المتطلبات الأساسية للأنابيب الفولاذية المفة الساخنة

تتطلب لحام أنابيب الفولاذ ذات الدول الساخنة الالتزام الصارم بإجراءات متخصصة لضمان النزاهة الهيكلية وطول العمر. تؤثر جودة المفاصل الملحومة بشكل كبير على الأداء الكلي لهذه المكونات الصناعية عالية القيمة ، وخاصة في التطبيقات الهامة مثل نقل النفط والغاز ، وأوعية الضغط ، والدعم الهيكلي. يحدد هذا الدليل الشامل المتطلبات الحرجة لتحقيق نتائج اللحام المثلى مع أنابيب الصلب.

متطلبات تحضير ما قبل الدخول

الإعداد السليم هو أساس عمليات اللحام الناجحة للأنابيب الصلب. قبل بدء أي لحام ، يجب اتباع عدة خطوات حاسمة:

تحضير السطح والتنظيف

يجب تنظيف أسطح الأنابيب المفة الساخنة تمامًا لإزالة جميع الملوثات التي قد تؤدي إلى تسوية سلامة اللحام. وهذا يشمل:

• التنظيف الميكانيكي باستخدام فرش الأسلاك أو المطاحن لإزالة الصدأ السطحي

• التنظيف الكيميائي للقضاء على الزيوت والشحوم

• إزالة مقياس الطاحونة من خلال عمليات الرمل أو التخليل

• القضاء على أي رطوبة يمكن أن تسبب تعويض الهيدروجين

التسخين البروتوكولات

يعد التسخين أمرًا ضروريًا للأنابيب ذات الجدران الأكثر سمكًا (عادةً فوق 19 مم) ولدرجات الصلب من السبائك التي تحتوي على محتوى أعلى للكربون. هذه العملية:

• يقلل من الصدمة الحرارية ويمنع التكسير البارد

• يقلل من معدل التبريد في المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ)

• يقلل من الضغوط المتبقية التي يمكن أن تؤدي إلى تشوه

• يتيح نشر الهيدروجين من منطقة اللحام

تتراوح درجات الحرارة المسبقة عادة من 100 درجة مئوية إلى 300 درجة مئوية ، اعتمادًا على مواصفات المواد وسمك الجدار. على سبيل المثال ، تتطلب مادة API 5L X65 عمومًا التسخين إلى 150 درجة مئوية لسماكة الجدار التي تتجاوز 25 مم.

اعتبارات التصميم المشترك

تصميم المفصل الصحيح أمر بالغ الأهمية لعمليات لحام الأنابيب. يجب أن يفسر التكوين:

• سماكة المواد ومواصفات الصف

• زوايا الأخدود المناسبة (عادة 60-75 درجة)

• أبعاد الوجه الجذر وقياسات فجوة الجذر

• إمكانية الوصول إلى معدات اللحام

اختيار عملية اللحام

يؤثر اختيار طريقة اللحام المناسبة بشكل مباشر على جودة ومتانة المفصل النهائي. العديد من العمليات مناسبة للأنابيب المفة الساخنة:

طرق اللحام الشائعة للأنابيب الصلب

• Smaw (لحام القوس المعدني المحمي) : متعدد الاستخدامات للتطبيقات الميدانية ولكنه يوفر معدلات ترسب أقل

• GTAW/TIG (لحام قوس التنغستن الغاز) : يوفر دقة لممرات الجذر والأنابيب ذات الجدران الرقيقة

• GMAW/MIG (اللحام القوس المعدني الغاز) : يوفر معدلات ترسب أعلى للمواد الأكثر سمكا

• FCAW (لحام القوس القوس) : مناسبة للتطبيقات الميدانية مع معدلات ترسب أعلى

• المنشار (لحام قوس مغمورة) : مثالي لتصنيع المتجر لأنابيب القطر الأكبر

معلمة اللحام تحسين

يجب التحكم في المعلمات الهامة بدقة وفقًا لمواصفات الأنابيب:

• amperage: يجب أن يتطابق مع سمك المواد ووضعها (عادة 80-250 أ ل SMAW)

• الجهد: يؤثر على طول القوس واختراقه (عادة 20-30 فولت ل GMAW)

• سرعة السفر: يؤثر على مدخلات الحرارة واللحام

• درجة حرارة Interpass: عادة ما يتم الحفاظ عليها بين 100-250 درجة مئوية

متطلبات المعالجة الحرارية بعد الحرب

غالبًا ما تكون المعالجة الحرارية بعد اللحام إلزاميًا ، خاصة بالنسبة للتطبيقات ذات الضغط العالي التي تتوافق مع معايير ASME أو API أو ISO:

إجراءات تخفيف التوتر

يؤدي المعالجة الحرارية بعد الحرب (PWHT) عدة وظائف مهمة:

• يقلل من الضغوط المتبقية التي يمكن أن تؤدي إلى تكسير تآكل الإجهاد

• الإغراءات التي يحتمل أن تكون الهياكل المجهرية الهشة في المنطقة المتأثرة بالحرارة

• يحسن ليونة وصدة المفصل الملحوم

• يعزز الاستقرار الأبعاد في خدمة درجات الحرارة العالية

بالنسبة لأنابيب الصلب الكربوني (مثل ASTM A106 GRADE B) ، تتراوح درجات حرارة تخفيف الإجهاد النموذجية من 550 درجة مئوية إلى 650 درجة مئوية مع أوقات عقد على أساس سمك المادة (حوالي ساعة واحدة لكل 25 مم).

