تفاصيل حول خصائص وتطبيقات وتطوير الأنابيب الفولاذية غير الملحومة في المستقبل لمصانع البتروكيماويات والمواد الكيميائية

في الصناعات الكيميائية والبترولية الحديثة،أنابيب فولاذية غير ملحومةباعتبارها مادة أساسية، تتولى مهمة نقل الوسائط عالية الحرارة والضغط والتآكل. ويرتبط أداؤها ارتباطًا مباشرًا بالتشغيل الآمن وكفاءة إنتاج المعدات.

أولاً، خصائص المواد والمزايا الأساسية لأنابيب الفولاذ غير الملحومة
بفضل بنيتها المتكاملة غير الملحومة، تتفوق أنابيب الفولاذ غير الملحومة بشكل كبير على أنابيب الفولاذ الملحومة من حيث قدرتها على تحمل الضغط وأداء الختم. على سبيل المثال، يجب أن تتحمل أنابيب الفولاذ غير الملحومة المستخدمة في مصانع تكسير البترول درجات حرارة تتجاوز 450 درجة مئوية وتآكل كبريتيد الهيدروجين. تُصنع هذه الأنابيب عادةً من سبائك فولاذ الكروم والموليبدينوم (مثل 15CrMoG) أو الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي (مثل 0Cr18Ni9). يجب أن تستوفي هذه الأنابيب معيار GB5310 "أنابيب الفولاذ غير الملحومة للغلايات عالية الضغط" وأن تتمتع بقوة شد لا تقل عن 415 ميجا باسكال وقوة خضوع لا تقل عن 205 ميجا باسكال.

ثانيًا، سيناريوهات التطبيق النموذجية والمعايير الفنية لأنابيب الفولاذ غير الملحومة
١. وحدات التكرير: يستخدم خط نقل وحدة التقطير الجوي والفراغي أنابيب ملحومة كبيرة القطر تتراوح أقطارها بين ٢١٩ مم و٨١٣ مم، بضغط تشغيل يصل إلى ٤ ميجا باسكال. تتطلب فواصل الأعاصير المُجدِّدة لوحدة التكسير التحفيزي أنابيب من الفولاذ المقاوم للصدأ ٣١٠S مقاومة للحرارة لتحمل تآكل غازات المداخن عند درجة حرارة ٩٠٠ درجة مئوية.
٢. وحدات تكسير الإيثيلين: تشير البيانات إلى أن أنابيب قسم الحمل الحراري لأفران التكسير مصنوعة في الغالب من أنابيب HP40Nb المصبوبة بالطرد المركزي، والتي تحتوي على نسبة من الكروم والنيكل تتراوح بين ٢٥Cr-٣٥Ni، وتتجاوز قوة تمزقها الزاحف ٣٠ ميجا باسكال عند ١٠٠٠ درجة مئوية. ٣. مُحوّل الفحم الكيميائي: تتطلب أنابيب نقل الخبث المستخدمة في بعض ماركات وحدات تغويز الفحم مقاومة للتآكل والتآكل. غالبًا ما تُستخدم الأنابيب المركبة ثنائية المعدن، بطبقة داخلية من الحديد الزهر عالي الكروم (HRC ≥ ٥٨) وطبقة خارجية من الفولاذ الكربوني المقاوم للضغط.

ثالثًا: مقارنة بين الأنظمة القياسية المحلية والدولية لأنابيب الصلب غير الملحومة
تلتزم أنابيب البتروكيماويات في بلدي بشكل أساسي بمعايير مثل GB/T8163 (نقل السوائل) وGB9948 (تكسير البترول)، والتي تتوافق مع ASTM A335 (المعيار الأمريكي) وEN10216 (المعيار الأوروبي). على سبيل المثال، تختلف متطلبات طاقة التأثير لأنابيب الفولاذ P91 لكل من GB5310 وASME A335 اختلافًا كبيرًا: إذ يتطلب المعيار الوطني طاقة تأثير عرضية ≥ 40 جول (عند 20 درجة مئوية)، بينما يتطلب المعيار الأمريكي طاقة تأثير طولية ≥ 54 جول.

