عيوب جودة تحديد حجم (تقليل) أنابيب الصلب وطرق الوقاية منها

الغرض من تحديد حجم (تقليل) الأنابيب الفولاذية هو تحديد حجم (تقليل) الأنبوب الخام ذي القطر الأكبر إلى الأنبوب الفولاذي النهائي ذي القطر الأصغر والتأكد من أن القطر الخارجي وسمك جدار الأنبوب الفولاذي وانحرافاتهما تفي بالمتطلبات الفنية ذات الصلة.
تشمل عيوب الجودة الناتجة عن عملية تقليل حجم الأنابيب الفولاذية بشكل رئيسي ما يلي: الانحراف الهندسي للأنابيب الفولاذية، و"الخط الأزرق" الناتج عن عملية تقليل الحجم، و"علامة المسمار"، والندبة، والتآكل، والحفر، والتحدب الداخلي، والمربع الداخلي، وما إلى ذلك.

① الانحراف الهندسي لأنابيب الصلب: يشير الانحراف الهندسي لأنابيب الصلب بشكل أساسي إلى القطر الخارجي أو سمك الجدار أو شكل الأنابيب بعد تحديد الحجم (التقليل) الذي لا يفي بمتطلبات الحجم والانحراف المحددة في المعايير ذات الصلة.
٢- تجاوز القطر الخارجي وشكل بيضاوي الأنابيب الفولاذية للحدود المسموح بها: تشمل الأسباب الرئيسية ما يلي: تركيب غير صحيح للبكرات وضبط غير سليم للثقوب في مطحنة التشكيل (التخفيض)، وتوزيع غير مناسب للتشوه، وضعف دقة المعالجة، أو تآكل شديد لبكرات التشكيل (التخفيض)، وارتفاع أو انخفاض درجة حرارة الأنبوب الخام بشكل مفرط، وعدم انتظام درجة الحرارة المحورية. وينعكس ذلك بشكل أساسي في شكل الثقب وتركيب البكرات، وتخفيض قطر الأنبوب الخام، ودرجة حرارة تسخين الأنبوب الخام.
٣- يتجاوز سُمك جدار الأنبوب الفولاذي الحد المسموح به: سُمك جدار الأنبوب الخام بعد تضييقه (تقليل قطره)، ويتجلى ذلك بشكل رئيسي في عدم انتظام سُمك الجدار وعدم استدارة الثقب الداخلي للأنبوب. ويتأثر ذلك بشكل أساسي بعوامل مثل دقة سُمك جدار الأنبوب الخام، وشكل الثقب وضبطه، والشد أثناء عملية تضييق قطر الأنبوب الخام، ودرجة حرارة تسخين الأنبوب الخام.
④ "الخط الأزرق" و"علامة الظفر" على الأنابيب الفولاذية: ينتج "الخط الأزرق" على الأنابيب الفولاذية عن عدم محاذاة البكرات في إطار واحد أو أكثر من إطارات آلة التشكيل (التصغير)، مما يؤدي إلى عدم استدارة شكل الثقب، وتسبب ذلك في انغراس حافة بكرة معينة في سطح الأنبوب الفولاذي بعمق معين. يمتد "الخط الأزرق" عبر السطح الخارجي للأنبوب الفولاذي بالكامل على شكل خط واحد أو أكثر.

تنتج "علامة الظفر" عن اختلاف السرعة الخطية بين حافة الأسطوانة وأجزاء أخرى من أخدود الدرفلة، مما يؤدي إلى التصاق حافة الأسطوانة بالفولاذ وخدش سطح الأنبوب الفولاذي. ينتشر هذا العيب على طول جسم الأنبوب، ويتخذ شكل قوس قصير يشبه شكل الظفر، ولذلك يُطلق عليه "علامة الظفر". في حال تفاقم "الخط الأزرق" و"علامة الظفر"، قد يُصبح الأنبوب الفولاذي غير صالح للاستخدام.
للتخلص من عيوب "الخط الأزرق" و"علامة الظفر" على سطح الأنبوب الفولاذي، يجب ضمان صلابة أسطوانة التشكيل (التصغير) والحفاظ على تبريدها بشكل جيد. عند تصميم فتحة الأسطوانة أو ضبطها، من الضروري ضمان زاوية فتح جدار الفتحة الجانبية المناسبة وقيمة فجوة الأسطوانة لمنع انحراف الفتحة.

