا باسكال أو أكثر). كما تحتاج بعض أنابيب الفولاذ المخصصة للأغراض الخاصة إلى معالجة بالرمل، وإزالة الصدأ، والطلاء الإيبوكسي، وغيرها من المعالجات المضادة للتآكل، ويمكن أن يصل عمر خدمة اختبار رش الملح إلى أكثر من ١٠٠٠ ساعة.
ثالثًا، سيناريوهات التطبيق النموذجية لأنابيب الفولاذ ذات اللحامات المستقيمة Q420MC
1. مجال هيكل بناء الصلب: باعتبارها المادة الأساسية لأعمدة المباني الشاهقة والجمالونات ذات الامتدادات الكبيرة، فإن أنابيب الصلب الملحومة بالدرزات المستقيمة Q420MC أخف بنسبة 20% -30% من الفولاذ Q235 التقليدي.
2. تصنيع الآلات الهندسية: يتم تصنيع ذراع حفارة شركة معينة من أنابيب فولاذية Q420MC، وعندما يتم تحسين سمك الجدار إلى 16 مم، فإنه لا يزال قادرًا على تلبية متطلبات عمر التعب 500000 مرة.
٣. البنية التحتية الجديدة للطاقة: يستخدم قسم توصيل أبراج طاقة الرياح عادةً أنابيب فولاذية ملحومة بخطوط مستقيمة كبيرة القطر، تتراوح أقطارها بين φ2000 وφ4000 مم. تضمن مقاومة Q420MC للصدمات في درجات الحرارة المنخفضة التشغيل الآمن في بيئة تصل درجة حرارتها إلى -40 درجة مئوية.
4. معدات النقل: قامت إحدى الشركات باستبدال المادة الأصلية بـ Q420MC في تصنيع عربات قطار الشحن، مما أدى إلى زيادة حد تعب المكونات من 210 ميجا باسكال إلى 280 ميجا باسكال واجتاز بنجاح 1.5 مليون دورة من اختبار الحمل.
رابعا، حالة السوق واتجاه تطوير أنابيب الصلب ذات اللحام المستقيم Q420MC
وفقًا لبيانات جمعية الحديد والصلب الصينية، سيتجاوز الإنتاج المحلي لأنابيب الصلب من فئة Q420MC 8.5 مليون طن في عام 2024، منها 65% أنابيب ملحومة بالدرزات المستقيمة. أما من حيث السعر، فإن السعر السائد حاليًا لمواصفات φ219×8 مم يتراوح بين 5800 و6200 يوان/طن، وهو أعلى بنسبة 8% إلى 10% من أنابيب الصلب من فئة Q345B.
يتميز اتجاه الابتكار التكنولوجي بثلاث خصائص رئيسية:
- تصميم خفيف الوزن: تم زيادة قوة خضوع أنبوب الفولاذ من الدرجة Q420MC+ الذي طورته إحدى المؤسسات إلى 450 ميجا باسكال من خلال تحسين التركيب، ويمكن تقليل سمك الجدار بشكل أكبر؛
- الإنتاج الذكي: حقق خط إنتاج الأنابيب الفولاذية الملحومة الذكي الذي بنته مؤسسة معينة عملية توأمة رقمية كاملة، وارتفع معدل تأهيل المنتج إلى 99.8٪؛
- التصنيع الأخضر: تتبنى إحدى المؤسسات تقنية تقليل الهيدروجين لتقليل انبعاثات الكربون لكل طن من الفولاذ بنسبة 40٪، وقد حصلت الدفعة الأولى من أنابيب الفولاذ Q420MC منخفضة الكربون على شهادة UL.
خامسًا، توصيات اختيار واستخدام أنابيب الفولاذ ذات اللحام المستقيم Q420MC
١. مبدأ مطابقة المواصفات: وفقًا لمعيار GB/T 21835-2008، يُنصح باستخدام أنابيب فولاذية بنسبة قطر إلى سمك ≤ 60 في هياكل المباني، ويجب على الآلات الهندسية اختيار مواصفات بنسبة قطر إلى سمك 45-55. تُظهر حسابات مشروع جسر بحري أن أنابيب الفولاذ Q420MC ذات أبعاد φ1200×18 مم أخف وزنًا بنسبة 40% من الهياكل الخرسانية، وتُقلل أحمال الرياح بنسبة 25%.
٢. النقاط الرئيسية لعملية اللحام: يُنصح باستخدام لحام مُغطى بغاز مُختلط غني بالأرجون (٨٠٪ أرجون + ٢٠٪ ثاني أكسيد الكربون)، ويجب ضبط درجة حرارة التسخين المسبق على ١٠٠-١٥٠ درجة مئوية. أظهر اختبار مُقارن 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. محلول دعم مضاد للتآكل: يوصى باستخدام نظام "طبقة أساس غنية بالزنك الإيبوكسي + طبقة علوية من رقائق الزجاج" للبيئة البحرية، ويبلغ سمك الطلاء ≥ 280 ميكرومتر.
مع التقدم في تشييد البنية التحتية الجديدة في "الخطة الخمسية الرابعة عشرة"، سيستمر التوسع في استخدام أنابيب الصلب الملحومة بالدرزات المستقيمة Q420MC في المجالات الناشئة، مثل التخزين اللوجستي الذكي والبناء المعياري. وسيعزز التكامل العميق بين البحث والتطوير في مجال المواد وتكنولوجيا التصنيع الذكي تطور هذا النوع من أنابيب الصلب عالية الأداء نحو خفة الوزن وقوة التحمل والمتانة.
وقت النشر: ١٥ يوليو ٢٠٢٥