اختيار الاستهلاك والتوافق

يجب مطابقة مواد اللحام بعناية مع خصائص المعادن الأساسية:

حشو المتطلبات المعدنية

تشمل معايير الاختيار:

• التركيب الكيميائي متوافق مع مادة الأنابيب الفولاذية

• قوة شد متساوية أو أكبر مقارنة بالمادة الأساسية

• خصائص التأثير المناسبة لدرجة حرارة الخدمة

• مطابقة مقاومة التآكل أو تجاوز المواد الأساسية (خاصة لتطبيقات الخدمة الحامضة لكل NACE MR0175)

تشمل معادن الحشو المشتركة لأنابيب الصلب الكربوني E7018 لـ SMAW و ER70S-6 لعمليات GMAW.

محامي اختيار الغاز

للعمليات التي تتطلب التدريع الخارجي للغاز:

• الأرجون: يوفر استقرار ARC ممتاز لـ GTAW

• مخاليط Argon/CO2 (عادة 75 ٪/25 ٪): معيار GMAW من الصلب الكربوني

• مخاليط الهيليوم/الأرجون: للتطبيقات المتخصصة التي تتطلب مدخلات حرارة أعلى

مراقبة الجودة والتفتيش

يضمن الاختبار الصارم تلبية المفاصل الملحومة معايير الصناعة:

طرق الفحص غير المدمرة

• الاختبار الشعاعي (RT) : مطلوب للمفاصل الحرجة لكل واجهة برمجة التطبيقات 1104 أو ASME B31.3

• اختبار الموجات فوق الصوتية (UT) : مفضل للأنابيب ذات الجدران الكثيفة

• فحص الجسيمات المغناطيسية (MPI) : للكشف عن الكراك السطحي

• اختبار اختراق السائل (PT) : لتحديد عيوب السطح في المواد غير المغناطيسية

متطلبات الاختبار الميكانيكية

يتضمن التحقق من سلامة المفصل عادة ما يلي:

• اختبار الشد لتأكيد القوة الكافية

• ينحني الاختبار للتحقق من ليونة

• اختبار التأثير للتطبيقات مع خدمة درجات الحرارة المنخفضة

• اختبار الصلابة لضمان بقاء القيم ضمن النطاقات المقبولة (عادة ما يكون أقل من 250 HV لأنابيب الصلب الكربوني في الخدمة الحامضة)

استراتيجيات التحكم في التشوه

يتطلب تقليل التشويه أثناء اللحام تخطيطًا دقيقًا:

• التسلسل الاستراتيجي لممرات اللحام (عادة باستخدام أنماط اللحام المتوازنة)

• تطبيق أدوات التثبيت والمحاذاة المناسبة

• تقنيات اللحام المتقطعة للتجمعات الكبيرة

• طرق لحام الخطوة الخلفية لتوزيع مدخلات الحرارة بشكل متساوٍ

اعتبارات خاصة لأنابيب سبيكة الصلب

تتطلب الأنابيب ذات السبائك العالية احتياطات إضافية:

• التحكم الصارم في سخونة ودرجات حرارة Interpass

• اختيار عمليات اللحام منخفضة الهيدروجين

• دورات أكثر دقة بعد المعالجة الحرارية بعد الولادة

• تعزيز الحماية ضد التلوث في الغلاف الجوي أثناء اللحام

• معادن حشو متخصصة تطابق التكوين الدقيق للمواد الأساسية

خاتمة

تتطلب أنابيب الفولاذ الساخنة التي تدحرجت عن الاهتمام الدقيق للإعداد واختيار العملية وتوافق المواد والعلاج بعد اليرداد. يضمن الالتزام بهذه المتطلبات المفاصل التي تحافظ على المزايا المتأصلة لبناء الأنابيب مع تقديم القوة المطلوبة ، ومقاومة التآكل ، وعمر الخدمة للتطبيقات الصناعية الحرجة. استشر دائمًا الرموز المعمول بها مثل API 1104 أو ASME B31.3 أو ISO 15614 عند تطوير إجراءات اللحام لتطبيقات خطوط أنابيب محددة.