أولاً، خصائص المواد والتحليل القياسي لـأنبوب فولاذي مستقيم اللحام X52N
ينتمي أنبوب الفولاذ ذو اللحامات المستقيمة X52N إلى فولاذ خطوط الأنابيب من الدرجة PSL2 في معيار API 5L. في اسمه، يُمثل "X52" الحد الأدنى لقوة الخضوع البالغة 52,000 رطل/بوصة مربعة (حوالي 358 ميجا باسكال)، وتشير اللاحقة "N" إلى أنه قد تم تطبيعه. تُمكّن عملية المعالجة الحرارية هذه الفولاذ من الحصول على بنية دقيقة الحبيبات وموحدة، مما يُحسّن بشكل كبير من متانة الصدمات وأداء اللحام. وفقًا لمتطلبات شهادة المعيار المزدوج GB/T9711-2017 وAPI5L، يجب أن يكون تركيبه الكيميائي مُتحكمًا بدقة في مكافئ الكربون (Ceq ≤ 0.43%)، وأن تكون نسبة الكبريت والفوسفور محدودة بأقل من 0.015% و0.025% على التوالي، مما يضمن الحفاظ على طاقة صدمات شاربي التي تزيد عن 27 جول عند درجة حرارة منخفضة تبلغ -20 درجة مئوية. من حيث الخواص الميكانيكية، بالإضافة إلى تلبية متطلبات قوة الخضوع الأساسية، يجب أن تصل قوة الشد لأنبوب الفولاذ X52N إلى 460-760 ميجا باسكال، ويجب أن يتجاوز الاستطالة. ٢٣٪. يُظهر تقرير اختبار من جهة خارجية (راجع بيانات مختبر BMLink) أن متوسط قوة الخضوع للمنتج الفعلي يمكن أن يصل إلى ٣٧٥ ميجا باسكال، وهو أعلى بنسبة ٥٪ من القيمة القياسية، وأن الصلابة الشعاعية لجسم الأنبوب مُتحكم بها في حدود ١٩٠HV١٠. هذا التوازن بين القوة والمتانة يجعله مناسبًا بشكل خاص لبناء خطوط الأنابيب في المناطق ذات النشاط الجيولوجي المتكرر.
ثانيًا، عملية الإنتاج المتقدمة لأنبوب الفولاذ ذي اللحام المستقيم X52N
يعتمد أنبوب الفولاذ الملحوم بالدرزات المستقيمة X52N الحديث عملية متطورة تجمع بين تشكيل JCOE واللحام عالي التردد (HFW). وعلى سبيل المثال، يتضمن خط إنتاج شركة رائدة ستة محاور رئيسية:
1. المعالجة المسبقة لملف اللوحة: اختر ملفًا مدرفلًا ساخنًا من الدرجة X52N بسمك 18-25 مم، وحقق نظافة Sa2.5 من خلال التنظيف بالرمل وإزالة الصدأ، والطلاء النحاسي على الوجهين لتقليل خطر أكسدة اللحام.
2. التشكيل الدقيق: استخدم الضغط التدريجي JCO بثلاث خطوات، وقم بثني اللوحة المسطحة تدريجيًا إلى أنبوب فارغ مفتوح من خلال 32 تمريرة تشكيل هيدروليكية، ويتم التحكم في خطأ البيضاوي في حدود 0.6٪ D.
٣. اللحام عالي التردد: يُولّد مولد التردد العالي بقدرة ٤٠٠ كيلوواط تيارًا يتراوح بين ١٠٠ و٤٠٠ كيلوهرتز، مما يُسخّن حافة الأنبوب فورًا إلى ١٣٥٠-١٤٠٠ درجة مئوية، ويُحقق رابطًا معدنيًا على المستوى الجزيئي تحت تأثير أسطوانة البثق. يُمكّن نظام كشف التيار الدوامي الإلكتروني في المصنع من تحديد العيوب غير المُدمجة التي يزيد حجمها عن ٠.٣ مم في الوقت الفعلي.
4. التوسع الكلي: يتم توسيع الأنبوب الفولاذي الملحوم شعاعيًا بنسبة 1.2-1.5% من خلال آلة توسعة ميكانيكية مكونة من 24 قالبًا للقضاء على الإجهاد المتبقي وتحقيق دقة أبعاد تبلغ نطاق التسامح +0.5/-0.3 مم المحدد في API5L.
٥. عملية المعالجة الحرارية: يُضبط جسم الأنبوب بالكامل على درجة حرارة ٩٢٠±١٠ درجة مئوية، ثم يُبرَّد بالهواء إلى أقل من ٣٠٠ درجة مئوية. يُظهر الفحص المعدني أن حجم الحبيبات بعد المعالجة يصل إلى معيار ASTM رقم ٨ أو أعلى.
