كيفية ثني أنابيب الصلب بالتسخين البطيء

يمكن تقسيم أنابيب الصلب المثنية إلى أنابيب فولاذية مثنية بالتسخين، وأنابيب فولاذية مثنية بالختم، وأنابيب فولاذية مثنية باللحام، وذلك وفقًا لطرق إنتاجها المختلفة. وتنقسم أنابيب الصلب المثنية بالتسخين إلى نوعين: التسخين البارد والتسخين الساخن.

معلومات عامة عن أنابيب ثني الفولاذ: أنبوب ثني الفولاذ هو وصلة تُستخدم لتغيير اتجاه الأنبوب. يمكن رؤية أنابيب ثني الفولاذ عند تقاطع الأنابيب، أو عند الانعطاف، أو عند الالتفاف حول العوارض، وما إلى ذلك.

تتميز أنابيب الصلب المثنية الملحومة بمرونة جيدة، ومقاومة عالية للضغط، ومقاومة منخفضة. لذلك، فهي تُستخدم بكثرة في مجال الإنشاءات.

الأشكال الرئيسية لثني الأنابيب الفولاذية هي الأكواع بزوايا مختلفة، والأنابيب على شكل حرف U، والانحناءات ذهابًا وإيابًا (أو انحناءات B)، والأنابيب الفولاذية المقوسة، وما إلى ذلك.

الكوع هو وصلة أنبوبية بزاوية انحناء اختيارية، تُستخدم عند انحناء الأنبوب. يُرمز لنصف قطر انحناء الكوع بالرمز R. عندما يكون R أكبر، يكون جزء الانحناء في الأنبوب أكبر، ويكون انحناء الأنبوب الفولاذي أكثر سلاسة؛ وعندما يكون R أصغر، يكون جزء الانحناء في الأنبوب أصغر، ويكون الانحناء أسرع.

الانحناءات المتقابلة هي وصلات أنابيب ذات زاويتي انحناء (عادةً 135 درجة). تُسمى المسافة بين خطي المنتصف لنهايتي أنبوب فولاذي منحني بارتفاع الانحناء المتقابل، ويُرمز لها بالحرف h. تُوصل أنابيب التدفئة المركزية الرأسية بالأنابيب الرئيسية والمشعات. وعندما تُوصل الأنابيب بوصلات ليست على نفس المستوى، فإنها تحتاج عادةً إلى الانحناء ذهابًا وإيابًا.

الأنبوب على شكل حرف U هو وصلة أنبوب نصف دائرية. المسافة d بين خطي مركز طرفي الأنبوب تساوي ضعف نصف قطر الانحناء R. يمكن للأنابيب على شكل حرف U أن تحل محل كوعين بزاوية 90 درجة، وغالبًا ما تُستخدم لتوصيل مشعاعين دائريين على شكل جناح موضوعين أحدهما فوق الآخر.

أنبوب الانحناء الفولاذي هو وصلة أنابيب بثلاث زوايا منحنية. الزاوية الوسطى عادةً 90 درجة، والزاوية الجانبية 135 درجة. تُستخدم أنابيب الانحناء الفولاذية لتجاوز الأنابيب الأخرى، وهي شائعة الاستخدام في توصيلات المياه الساخنة والباردة للمعدات الصحية.

