مقارنة الخصائص التقنية للأنابيب الملحومة حلزونياً والأنابيب الملحومة بخط مستقيم

تختلف الأنابيب الملحومة حلزونياً عن الأنابيب الملحومة بخط مستقيم في خصائصها التقنية وعمليات إنتاجها. وتتباين هذه الأنابيب في العديد من الجوانب، من حيث الإنتاج والوظائف والاستخدامات والقيمة. وفيما يلي مقارنة بين خصائصها التقنية:

1. أولًا، يكمن الاختلاف في عملية اللحام:
فيما يتعلق بعملية اللحام، فإن طرق لحام الأنابيب الملحومة حلزونيًا هي نفسها طرق لحام الأنابيب الفولاذية ذات اللحام المستقيم. ومع ذلك، فإن الأنابيب الملحومة ذات اللحام المستقيم تحتوي حتمًا على العديد من اللحامات على شكل حرف T، مما يزيد بشكل كبير من احتمالية حدوث عيوب في اللحام. في هذه اللحامات، يكون الإجهاد المتبقي كبيرًا، وغالبًا ما يكون معدن اللحام في حالة إجهاد ثلاثي الأبعاد، مما يزيد من احتمالية حدوث تشققات. علاوة على ذلك، ووفقًا للوائح عملية اللحام بالقوس المغمور، يجب أن يكون لكل لحام نقطة بداية قوس ونقطة نهاية قوس. ومع ذلك، لا يمكن لكل أنبوب ملحوم ذي لحام مستقيم أن يفي بهذا الشرط عند لحام اللحام المحيطي، لذلك قد توجد نقاط نهاية قوس، مما يزيد من عيوب اللحام. لذلك، تتمتع الأنابيب الملحومة حلزونيًا بضمان جودة عالٍ، مما يضمن خلو المنتجات من عيوب مثل التشققات.

2. خصائص قوة الأنابيب الملحومة حلزونياً والأنابيب الملحومة بخط مستقيم:
عند تعرض أنبوب لضغط داخلي، فإنه عادةً ما يُولّد إجهادين رئيسيين على جداره، وهما الإجهاد القطري δY والإجهاد المحوري δX. الإجهاد الناتج عند اللحام هو δ = δY(l/4sin²α + cos²α)¹/²، حيث α هي زاوية حلزونية اللحام في الأنبوب الملحوم حلزونيًا. تتراوح زاوية حلزونية اللحام في الأنبوب الملحوم حلزونيًا عادةً بين 50 و75 درجة، لذا فإن الإجهاد الكلي عند اللحام الحلزوني يُشكّل ما بين 60 و85% من الإجهاد الرئيسي في الأنبوب الملحوم بخط مستقيم. تحت نفس ضغط التشغيل، يمكن تقليل سُمك جدار الأنابيب الملحومة حلزونيًا ذات القطر نفسه مقارنةً بالأنابيب الملحومة بخط مستقيم.

3. الخصائص المعدنية لمواد الأنابيب الملحومة حلزونياً والأنابيب الملحومة بخط مستقيم:
تُصنع الأنابيب الملحومة بالقوس المغمور الطولي من صفائح فولاذية، بينما تُصنع الأنابيب الملحومة حلزونيًا من لفائف فولاذية مدرفلة على الساخن. تتميز عملية الدرفلة في مصانع الدرفلة على الساخن بمزايا عديدة، وتتمتع بقدرات معالجة معدنية تُمكن من إنتاج فولاذ عالي الجودة لخطوط الأنابيب. على سبيل المثال، يُتيح تركيب نظام تبريد مائي في مرحلة الإنتاج لتسريع التبريد استخدام تركيبات منخفضة المحتوى من السبائك لتحقيق درجات قوة خاصة ومتانة عالية في درجات الحرارة المنخفضة، مما يُحسّن قابلية لحام الفولاذ. مع ذلك، لا يتوفر هذا النظام في مصانع تصنيع الصفائح الفولاذية. غالبًا ما يكون محتوى السبائك (المكافئ الكربوني) في الصفائح الملفوفة أقل من مثيلاتها في الصفائح الفولاذية، مما يُحسّن أيضًا قابلية لحام الأنابيب الملحومة حلزونيًا.

ما يحتاج إلى مزيد من التوضيح هو أن اتجاه درفلة الأنابيب الملحومة حلزونيًا ليس عموديًا على محور الأنبوب الفولاذي (إذ يعتمد تثبيتها على زاوية حلزونية الأنبوب)، بينما يكون اتجاه درفلة صفيحة الفولاذ في الأنابيب الملحومة مستقيمًا عموديًا على محور الأنبوب الفولاذي. ولذلك، فإن مقاومة التشقق في الأنابيب الملحومة حلزونيًا أفضل من مقاومة التشقق في الأنابيب الملحومة مستقيمًا. تقارن هذه الورقة البحثية بشكل منهجي بين الأنابيب الملحومة حلزونيًا والأنابيب الملحومة مستقيمًا من حيث عملية اللحام والخواص المعدنية وخصائص القوة. وتركز على تحليل الاختلافات الرئيسية بينهما، كما تقدم شرحًا مفصلًا لعملية اللحام وطريقة تركيب كل نوع من الأنابيب، بالإضافة إلى خصائص القوة والوظائف والعمليات المعدنية.