6. الكشف الذكي: يتم استخدام اختبار الموجات فوق الصوتية ذات المصفوفة الطورية (PAUT) ليحل محل الكشف التقليدي عن العيوب بالأشعة السينية، وباستخدام كاشف تسرب التدفق المغناطيسي المكون من 16 قناة، يمكن تحقيق تحديد تغطية كاملة بنسبة 100% للشقوق بعمق 0.5 مم.
ثالثًا، التطبيق الهندسي والمزايا التقنية لأنبوب الفولاذ المستقيم X52N
في مشروع خط أنابيب الغاز الطبيعي الرابع بين شنشي وبكين، أظهر أنبوب الفولاذ الملحوم بخطوط مستقيمة X52N مرونة هندسية ممتازة. اجتاز أنبوب الفولاذ Φ1016×14.6 مم المستخدم في هذا المشروع اختبار تحمل درجات الحرارة المنخفضة عند -30 درجة مئوية، وتجاوزت قيمة مقاومة الكسر CTOD 0.25 مم. وبالمقارنة مع أنابيب الفولاذ الملحومة حلزونيًا، تتميز بنية خطوطه المستقيمة بثلاث مزايا بارزة:
1. دقة الأبعاد: تجعل اللحامات المستقيمة عملية تحويل نهاية الأنبوب أسهل، ويمكن التحكم في عدم محاذاة اللحام المحيطي في حدود 1 مم، وهو أقل بنسبة تزيد عن 60% من عدم محاذاة اللحام الحلزوني.
2. توزيع الإجهاد: يظهر تحليل العناصر المحدودة أن توزيع الإجهاد المحيطي لأنابيب اللحام المستقيمة يكون أكثر تجانسًا تحت الضغط الداخلي، وعامل تركيز الإجهاد الأقصى هو 1.08 فقط، وهو أقل بكثير من 1.23 لأنابيب الفولاذ الحلزونية.
٣. موثوقية الكشف: تُعدّ اللحامات المستقيمة أكثر ملاءمةً لتتبع ومسح معدات الكشف الآلي عن العيوب. تُظهر البيانات الإحصائية لمشروعٍ مُعيّن أن معدل اكتشاف العيوب فيه أعلى بـ ١٥٪ من معدل اللحامات الحلزونية.
عند استخدامها في أغطية المنصات البحرية، غالبًا ما تستخدم أنابيب الفولاذ X52N طلاءات 3LPE المقاومة للتآكل، مقترنة بأنودات تضحية من سبائك الزنك والألومنيوم بسمك 1200 ميكرومتر، مما يُطيل عمر التصميم لأكثر من 30 عامًا. تجدر الإشارة إلى أنه في البيئات التي تحتوي على كبريتيد الهيدروجين (H2S)، يجب التحكم بدقة في صلابتها بحيث لا تتجاوز 22HRC لتجنب تشقق إجهاد الكبريتيد (SSCC).
رابعا، تطوير السوق والتطور التكنولوجي لأنابيب الصلب ذات اللحام المستقيم X52N
وفقًا للتقرير السنوي لعام ٢٠٢٤ الصادر عن جمعية أنابيب الصلب الصينية، ارتفعت حصة أنابيب الصلب الملحومة بالدرزات المستقيمة X52N في سوق أنابيب النفط والغاز المحلية إلى ٣٨٪، وتجاوزت الطاقة الإنتاجية السنوية ٤.٥ مليون طن. ويجري حاليًا تطوير تقنيتين جديدتين:
1. اللحام الرقمي: تقديم نظام تكيفي لمعلمات اللحام يعتمد على الإنترنت الصناعي، باستخدام موجات المليمتر لمراقبة حالة حوض المنصهر في الوقت الحقيقي، مما يزيد من سرعة اللحام إلى 1.8 متر/دقيقة، مع تقليل معدل المسامية إلى أقل من 0.2%.
2. التصنيع الأخضر: يتم استخدام التسخين الحثي بدلاً من معالجة التطبيع بفرن الغاز، ويتم تقليل استهلاك الطاقة لخط الإنتاج بنسبة 27%، ويتم تقليل انبعاثات الكربون لكل طن من أنابيب الصلب إلى 1.8 طن من مكافئ ثاني أكسيد الكربون، وهو ما يلبي متطلبات توجيه CPD للاتحاد الأوروبي.
وقت النشر: ٢١ يوليو ٢٠٢٥