مزايا استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ في مشاريع التنمية تحت سطح البحر

مع التوسع المستمر في استكشاف واستغلال موارد النفط والغاز تحت الماء، زاد الطلب على خطوط الأنابيب تحت الماء عامًا بعد عام. نظرًا لتعقيد وقسوة البيئة تحت الماء، فإن متطلبات الجودة لخطوط الأنابيب صارمة للغاية، وخاصة قوة وصلابة وقابلية اللحام ومقاومة التآكل لخطوط الأنابيب. تتميز تقنية تصنيع أنابيب اللحام المقاوم (أنابيب الصلب ERW) بمزايا الدقة العالية في الأبعاد وسمك الجدار الموحد والقدرة القوية على مقاومة الانهيار بسبب طريقة تشكيلها وعملية اللحام، لذلك فهي تحتل مكانة مهمة في تصنيع خطوط الأنابيب تحت الماء. ستركز هذه المقالة على مزايا تطبيق تقنية أنابيب الصلب ERW في خطوط الأنابيب تحت الماء.

تقنية أنابيب الصلب ERW ومزاياها

أثناء عملية تصنيع أنابيب الصلب ERW، يتم صهر حافة الشريط الفولاذي بواسطة حرارة المقاومة، ثم يتم تشكيل اللحام تحت تأثير بكرة البثق. تحدد هذه العملية أن خط أنابيب الفولاذ ERW يتمتع بمزايا كبيرة في الجوانب التالية:

دقة أبعاد عالية: يمكن التحكم بدقة في قطر وسمك جدار أنبوب الفولاذ ERW، وهو أمر مهم بشكل خاص لخطوط الأنابيب البحرية التي تتطلب دقة عالية وتناسقًا.

سمك جدار موحد: لا يعمل سمك الجدار الموحد على تحسين قوة واستقرار خط الأنابيب فحسب، بل يجعل خط الأنابيب أيضًا أكثر متانة تحت الضغط العالي.

قدرة قوية على مقاومة الانهيار: نظرًا لأن الفولاذ يتعرض لضغط متساوٍ أثناء عملية تصنيع خط أنابيب الفولاذ ERW، فإن قدرته على مقاومة الانهيار أعلى بكثير من قدرة خطوط الأنابيب الملحومة التقليدية. إن صلابة تأثير أنبوب الفولاذ ERW أعلى من صلابة أنبوب الفولاذ الملحوم.

تحديات خطوط الأنابيب البحرية المصنوعة من أنابيب الصلب المقاومة للتآكل

مع تطور موارد قاع البحر الأعمق، يتزايد الطلب على خطوط الأنابيب البحرية المقاومة للتآكل ذات السماكة السميكة (سمك الجدار ≥ 20 مم)، ولكن هناك العديد من التحديات في عملية اللحام. أولاً، يؤثر حجم زاوية الفتح بشكل مباشر على جودة اللحام. تساعد زاوية الفتح الأكبر في الحصول على لحام مستقر، ولكنها تزيد أيضًا بشكل كبير من متطلبات قوة اللحام. ثانيًا، يعد ضبط كمية البثق أمرًا بالغ الأهمية لنقاء وقوة اللحام. تساعد كمية البثق المناسبة في الضغط على الشوائب في اللحام وتحسين جودته. ومع ذلك، يتم توليد الشوائب حتمًا أثناء عملية اللحام، مما يقلل من أداء اللحام في التأثير وبالتالي يؤثر على الجودة العامة لخط الأنابيب.

تحسين عملية اللحام لتحسين جودة اللحام

من أجل التغلب على التحديات في عملية لحام أنابيب الصلب ERW ذات القياس السميك وخطوط الأنابيب البحرية وتحسين جودة وأداء اللحامات، اقترحت الأبحاث والممارسات ذات الصلة سلسلة من تدابير التحسين. يمكن أن يمنع استخدام جهاز حماية الأرجون بشكل فعال أكسدة المعدن في منطقة اللحام وتحسين جودة اللحام. يتم توزيع غاز الأرجون بالتساوي فوق منطقة اللحام من خلال أنبوب الغاز لتشكيل جو واقٍ. من خلال تحسين تصميم تركيبة اللوحة، مثل استخدام الفولاذ منخفض الكربون ومنخفض المنجنيز ومنخفض الكبريت ومنخفض الفوسفور، وإضافة عناصر السبائك الدقيقة مثل النيوبيوم والموليبدينوم، يمكن تحسين أداء اللحام بشكل كبير. على وجه التحديد، يمكن التحكم في محتوى الكربون والمنجنيز ضمن نطاق معقول للحفاظ على صلابة وقوة المادة؛ تقليل محتوى الكبريت والفوسفور قدر الإمكان لتقليل التأثير السلبي على أداء الفولاذ؛ إضافة النيوبيوم والتيتانيوم بكميات مناسبة للاستفادة من تأثيرهما في تقوية المحلول الصلب وتقوية الحبيبات الدقيقة، ولكن يجب التحكم في محتواهما بشكل صارم لضمان قابلية اللحام؛ ويجب التحكم في الموليبدينوم ضمن نطاق معقول لتحسين قابلية التصلب وقوة المادة مع تجنب ارتفاع التكلفة وانخفاض أداء اللحام.

