ما الفرق بين أنابيب الصلب ذات اللحام المستقيم وأنابيب الصلب الحلزونية؟

أولاً: عملية اللحام
فيما يتعلق بعملية اللحام، فإن طرق اللحام لـأنابيب فولاذية حلزونيةوأنابيب الصلب ذات اللحام المستقيم متشابهة، ولكن أنابيب الصلب ذات اللحام المستقيم ستحتوي حتماً على العديد من اللحامات على شكل حرف T، لذلك تزداد احتمالية وجود عيوب في اللحام بشكل كبير، كما أن بقايا اللحام عند اللحامات على شكل حرف T تكون تحت ضغط كبير، وغالباً ما يكون معدن اللحام في حالة إجهاد ثلاثي الأبعاد، مما يزيد من احتمالية حدوث تشققات.

تُلحم الأنابيب الفولاذية الحلزونية من صفائح فولاذية من نوع 16Mn. يُعدّ 16Mn علامة تجارية وطنية قديمة، ويُصنّف حاليًا كفولاذ إنشائي منخفض السبائك وعالي المقاومة. تُعرف العلامة التجارية الحالية باسم Q345، ولكن فولاذ Q345 هو في الأصل علامة تجارية قديمة لأنواع أخرى من الفولاذ مثل 12MnV و14MnNb و18Nb، بالإضافة إلى 16MnRE و16Mn، بدلاً من استبدال فولاذ 16Mn فقط. يختلف فولاذ 16Mn عن فولاذ Q345 من حيث التركيب الكيميائي. والأهم من ذلك، وجود اختلافات كبيرة في أحجام مجموعات السماكة لكلا النوعين من الفولاذ، وذلك تبعًا لاختلاف مقاومة الخضوع، مما يؤدي حتمًا إلى تغييرات في الإجهاد المسموح به للمواد ذات السماكات المحددة. لذلك، من غير المناسب تطبيق الإجهاد المسموح به لفولاذ 16Mn على فولاذ Q345 مباشرةً. بدلاً من ذلك، ووفقاً للوائح الجديدة لعملية اللحام بالقوس المغمور لأنابيب الصلب، يجب أن تحتوي كل عملية لحام على نقطة بدء قوس كهربائي ونقطة إخماد له. ومع ذلك، لا يمكن لكل أنبوب صلب ذي درزة مستقيمة أن يفي بهذا الشرط عند لحام الدرزة المحيطية، لذا قد تظهر عيوب لحام أكثر عند نقطة إخماد القوس.

ثانياً: تحت الضغط
يُعاد تحديد الإجهاد المسموح به بناءً على حجم مجموعة سُمك المادة. نسبة العناصر المكونة الرئيسية لصلب Q345 هي نفسها نسبة العناصر المكونة لصلب 16Mn. ويكمن الاختلاف في إضافة عناصر سبائكية ضئيلة من الفاناديوم والتيتانيوم والنيوبيوم. تُسهم هذه العناصر في تحسين بنية الحبيبات، وزيادة متانة الصلب، وتعزيز خواصه الميكانيكية الشاملة بشكل كبير. ولهذا السبب تحديدًا، يُمكن زيادة سُمك ألواح الصلب. لذا، من المتوقع أن تكون الخواص الميكانيكية الشاملة لصلب Q345 أفضل من فولاذ 16Mn، لا سيما خواصه في درجات الحرارة المنخفضة، والتي يفتقر إليها فولاذ 16Mn. الإجهاد المسموح به في صلب Q345 أعلى قليلًا من نظيره في فولاذ 16Mn. نسبة الكربون فيه أقل من أو تساوي 0.2%. يُضمن لهذا النوع من الصلب قوة ميكانيكية عالية عند خروجه من المصنع دون أي متطلبات خاصة بتركيب السبيكة. بمعنى آخر، عندما يتعرض أنبوب فولاذي، وفقًا لمتطلبات التصميم، لضغط داخلي، يتولد عادةً إجهادان رئيسيان على جدار الأنبوب، وهما الإجهاد القطري δ والإجهاد المحوري δ. الإجهاد الناتج δ عند اللحام هو، حيث α هي زاوية حلزونية لحام الأنبوب الفولاذي الحلزوني. عادةً ما تكون زاوية حلزونية لحام الأنبوب الفولاذي الحلزوني بالدرجات، لذا فإن الإجهاد الناتج عند اللحام الحلزوني هو الإجهاد الرئيسي لأنبوب الفولاذ ذي اللحام المستقيم. تحت نفس ضغط التشغيل، يمكن تقليل سمك جدار الأنابيب الملحومة حلزونيًا ذات القطر نفسه مقارنةً بأنابيب الفولاذ ذات اللحام المستقيم.

يتم تحديد القوة الميكانيكية مباشرةً دون معالجة حرارية. يشير الرمز Q345 إلى أن مقاومة الخضوع لهذه المادة يمكن أن تصل إلى 345 ميجا باسكال.