ما الفرق بين الأنابيب الفولاذية ذات اللحام المستقيم والأنابيب الفولاذية الحلزونية؟

أولاً: عملية اللحام
فيما يتعلق بعملية اللحام، فإن طريقة اللحام هيأنبوب فولاذي حلزونيالأنابيب الفولاذية ذات اللحام المستقيم متشابهة، ولكنها تحتوي حتمًا على العديد من اللحامات على شكل حرف T، مما يزيد من احتمالية وجود عيوب في اللحام. كما أن بقايا اللحام عند هذه اللحامات تتعرض لإجهاد كبير، وغالبًا ما يكون معدن اللحام في حالة إجهاد ثلاثي الأبعاد، مما يزيد من احتمالية حدوث تشققات. أما الأنابيب الفولاذية الحلزونية، فتُلحم باستخدام صفائح فولاذية من نوع 16Mn. يُعدّ 16Mn معيارًا وطنيًا قديمًا، ويُصنّف حاليًا كفولاذ إنشائي منخفض السبائك وعالي القوة. يُطلق على النوع الحالي اسم Q345، ولكن فولاذ Q345 هو في الواقع فولاذ من الأنواع القديمة مثل 12MnV و14MnNb و18Nb و16MnRE و16Mn، وغيرها، وليس مجرد بديل لفولاذ 16Mn. كما يختلف فولاذ 16Mn عن فولاذ Q345 من حيث التركيب الكيميائي. والأهم من ذلك، يوجد فرق كبير في حجم مجموعة سماكة صفيحتي الفولاذ تبعًا لاختلاف مقاومة الخضوع، وهذا سيؤدي حتمًا إلى تغييرات في الإجهاد المسموح به للمواد ذات السماكات المحددة. لذلك، من غير المناسب تطبيق الإجهاد المسموح به لفولاذ 16Mn على فولاذ Q345 ببساطة. بدلًا من ذلك، ووفقًا للوائح عملية اللحام بالقوس المغمور الجديدة، يجب أن يكون لكل لحام نقطة بداية قوس ونقطة إخماد قوس، ولكن عند لحام أنبوب فولاذي ذي درزة مستقيمة بدرزة دائرية، لا يمكن تحقيق هذا الشرط، لذا قد تظهر عيوب لحام أكثر عند نقطة إخماد القوس.

ثانياً: تحت الضغط
يُعاد تحديد الإجهاد المسموح به بناءً على حجم مجموعة سُمك الفولاذ. نسبة العناصر المكونة الرئيسية لفولاذ Q345 هي نفسها في فولاذ 16Mn، مع اختلاف إضافة عناصر سبائكية ضئيلة من الفاناديوم والتيتانيوم والنيوبيوم. تُسهم هذه العناصر في تحسين بنية الحبيبات، وزيادة متانة الفولاذ، وبالتالي تحسين خواصه الميكانيكية الشاملة بشكل كبير. ولهذا السبب، يُمكن زيادة سُمك ألواح الفولاذ. لذا، من المتوقع أن تكون الخواص الميكانيكية الشاملة لفولاذ Q345 أفضل من فولاذ 16Mn، خاصةً وأن أداءه في درجات الحرارة المنخفضة غير متوفر في فولاذ 16Mn. الإجهاد المسموح به في فولاذ Q345 أعلى قليلاً من نظيره في فولاذ 16Mn. نسبة الكربون فيه أقل من أو تساوي 0.2%. يضمن هذا النوع من الفولاذ قوته الميكانيكية عند خروجه من المصنع، ولا يتطلب أي تعديلات على التركيبة. بمعنى آخر، عند تعريض أنبوب فولاذي لضغط داخلي وفقًا لمتطلبات التصميم، يتولد عادةً إجهادان رئيسيان على جدار الأنبوب، وهما الإجهاد القطري δ والإجهاد المحوري δ. الإجهاد الناتج δ عند اللحام، حيث α هي زاوية حلزونية لحام الأنبوب الفولاذي الحلزوني. تبلغ زاوية حلزونية لحام الأنبوب الفولاذي الحلزوني عادةً 100 درجة، لذا فإن الإجهاد الكلي عند اللحام الحلزوني هو الإجهاد الرئيسي للأنبوب الفولاذي ذي اللحام المستقيم. تحت نفس ضغط التشغيل، يمكن تقليل سمك جدار الأنبوب الملحوم حلزونيًا بنفس قطر الأنبوب مقارنةً بالأنبوب الفولاذي ذي اللحام المستقيم. يتم تحديد القوة الميكانيكية مباشرةً دون معالجة حرارية. يشير الرمز Q345 إلى أن مقاومة الخضوع للمادة يمكن أن تصل إلى 345 ميجا باسكال.