تحسين تدفق عملية الإنتاج

عند تصنيع أنابيب الصلب ERW ذات القياس السميك وأنابيب اللحام تحت الماء، فإن تحسين تدفق عملية الإنتاج أمر بالغ الأهمية. فيما يلي الخطوات الرئيسية ونقاط التحسين الخاصة بها:

فحص المواد الخام: يتم اختبار تكوين وأداء الملفات المدرفلة على الساخن لضمان أن جودة المواد الخام تلبي المتطلبات.

اللحام الطرفي للملف المفتوح: يتم لحام ذيل الملف السابق برأس الملف التالي عن طريق اللحام القوسي المغمور، وإرساله إلى نظام تخزين الحلقة لضمان استمرارية التغذية.

حافة الطحن: قبل دخول الشريط الفولاذي إلى عملية التشكيل، يتم طحنه إلى العرض المحدد بواسطة آلة الطحن لتلبية متطلبات عملية التشكيل واللحام عالية الجودة.

تشكيل الأنابيب الفولاذية: يتم ثني الشريط الفولاذي باستمرار في أنبوب فولاذي دائري بواسطة سلسلة من الأسطوانات.

لحام الأنابيب الفولاذية: يتم استخدام لحام المقاومة المستقيمة عالي التردد في اللحام، ويتم إدخال جهاز حماية الأرجون في منطقة اللحام لتحسين جودة اللحام.

المعالجة الحرارية للحام: يتم تحسين البنية الدقيقة للحام ومنطقة التأثر بالحرارة من خلال المعالجة الحرارية متوسطة التردد لضمان أن اللحام يتمتع بقوة عالية وصلابة عالية.

تبريد اللحام بالهواء والتبريد بالماء: يتم تبريد اللحام بعد المعالجة الحرارية بالهواء والتبريد بالماء للتحكم في درجة الحرارة والأبعاد الهندسية للحام.

تحديد حجم الأنابيب الفولاذية: يتم التحكم في قطر وبيضاوية الأنبوب الفولاذي بواسطة رف تحديد الحجم لضمان استيفائه لمتطلبات التصميم.

اكتشاف عيوب الأنابيب الفولاذية: يتم اختبار اللحام ونطاق 50 مم أعلاه وأسفله لضمان خلو اللحام من العيوب.

من خلال تدابير التحسين المذكورة أعلاه، تم تحسين جودة اللحام وأداء التأثير لأنابيب الصلب ERW ذات القياس السميك الملحومة بخط الأنابيب تحت الماء بشكل كبير. تظهر النتائج التجريبية أن طاقة تأثير لحام خط الأنابيب البحرية من أنابيب الصلب ERW بعد العملية المحسنة يمكن أن تصل إلى أكثر من 300J، وهو أعلى بكثير من 50J للعملية التقليدية، وبالتالي تحسين سلامة الخدمة وموثوقية خط الأنابيب البحري بشكل كبير.

الخلاصة

تتمتع تقنية أنابيب الصلب ERW بمزايا كبيرة في تصنيع خطوط الأنابيب البحرية. من خلال تحسين تصميم تكوين اللوحة، وإدخال أجهزة حماية الأرجون، والتحكم في معلمات اللحام وتحسين عملية المعالجة الحرارية للحام، يمكن تحسين جودة اللحام وأداء التأثير لخطوط الأنابيب البحرية ذات القياس السميك من أنابيب الصلب ERW بشكل كبير. مع التحسين المستمر لهذه التقنيات، ستلعب خطوط الأنابيب ERW دورًا أكثر أهمية في التطوير المستقبلي لموارد النفط والغاز البحرية.