يُحدد حجم أنبوب الصلب المثني بقطر الأنبوب وزاوية الانحناء ونصف قطر الانحناء. تُحدد زاوية الانحناء بناءً على الرسومات والظروف الفعلية في موقع البناء. بعد ذلك، يُصنع نموذج أولي، ويُشكّل وفقًا له، ثم تُفحص زاوية انحناء وصلات الأنبوب المشكّلة للتأكد من مطابقتها للمتطلبات. يمكن صنع النموذج الأولي بتشكيل قطعة فولاذية دائرية. يُختار قطر القطعة الفولاذية الدائرية بناءً على قطر الأنبوب المراد تشكيله، ويكفي عادةً قطر يتراوح بين 10 و14 مم. يجب تحديد نصف قطر انحناء أنبوب الصلب المثني وفقًا لقطر الأنبوب ومتطلبات التصميم واللوائح ذات الصلة. يجب ألا يكون كبيرًا جدًا ولا صغيرًا جدًا. فإذا كان نصف القطر كبيرًا جدًا، فإنه لا يُستخدم فيه كمية كبيرة من المواد فحسب، بل يشغل الجزء المثني من الأنبوب مساحة كبيرة أيضًا، مما يُصعّب عملية تجميع الأنبوب؛ أما إذا كان نصف القطر صغيرًا جدًا، فإن جدار الأنبوب عند الجزء الخلفي من الكوع سيترقق بسبب الاستطالة المفرطة. يؤدي ذلك إلى تقليل قوته، كما ينضغط جدار الأنبوب من الداخل عند الكوع، مما يُسبب تجعدًا. لذلك، يُشترط عمومًا ألا يقل نصف قطر انحناء أنابيب الصلب المُشكّلة بالتسخين عن 3.5 أضعاف القطر الخارجي للأنبوب؛ وألا يقل نصف قطر انحناء أنابيب الصلب المُشكّلة بالبرودة عن 4 أضعاف القطر الخارجي للأنبوب؛ وألا يقل نصف قطر انحناء كوع اللحام عن 1.5 ضعف القطر الخارجي للأنبوب؛ وألا يقل نصف قطر انحناء كوع التشكيل عن القطر الخارجي للأنبوب.

عند ثني أنبوب فولاذي، ينضغط المعدن الموجود داخل الكوع، مما يزيد من سمك جدار الأنبوب؛ بينما يتمدد المعدن الموجود خلف الكوع، مما يقلل من سمك جدار الأنبوب. كلما صغر نصف قطر الثني، زاد ترقق جدار الأنبوب في الجزء الخلفي من الكوع، وازداد تأثير ذلك على قوة الجزء الخلفي. ولمنع تغير أداء الأنبوب الأصلي بشكل كبير بعد الثني، يُشترط عمومًا ألا تتجاوز نسبة ترقق جدار الأنبوب بعد الثني 15%. ويمكن حساب نسبة ترقق جدار الأنبوب كما يلي:

في الصيغة، A——معدل ترقق جدار الأنبوب عند قضيب التوصيل الخارجي بعد ثني الأنبوب (%).
DW——القطر الخارجي للأنبوب (مم)؛
R—— نصف قطر انحناء أنبوب الصلب (مم).

عند ثني الأنابيب الفولاذية، يتغير شكل المقطع العرضي من دائري إلى بيضاوي نتيجة لتغير سماكة الجدران الداخلية والخارجية للأنبوب. يؤدي هذا التغير في شكل المقطع العرضي إلى تقليل مساحة المقطع العرضي للتدفق، مما يزيد من مقاومة السوائل ويقلل من قدرة الأنبوب على تحمل الضغط الداخلي. لذلك، تُحدد نسبة البيضاوية في الأنابيب الفولاذية المثنية عادةً كما يلي: عندما يكون قطر الأنبوب أقل من أو يساوي 150 مم، يجب ألا تتجاوز نسبة البيضاوية 10%؛ وعندما يكون قطر الأنبوب أقل من أو يساوي 200 مم، يجب ألا تتجاوز نسبة البيضاوية 8%.

يمكن حساب شكل الأنبوب الإهليلجي على النحو التالي:
في الصيغة، T——القطع الناقص (٪)؛
d1——القطر الرئيسي للتشوه الإهليلجي (مم)؛
d2——القطر القصير لتشوه القطع الناقص (مم).

عند استخدام أنابيب الصلب المستخدمة في نقل الماء والغاز، وأنابيب الصلب الملحومة ذات اللحام المستقيم، في صناعة أنابيب الصلب المثنية بالتسخين البارد أو الساخن، يجب أن يكون خط اللحام بزاوية 45 درجة من خط المنتصف الجانبي للأنبوب، وذلك لمنع تشقق اللحام أثناء عملية الثني.

لا يُسمح عمومًا بوجود تجاعيد في أنابيب الصلب المثنية بالتسخين. في حال وجود تموجات فردية، يجب ألا يتجاوز ارتفاعها اللوائح التالية: عندما يكون قطر الأنبوب أقل من أو يساوي 125 مم، يجب ألا يتجاوز 4 مم؛ وعندما يكون قطر الأنبوب أقل من أو يساوي 200 مم، يجب ألا يتجاوز 5 مم.