بالإضافة إلى ذلك، ينبغي التحكم بدقة في مقدار تقليل فتحة الإطار الأحادي لتجنب التمدد المفرط للأنبوب الخام داخل الفتحة أثناء دحرجة الأنابيب الخام منخفضة الحرارة، مما قد يؤدي إلى انضغاط المعدن في فجوة الدرفلة وتلف المحمل نتيجة ضغط الدرفلة الزائد. وقد أثبتت التجارب أن استخدام تقنية تقليل الشد يُسهم في الحد من التمدد الجانبي للمعدن، مما يُحسّن بشكل ملحوظ من تقليل عيوب "الخط الأزرق" و"علامة الظفر" في الأنابيب الفولاذية.
① ندوب الأنابيب الفولاذية: تتوزع ندوب الأنابيب الفولاذية بشكل غير منتظم على سطح جسم الأنبوب. وينتج هذا التندب بشكل رئيسي عن التصاق الفولاذ بسطح أسطوانة التشكيل (التصغير). ويرتبط ذلك بعوامل مثل صلابة الأسطوانة وظروف تبريدها، وعمق نوع الثقب، وكمية التشكيل (التصغير) للأنبوب الخام. إن تحسين مادة الأسطوانة، وزيادة صلابة سطحها، وضمان ظروف تبريد جيدة لها، وتقليل كمية التشكيل (التصغير) للأنبوب الخام، وتقليل سرعة الانزلاق النسبية بين سطح الأسطوانة وسطح المعدن، كلها عوامل تُسهم في تقليل احتمالية التصاق الأسطوانة بالفولاذ. عند اكتشاف وجود ندوب في الأنبوب الفولاذي، يجب تحديد الإطار الذي نتجت فيه الندوب بناءً على شكل العيب وتوزيعه، وفحص جزء الأسطوانة الملتصق بالفولاذ وإزالته أو إصلاحه. أما الأسطوانات التي لا يمكن إزالتها أو إصلاحها، فيجب استبدالها فورًا.
٢- خدوش الأنابيب الفولاذية: تحدث خدوش الأنابيب الفولاذية بشكل رئيسي نتيجة احتكاك "النتوءات" الموجودة بين إطارات آلة التشكيل (التصغير) وسطح أنبوب التوجيه الداخل أو الخارج بالفولاذ، مما يؤدي إلى احتكاكها وتلف سطح الأنبوب الفولاذي المتحرك. عند حدوث خدش على سطح الأنبوب الفولاذي، يجب فحص أنبوب التوجيه فورًا للتأكد من عدم وجود أي فولاذ عالق أو ملحقات أخرى، أو إزالة "النتوءات" الحديدية الموجودة بين إطارات آلة التشكيل (التصغير).
٣- السطح الخارجي الخشن لأنبوب الصلب: ينتج السطح الخارجي الخشن لأنبوب الصلب عن خشونة سطح الأسطوانة نتيجة التآكل، أو عن ارتفاع درجة حرارة الأنبوب الخام مما يؤدي إلى تراكم طبقة سميكة من أكسيد الحديد على السطح دون إزالته بشكل كامل. قبل تصغير قطر الأنبوب الخام، يجب إزالة أكسيد الحديد من سطحه الخارجي فورًا وبفعالية باستخدام الماء عالي الضغط للحد من حدوث عيوب في السطح الخارجي الخشن لأنبوب الصلب.
④ التحدب في الأنابيب الفولاذية: يشير التحدب في الأنابيب الفولاذية إلى حالة انحناء جدار الأنبوب الفولاذي إلى الداخل (وأحيانًا في وضع مغلق) أثناء عملية تصغير قطر الأنبوب الخام، وذلك نتيجةً لزيادة مقدار التصغير في إطار آلة التصغير، مما يُشكّل عيبًا خطيًا بارزًا على الجدار الداخلي للأنبوب. هذا العيب نادر الحدوث، وينتج غالبًا عن أخطاء في تركيب بكرات آلة التصغير، أو أخطاء جسيمة في ضبط الثقوب، أو عطل ميكانيكي في البكرات عند تصغير الأنابيب الفولاذية ذات الجدران الرقيقة. يمكن زيادة مقدار التصغير الحرج للقطر عن طريق زيادة معامل الشد. وفي ظل نفس ظروف التصغير، يمكن تجنب المقاومة الداخلية للأنبوب الفولاذي بشكل فعال. كما أن تقليل مقدار التصغير يُحسّن من استقرار الأنبوب الخام أثناء عملية التشكيل، ويمنع تحدبه بشكل فعال. في عملية الإنتاج، يجب إجراء مطابقة اللفائف بدقة وفقًا لطاولة الدرفلة، ويجب ضبط نوع ثقب اللفائف بعناية لمنع حدوث عيوب محدبة في الأنبوب الفولاذي.

"المربع الداخلي" للأنابيب الفولاذية: يُقصد بـ"المربع الداخلي" للأنابيب الفولاذية أنه بعد تصغير قطر الأنبوب الخام بواسطة آلة التصغير، يكون الثقب الداخلي لمقطعه العرضي "مربعًا" (في آلات التصغير ذات البكرتين) أو "سداسيًا" (في آلات التصغير ذات الثلاث بكرات). يؤثر "المربع الداخلي" للأنبوب الفولاذي على دقة سمك جداره ودقة قطره الداخلي. يرتبط عيب "المربع الداخلي" في الأنابيب الفولاذية بعوامل مثل نسبة القطر إلى المقطع العرضي (D/S) للأنبوب الخام، ونسبة تصغير القطر، والشد أثناء عملية التصغير، وشكل الثقب، وسرعة الدرفلة، ودرجة حرارة الدرفلة. عندما تكون نسبة القطر إلى المقطع العرضي (D/S) للأنبوب الخام أصغر، ويكون الشد أصغر، ونسبة تصغير القطر أكبر، وسرعة الدرفلة ودرجة حرارة الدرفلة أعلى، يزداد احتمال عدم انتظام سمك الجدار العرضي للأنبوب الفولاذي، ويكون عيب "المربع الداخلي" أكثر وضوحًا.