رابعًا: نقاط التحكم الرئيسية في جودة الأنابيب الفولاذية غير الملحومة
1. عملية التصنيع: يجب أن تحافظ الأنابيب الفولاذية المدرفلة على الساخن على درجة حرارة درفلة نهائية تبلغ 50 درجة مئوية فوق Ar3 لتجنب التكونات؛ وتتطلب الأنابيب المسحوبة على البارد التلدين المتوسط ​​للقضاء على التصلب الناتج عن العمل.
٢. تقنية الفحص: بالإضافة إلى الفحص بالموجات فوق الصوتية التقليدية، يجب فحص الأنابيب الفولاذية ذات الأقطار الكبيرة والجدران السميكة بحثًا عن عيوب التقشر باستخدام حيود زمن الطيران (TOFD). تخضع الأنابيب الفولاذية التي تتحمل درجات حرارة عالية لاختبارات تآكل بين الحبيبات (مثل طريقة GB/T4334E).
٣. التركيب في الموقع: يجب أن يكون ضغط الاختبار الهيدروليكي ضعف ضغط التصميم بمرة ونصف، مع مدة تثبيت لا تقل عن ١٠ دقائق. أظهر مشروع بتروكيماوي أن ارتفاع نسبة أيونات الكلوريد (>٢٥ جزءًا في المليون) في مياه الاختبار يُسبب تشققات تآكل إجهادي في أنابيب الفولاذ الأوستنيتي.

خامسًا، اتجاهات الابتكار والتطوير التكنولوجي في أنابيب الصلب غير الملحومة
1. ترقية المواد: يقوم معهد هندسي بالترويج للفولاذ المقاوم للصدأ ذو الحبيبات الدقيقة TP347HFG، والذي يوفر قوة تحمل أعلى بنسبة 20% من TP347 التقليدي وهو مناسب لظروف التشغيل فوق الحرجة عند 700 درجة مئوية.
٢. تقنية المواد المركبة: تتميز أنابيب التيتانيوم/الفولاذ المركبة، المُنتجة باستخدام طرق المواد المركبة المتفجرة والدرفلة الساخنة، بتكلفة أقل بنسبة ٦٠٪ من أنابيب التيتانيوم النقي، وقد استُخدمت بنجاح في مصانع حمض الأسيتيك. ٣. المراقبة الذكية: يُوفر نظام مراقبة التآكل عبر الإنترنت، القائم على مستشعرات الألياف البصرية، إنذارات مبكرة لتغيرات سمك الجدار بدقة تصل إلى ٠.١ مم. وقد أدى تطبيق هذا النظام في إحدى المصافي إلى تمديد دورات الصيانة من ثلاث سنوات إلى خمس سنوات.
مع التقدم في تحقيق أهداف "ثنائي الكربون"، تواجه أنابيب الصلب المستخدمة في محطات الهيدروجين الأخضر تحديات جديدة. تشير الأبحاث الحالية إلى أن خطوط الأنابيب المرتبطة بالهيدروجين تتطلب تطوير أنواع جديدة من الصلب المعزز بتشتت الأكسيد (ODS)، والتي يمكنها تقليل نفاذية الهيدروجين بمقدار ضعفين مقارنةً بالصلب التقليدي. في الوقت نفسه، يتم الترويج لتقنية التوأم الرقمي وتطبيقها طوال دورة حياة خط الأنابيب. باستخدام النمذجة ثلاثية الأبعاد، توفر هذه التقنية تنبؤات آنية بالعمر المتبقي ودعمًا للبيانات للصيانة الوقائية.

خاتمة
لطالما تجاوب التطور التكنولوجي لأنابيب الصلب غير الملحومة المستخدمة في تطبيقات البتروكيماويات مع احتياجات الصناعة. فمن التحكم في البنية الدقيقة في علم المواد إلى تحسين الأداء الكلي في التطبيقات الهندسية، تُجسّد كل تفصيلة حكمة التصنيع الحديث. ومع التطورات في المعالجة العميقة وانتشار التقنيات الذكية، سيُعاد إحياء هذا المجال التقليدي، مواصلاً ضمان التشغيل الآمن والفعال لقطاعي الطاقة والكيماويات.