تفاصيل حول خصائص وتطبيقات وتطوير أنابيب الصلب غير الملحومة لمصانع البتروكيماويات والكيماويات

في الصناعات الكيميائية والبترولية الحديثة،أنابيب فولاذية غير ملحومةتضطلع هذه المواد، باعتبارها مادة أساسية رئيسية، بالمهمة الحاسمة المتمثلة في نقل الوسائط ذات درجات الحرارة والضغط العاليين والمواد المسببة للتآكل. ويرتبط أداؤها ارتباطًا مباشرًا بالتشغيل الآمن وكفاءة الإنتاج للمعدات.

أولاً، خصائص المواد والمزايا الأساسية لأنابيب الصلب غير الملحومة
بفضل بنيتها المتكاملة غير الملحومة، تتفوق الأنابيب الفولاذية غير الملحومة بشكل ملحوظ على الأنابيب الفولاذية الملحومة من حيث قدرة تحمل الضغط وأداء منع التسرب. فعلى سبيل المثال، يجب أن تتحمل الأنابيب الفولاذية غير الملحومة المستخدمة في مصانع تكسير البترول درجات حرارة تتجاوز 450 درجة مئوية، بالإضافة إلى مقاومة التآكل الناتج عن كبريتيد الهيدروجين. وعادةً ما تُصنع هذه الأنابيب من سبائك الفولاذ الكروم-الموليبدينوم (مثل 15CrMoG) أو الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي (مثل 0Cr18Ni9). ويجب أن تستوفي هذه الأنابيب معيار GB5310 "الأنابيب الفولاذية 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 الصلب غير الملحومة
1. وحدات التكرير: يستخدم خط نقل وحدة التقطير الجوي والفراغي أنابيب غير ملحومة ذات أقطار كبيرة تتراوح من 219 مم إلى 813 مم، بضغط تشغيل يصل إلى 4 ميجا باسكال. تتطلب فواصل الإعصار المُجددة لوحدة التكسير التحفيزي أنابيب من الفولاذ المقاوم للصدأ 310S لتحمل تآكل غازات المداخن عند درجة حرارة 900 درجة مئوية.
٢. وحدات تكسير الإيثيلين: تشير البيانات إلى أن أنابيب قسم الحمل الحراري في أفران التكسير مصنوعة في الغالب من أنابيب HP40Nb المصبوبة بالطرد المركزي، والتي تحتوي على نسبة من الكروم والنيكل تتراوح بين ٢٥٪ كروم و٣٥٪ نيكل، وتتجاوز مقاومتها للزحف ٣٠ ميجا باسكال عند ١٠٠٠ درجة مئوية. ٣. وحدة التغويز الكيميائي للفحم: تتطلب أنابيب نقل الخبث في نوع معين من وحدات تغويز الفحم مقاومة للتآكل والتآكل الكيميائي. غالبًا ما تُستخدم أنابيب مركبة ثنائية المعدن، تتكون من طبقة داخلية من حديد الزهر عالي الكروم (صلابة روكويل C ≥ ٥٨) وطبقة خارجية من الفولاذ الكربوني تتحمل الضغط.

ثالثًا: مقارنة بين أنظمة المعايير 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 معيار ASTM A335 (المعيار الأمريكي) ومعيار EN10216 (المعيار الأوروبي). فعلى سبيل المثال، تختلف متطلبات طاقة الصدم في أنبوب الصلب P91 اختلافًا كبيرًا بين معيار GB5310 ومعيار ASME A335: إذ يشترط المعيار الوطني طاقة صدم عرضية لا تقل عن 40 جول (عند 20 درجة مئوية)، بينما يشترط المعيار الأمريكي طاقة صدم طولية لا تقل عن 54 جول.

