تفاصيل خصائص وإنتاج وتطبيقات أنابيب الصلب ذات اللحام المستقيم X52N

أولاً، خصائص المادة والتحليل القياسي لـأنبوب فولاذي ذو لحام مستقيم X52N
ينتمي أنبوب الصلب ذو اللحام المستقيم X52N إلى فئة PSL2 من فولاذ خطوط الأنابيب في معيار API 5L. يشير الرمز "X52" في اسمه إلى الحد الأدنى لقوة الخضوع البالغة 52000 رطل لكل بوصة مربعة (حوالي 358 ميجا باسكال)، بينما يشير اللاحقة "N" إلى أنه خضع لعملية التطبيع. تُمكّن هذه المعالجة الحرارية الفولاذ من الحصول على بنية حبيبية دقيقة ومتجانسة، مما يُحسّن بشكل ملحوظ من مقاومته للصدمات وأداء اللحام. وفقًا لمتطلبات شهادة المعيار المزدوج GB/T9711-2017 وAPI5L، يجب التحكم بدقة في التركيب الكيميائي لمكافئ الكربون (Ceq≤0.43%)، ويجب ألا تتجاوز نسبة الكبريت والفوسفور 0.015% و0.025% على التوالي، مما يضمن الحفاظ على طاقة صدمة شاربي التي تزيد عن 27 جول عند درجة حرارة منخفضة تبلغ -20 درجة مئوية. أما من حيث الخواص الميكانيكية، فبالإضافة إلى استيفاء متطلبات قوة الخضوع الأساسية، يجب أن تصل قوة الشد لأنبوب فولاذ X52N إلى 460-760 ميجا باسكال، ويجب أن تتجاوز الاستطالة ٢٣٪. يُظهر تقرير اختبار من جهة خارجية (بالرجوع إلى بيانات مختبر BMLink) أن متوسط ​​قوة الخضوع للمنتج الفعلي يمكن أن يصل إلى ٣٧٥ ميجا باسكال، أي أعلى بنسبة ٥٪ من القيمة القياسية، وأن الصلابة الشعاعية لجسم الأنبوب مضبوطة ضمن ١٩٠HV١٠. هذا التوازن بين القوة والمتانة يجعله مناسبًا بشكل خاص لإنشاء خطوط الأنابيب في المناطق ذات النشاط الجيولوجي المتكرر.

ثانيًا، عملية الإنتاج المتقدمة لأنابيب الصلب ذات اللحام المستقيم X52N
تعتمد أنابيب الصلب الملحومة ذات اللحام المستقيم X52N الحديثة عملية متطورة تجمع بين تشكيل JCOE واللحام عالي التردد (HFW). فعلى سبيل المثال، تتضمن عملية الإنتاج في إحدى الشركات الرائدة ست مراحل رئيسية:
1. المعالجة المسبقة لملفات الصفائح: اختر ملفًا مدلفنًا على الساخن من الدرجة X52N بسمك 18-25 مم، وحقق نظافة Sa2.5 من خلال السفع الرملي وإزالة الصدأ، والطلاء النحاسي على الوجهين لتقليل خطر أكسدة اللحام.
2. التشكيل الدقيق: استخدم الضغط التدريجي ثلاثي الخطوات JCO، وقم بثني الصفيحة المسطحة تدريجيًا إلى أنبوب مفتوح من خلال 32 تمريرة تشكيل هيدروليكية، ويتم التحكم في خطأ البيضاوية في حدود 0.6٪ D.
3. اللحام عالي التردد: يُولّد مولد عالي التردد بقدرة 400 كيلوواط تيارًا بتردد 100-400 كيلوهرتز، مما يُسخّن حافة الأنبوب فورًا إلى 1350-1400 درجة مئوية، ويُحقق ترابطًا معدنيًا على المستوى الجزيئي بفعل أسطوانة البثق. يستطيع نظام الكشف عن التيارات الدوامية في المصنع تحديد العيوب غير المنصهرة التي يزيد حجمها عن 0.3 مم في الوقت الفعلي.
4. التمدد الكلي: يتم تمديد أنبوب الصلب الملحوم شعاعيًا بنسبة 1.2-1.5% من خلال آلة تمديد ميكانيكية ذات 24 قالبًا للتخلص من الإجهاد المتبقي وتحقيق دقة أبعاد بنطاق تحمل +0.5/-0.3 مم المحدد في API5L.
5. عملية المعالجة الحرارية: يتم تطبيع جسم الأنبوب بالكامل عند درجة حرارة 920±10 درجة مئوية، ثم تبريده بالهواء إلى أقل من 300 درجة مئوية. يُظهر الفحص المعدني أن حجم الحبيبات بعد المعالجة يصل إلى رقم ASTM 8 أو أعلى.
6. الكشف الذكي: يتم استخدام اختبار الموجات فوق الصوتية المصفوفة المرحلية (PAUT) لاستبدال الكشف الإشعاعي التقليدي عن العيوب، ومع كاشف تسرب التدفق المغناطيسي ذي 16 قناة، يمكن تحقيق تحديد التغطية الكاملة بنسبة 100٪ للشقوق بعمق 0.5 مم.

