أنواع وأسباب تشققات التبريد في الأنابيب الفولاذية غير الملحومة

1. تشققات التبريد الناتجة عن عيوب السطح
عندما تقوم وحدة معينة بتشكيل أنابيب هيكلية من سبيكة 26CrMo4s، غالبًا ما تظهر شقوق تبريد صغيرة على الجدار الداخلي. تُظهر صور المجهرية المصقولة وجود العديد من العيوب السطحية، مثل الحفر والالتواءات، بعمق لا يتجاوز 0.2 مم على الجدار الداخلي للأنبوب. تُنتج هذه الأجزاء المعيبة تركيزًا للإجهاد تحت تأثير إجهاد التبريد، مما يُسبب تشققات التبريد. تحدث تشققات التبريد الناتجة عن عيوب السطح في الغالب في أنابيب الصلب ذات الأقطار الصغيرة والجدران الرقيقة. فمن جهة، يكون استطالة الدرفلة لأنابيب الصلب ذات الأقطار الصغيرة كبيرة، وتكون العيوب الأصلية، مثل الحفر والخدوش، عرضة للظهور على السطحين الداخلي والخارجي للأنبوب. ومن جهة أخرى، أثناء عملية التبريد السريع لأنابيب الصلب ذات الجدران الرقيقة، يتولد إجهاد شد سطحي عند موضع العيب. ويكون تأثير تركيز الإجهاد أكثر وضوحًا، مما يجعل تشققات التبريد الناتجة عن العيوب أكثر عرضة للظهور.

2. تشققات التبريد من نوع تشقق الإجهاد
يُعدّ التصدع الإجهادي نوعًا شائعًا من تشققات التبريد السريع. وهو عيبٌ متصدعٌ ينتج عن تجاوز إجهاد الشد السطحي لقوة المادة أثناء عملية التبريد السريع. يكون سطح جسم الأنبوب المصاب بتشققات التبريد السريع الناتجة عن التصدع الإجهادي أملسًا ومستويًا، خاليًا من العيوب الأصلية، كما أن بنيته المجهرية متجانسة ودقيقة. تنشأ هذه التشققات نتيجةً لإجهاد الشد السطحي المفرط؛ وتكون هذه التشققات عمودية تمامًا على سطح جسم الأنبوب، كما أن امتدادها في اتجاه سُمك الجدار يُشير إلى أن هذا النوع من التشققات ناتجٌ بالكامل عن إجهاد الشد السطحي المفرط.

3. تشققات التبريد من نوع الكربنة السطحية
عند استخدام فولاذ متوسط ​​الكربون من الكروم والموليبدينوم ذي نسبة كربون تبلغ حوالي 0.30% لإنتاج أنابيب فولاذية غير ملحومة، غالبًا ما تظهر شقوق التبريد موضعيًا على السطح الخارجي للأنبوب. تُظهر نتائج التحليل المجهري أن البنية المحيطة بشق التبريد تحتوي على طبقة كربنة، ويتراوح عمق طبقة الكربنة بين 0.5 و2.0 مم. يعود سبب تكوّن هذه الشقوق إلى وجود كربنة موضعية على السطح الخارجي للأنبوب، مما يؤدي إلى إجهاد مفرط في الجزء المكربن ​​أثناء عملية التبريد، وبالتالي تكوّن شقوق التبريد. وفقًا لعملية إنتاج الأنابيب الفولاذية غير الملحومة، يُعتقد أن العملية التي قد تُسبب زيادة نسبة الكربون على سطح الأنبوب الفولاذي هي: التصاق خبث صناعة الصلب عالي الكربون الواقي بسطح الأنبوب الخام وتغلغله في المادة الأساسية أثناء عملية التسخين بدرجة حرارة عالية في الفرن الحلقي، مما يؤدي إلى تمركز الكربون على سطح الأنبوب الشعري بعد اكتمال عملية الدرفلة. عملية الكربنة: قبل دخول أنبوب الصلب إلى فرن المعالجة الحرارية، تلتصق به مواد غريبة غنية بالكربون، مثل بقع الزيت ونشارة الخشب. بعد المعالجة الحرارية بدرجة حرارة عالية، يصبح محتوى الكربون على السطح أعلى من محتواه في المادة الأساسية.

4. إخماد الشقوق في أنواع الفولاذ الحساسة للتشقق
تتميز بعض أنابيب الصلب غير الملحومة عالية الجودة بمحتوى عالٍ من عناصر السبائك وقوة عالية لجسم الأنبوب، مما يؤدي إلى ارتفاع معامل شدة مجال الإجهاد. وهي من أنواع الصلب الحساسة للتشقق. تتوسع العيوب المجهرية على سطح الأنبوب أو داخله بسهولة تحت تأثير الإجهاد، مما يؤدي إلى تشكل الشقوق. يوضح الشكل المورفولوجي لبنية تشقق التبريد السطحي في أنبوب هيكلي مصنوع من سبيكة الصلب S135. إن احتمالية حدوث تشققات التبريد في هذا النوع من أنابيب الصلب غير الملحومة أعلى بكثير من أنواع الصلب الأخرى. ونظرًا لاحتواء هذا النوع من الصلب على نسبة أعلى من عناصر الكروم والموليبدينوم، فإن قوة الأنبوب أعلى، لكن بنيته المجهرية ضعيفة في تنسيق التشوه اللدن، وقدرته على تخزين التشوه ضعيفة أيضًا. ولا يمكن أن يحدث التحرر إلا من خلال تشكل تشققات سطحية جديدة، مما يجعله أنبوبًا عالي الخطورة لتشققات التبريد.