رابعاً: نقاط مراقبة الجودة الرئيسية لأنابيب الصلب غير الملحومة
1. عملية التصنيع: يجب أن تحافظ أنابيب الصلب المدرفلة على الساخن على درجة حرارة درفلة نهائية تبلغ 50 درجة مئوية فوق Ar3 لتجنب التطبق؛ تتطلب الأنابيب المسحوبة على البارد عملية تلدين وسيطة للتخلص من التصلب الناتج عن العمل.
٢. تقنيات الفحص: بالإضافة إلى الفحص بالموجات فوق الصوتية التقليدي، ينبغي فحص الأنابيب الفولاذية ذات الأقطار الكبيرة والجدران السميكة للكشف عن عيوب الانفصال الطبقي باستخدام تقنية حيود زمن الطيران (TOFD). كما ينبغي إخضاع الأنابيب الفولاذية التي تعمل في درجات حرارة عالية لاختبار التآكل بين الحبيبات (مثل طريقة GB/T4334E).
3. التركيب في الموقع: يجب أن يكون ضغط الاختبار الهيدروليكي 1.5 ضعف ضغط التصميم، مع فترة تثبيت لا تقل عن 10 دقائق. وقد أظهر مشروع بتروكيماوي أن زيادة تركيز أيونات الكلوريد (>25 جزءًا في المليون) في ماء الاختبار تسبب في تشقق التآكل الإجهادي في أنابيب الصلب الأوستنيتي.

خامساً، الابتكار التكنولوجي واتجاهات التطوير في أنابيب الصلب غير الملحومة
1. ترقية المواد: يقوم معهد هندسي بالترويج للفولاذ المقاوم للصدأ ذي الحبيبات الدقيقة TP347HFG، والذي يوفر قوة تحمل أعلى بنسبة 20٪ من TP347 التقليدي وهو مناسب لظروف التشغيل فوق الحرجة للغاية عند 700 درجة مئوية.
٢. تقنية المواد المركبة: تتميز أنابيب التيتانيوم/الفولاذ المركبة، المصنعة باستخدام تقنيات التشكيل المتفجر والدرفلة على الساخن، بتكلفة أقل بنسبة ٦٠٪ من أنابيب التيتانيوم النقي، وقد استُخدمت بنجاح في مصانع حمض الأسيتيك. ٣. المراقبة الذكية: يوفر نظام مراقبة التآكل عبر الإنترنت، القائم على مستشعرات الألياف الضوئية، إنذارات مبكرة بتغيرات سُمك الجدار بدقة تصل إلى ٠٫١ مم. وقد ساهم تطبيق هذا النظام في إحدى المصافي في تمديد دورات الصيانة من ثلاث سنوات إلى خمس سنوات.
مع التقدم المحرز نحو تحقيق أهداف "الكربون المزدوج"، تواجه أنابيب الصلب المستخدمة في محطات الهيدروجين الأخضر تحديات جديدة. تشير الأبحاث الحالية إلى أن خطوط أنابيب الهيدروجين تتطلب تطوير أنواع جديدة من الفولاذ المقوى بتشتيت الأكاسيد (ODS)، والذي يمكنه تقليل نفاذية الهيدروجين بمقدار مئتي ضعف مقارنةً بالفولاذ التقليدي. في الوقت نفسه، يجري الترويج لتقنية التوأم الرقمي وتطبيقها طوال دورة حياة خط الأنابيب. وباستخدام النمذجة ثلاثية الأبعاد، توفر هذه التقنية تنبؤات فورية بالعمر المتبقي ودعمًا للبيانات اللازمة للصيانة الوقائية.

خاتمة
لقد لاقى التطور التكنولوجي لأنابيب الصلب غير الملحومة المستخدمة في تطبيقات البتروكيماويات صدىً واسعاً لدى الصناعة. فمن التحكم الدقيق في البنية المجهرية في علم المواد إلى تحسين الأداء الكلي في التطبيقات الهندسية، يجسد كل تفصيل حكمة التصنيع الحديث. ومع تحقيق طفرات في المعالجة العميقة وانتشار التقنيات الذكية، سيشهد هذا المجال العريق انتعاشاً ملحوظاً، ليواصل ضمان التشغيل الآمن والفعال لقطاعي الطاقة والكيماويات.