ثالثًا، التطبيقات الهندسية والمزايا التقنية لأنابيب الصلب ذات اللحام المستقيم X52N
في مشروع خط أنابيب الغاز الطبيعي الرابع بين شنشي وبكين، أظهر أنبوب الصلب الملحوم ذو اللحام المستقيم X52N قدرة فائقة على التكيف الهندسي. اجتاز أنبوب الصلب المستخدم في هذا المشروع، بقطر 1016 مم وطول 14.6 مم، اختبار الصدمات عند درجة حرارة منخفضة تصل إلى -30 درجة مئوية، وبلغت قيمة مقاومة الكسر CTOD أكثر من 0.25 مم. وبالمقارنة مع أنابيب الصلب الملحومة حلزونيًا، تبرز بشكل خاص المزايا الثلاث التي يوفرها هيكل اللحام المستقيم:
1. الدقة الأبعاد: تجعل اللحامات المستقيمة عملية تدوير نهاية الأنبوب أسهل، ويمكن التحكم في عدم محاذاة اللحام المحيطي في حدود 1 مم، وهو أقل بنسبة تزيد عن 60٪ من الأنابيب الحلزونية.
2. توزيع الإجهاد: يُظهر تحليل العناصر المحدودة أن توزيع الإجهاد المحيطي للأنابيب ذات اللحام المستقيم يكون أكثر انتظامًا تحت الضغط الداخلي، وأن عامل تركيز الإجهاد الأقصى هو 1.08 فقط، وهو أقل بكثير من 1.23 للأنابيب الفولاذية الحلزونية.
3. موثوقية الكشف: تُعدّ اللحامات المستقيمة أكثر ملاءمةً لأجهزة الكشف الآلي عن العيوب لتتبعها ومسحها. تُظهر البيانات الإحصائية لمشروعٍ مُحدد أن معدل اكتشاف العيوب فيها أعلى بنسبة 15 نقطة مئوية من معدل اكتشافها في اللحامات الحلزونية.
عند استخدامها في هياكل المنصات البحرية، غالبًا ما تُستخدم أنابيب الصلب X52N مع طبقات طلاء مقاومة للتآكل من البولي إيثيلين ثلاثي الطبقات (3LPE)، بالإضافة إلى مصاعد تضحية من سبائك الزنك والألومنيوم بسماكة 1200 ميكرومتر، مما يُطيل عمرها التصميمي إلى أكثر من 30 عامًا. ومن الجدير بالذكر أنه في البيئات المحتوية على كبريتيد الهيدروجين (H2S)، يجب التحكم بدقة في الصلابة بحيث لا تتجاوز 22HRC لتجنب تشقق الإجهاد الكبريتي (SSCC).

رابعًا، تطور السوق والتطور التكنولوجي لأنابيب الصلب ذات اللحام المستقيم X52N
بحسب التقرير السنوي لعام 2024 الصادر عن جمعية أنابيب الصلب الصينية، ارتفعت حصة أنابيب الصلب الملحومة ذات اللحام المستقيم X52N في سوق أنابيب النفط والغاز المحلية إلى 38%، وتجاوزت الطاقة الإنتاجية السنوية 4.5 مليون طن. ويجري العمل على تطوير تقنيتين:
1. اللحام الرقمي: تقديم نظام تكيفي لمعلمات اللحام يعتمد على الإنترنت الصناعي، باستخدام موجات المليمتر لمراقبة حالة حوض اللحام 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 بالحث بدلاً من معالجة التطبيع بفرن الغاز، مما يقلل من استهلاك الطاقة لخط الإنتاج بنسبة 27٪، ويقلل من انبعاثات الكربون لكل طن من أنابيب الصلب إلى 1.8 طن من مكافئ ثاني أكسيد الكربون، مما يفي بمتطلبات توجيه الاتحاد الأوروبي بشأن انبعاثات الكربون.