طريقة اختبار غير مدمرة باستخدام التيارات الدوامية للحام الأنابيب الملحومة حلزونياً

أصبح النقل عبر خطوط الأنابيب، كوسيلة نقل متخصصة وفعالة، ذا أهمية متزايدة في قطاعي نقل النفط والغاز. وتُبنى خطوط أنابيب النقل المحلية ذات الأقطار الكبيرة حاليًا بشكل رئيسي باستخدام أنابيب فولاذية ملحومة حلزونيًا. ولضمان التشغيل الموثوق لخطوط الأنابيب، يجب ضمان جودة الأنابيب الفولاذية الحلزونية المستخدمة بدقة. لذلك، أصبح البحث عن نظام فعال للكشف التلقائي عن العيوب بالموجات فوق الصوتية عبر الإنترنت واعتماده خيارًا لا غنى عنه لمصنعي الأنابيب الفولاذية. بالمقارنة مع الدول الأجنبية، فإن مستوى معدات الاختبار في بلدي متأخر نسبيًا. ويتم الكشف عن لحامات الأنابيب الفولاذية يدويًا أو باستخدام معدات شبه آلية. ونظرًا لانخفاض كفاءة الكشف بشكل كبير، فإنه عادةً ما يقتصر الأمر على إجراء فحوصات موضعية، مما يجعل من المستحيل الكشف الكامل عن العيوب المحتملة في كل أنبوب فولاذي. وفي المناقصات الدولية، يُشترط عادةً على مصنعي الأنابيب الفولاذية المشاركين في المناقصة امتلاك إجراءات كشف شاملة نسبيًا. رغم إنفاق بعض الشركات مبالغ طائلة لاستيراد معدات الكشف الآلي من الخارج، إلا أن محدودية الإنتاج المحلي وظروف الاختبار الداعمة تجعل استخدامها غير فعال في كثير من الأحيان، مما يؤدي إلى تعطل العديد من المعدات المستوردة وهدر مبالغ طائلة. وقد حدّ هذا الوضع الراهن بشكل كبير من القدرة التنافسية الدولية لمصنعي أنابيب الصلب المحليين.

الأنابيب الفولاذية الحلزونية نوع من الأنابيب الفولاذية تُستخدم بشكل أساسي في خطوط أنابيب نقل السوائل نظرًا لعملية تصنيعها المتطورة وتكلفتها المنخفضة. حاليًا، تُستخدم تقنيتا التشكيل المستمر واللحام بالقوس المغمور على نطاق واسع في تصنيع هذه الأنابيب. توجد طريقتان للتشكيل: التشكيل بالدعم الداخلي والتشكيل بالدعم الخارجي. ونظرًا لأن هاتين الطريقتين لا تُعتبران كافيتين في الغالب، فإن إجهادًا متبقيًا كبيرًا يتبقى بعد تصنيع الأنبوب الفولاذي، مما يقلل من قدرته على تحمل الضغط. بعد التحليل النظري، تم تقديم صيغة لحساب الإجهاد المتبقي في الأنبوب الفولاذي أثناء التشكيل غير الكافي، وتم قياس الإجهاد المتبقي في الأنبوب الفولاذي الحلزوني المُشكّل بالدعم الداخلي للتحقق من صحة صيغة حساب الإجهاد المتبقي الواردة في هذه الورقة، والتي تُعدّ مرجعًا أساسيًا في تصنيع وتطبيق الأنابيب الفولاذية الحلزونية.

لطالما شكل الاختبار غير المتلف للحامات في الأنابيب الفولاذية مشكلة هامة يصعب حلها وتتطلب حلاً عاجلاً من قبل مختلف الشركات. ومن الضروري تطوير معدات آلية للكشف عن اللحامات تتناسب مع ظروف الإنتاج في بلدي. تُستخدم طرق مختلفة للكشف عن عيوب الأنابيب الفولاذية باستخدام الموجات فوق الصوتية، وتختلف دقة هذه الطرق اختلافًا كبيرًا. ونظرًا لاختلاف الأشكال الهندسية للحامات وعدم اليقين الناتج عن العيوب المركبة المختلفة، فإن صعوبة الكشف الآلي عن عيوب الأنابيب الفولاذية باستخدام الموجات فوق الصوتية كبيرة نسبيًا، كما أن تأثير العوامل البشرية كبير أيضًا. وقد أصبح تحسين فعالية وموثوقية نتائج الكشف عن العيوب محورًا رئيسيًا في هذا المجال. بعد البحث والتقصي واكتساب سنوات من الخبرة في الكشف عن عيوب الأنابيب الفولاذية، تم تطوير نظام رقمي متكامل للكشف عن العيوب باستخدام الموجات فوق الصوتية، يدمج نظام تتبع دقيق للمجسات، وتقنية الحواسيب الصغيرة أحادية الشريحة، ووظائف معالجة الإشارات الحاسوبية في الأنابيب الفولاذية الحلزونية. وبالمقارنة مع أجهزة الكشف التقليدية عن العيوب، يتميز نظام الكشف الآلي الرقمي عن العيوب باستخدام الموجات فوق الصوتية في الأنابيب الفولاذية الحلزونية بالمزايا التالية:
(1) سرعة الكشف السريعة، والكشف التلقائي، والحساب، والتسجيل، والتعويض التلقائي للعمق، وضبط الحساسية التلقائي.
(2) دقة الكشف العالية، يقوم النظام بإجراء عمليات الحصول على البيانات بسرعة عالية، والقياس الكمي، والحساب، والتمييز بين الإشارات التناظرية، ويمكن أن تكون دقة الكشف الخاصة به أعلى من نتائج الكشف للأجهزة التقليدية.
(3) تسجيل واكتشاف الأرشيف، يمكن لأجهزة الكشف عن العيوب بالموجات فوق الصوتية الرقمية توفير سجلات الكشف حتى صور العيوب.
(4) موثوقية عالية واستقرار جيد، يمكنها جمع البيانات وتخزينها بشكل شامل وموضوعي، وإجراء معالجة في الوقت الحقيقي أو معالجة لاحقة على البيانات المجمعة، وإجراء تحليل المجال الزمني أو مجال التردد أو تحليل الصور على الإشارة، ويمكنها أيضًا تصنيف جودة قطعة العمل من خلال التعرف على الأنماط، مما يقلل من تأثير العوامل البشرية ويحسن موثوقية واستقرار الاسترجاع.
(5) يتم استخدام مستشعر تتبع كاميرا CCD لتتبع اللحام، والذي يتميز بمزايا حساسية الكشف العالية، وعدم الخوف من الماء، وعدم الخوف من الغاز، والبساطة والموثوقية.

تُستخدم الأنابيب الفولاذية الملحومة حلزونيًا على نطاق واسع في شبكات أنابيب الصناعات البتروكيماوية، ومشاريع إمداد المياه والصرف الصحي في المدن، وخاصة في خطوط أنابيب النفط والغاز الطبيعي لمسافات طويلة. وتستخدم جميع خطوط أنابيب حقول النفط والغاز تقريبًا هذه الأنابيب، لما تتميز به من أمان عالٍ ومتانة وكفاءة اقتصادية. ونظرًا لأن قطر هذه الأنابيب لا يتقيد عادةً بعرض الصفيحة، فإنه يُمكن تصنيعها من صفائح ذات مواصفات مختلفة.