أنابيب غلايات الضغط العالي غير الملحومة
في ظل النمو الاقتصادي السريع الذي تشهده بلادي، شهدت صناعة الطاقة الكهربائية، باعتبارها صناعة أساسية، تطورًا متسارعًا. فالكهرباء ليست مصدرًا للطاقة للإنتاج الصناعي فحسب، بل هي أيضًا ضمانة حيوية للحياة اليومية للناس. ومع تزايد الطلب على الطاقة وانتشار بناء محطات الطاقة الحرارية، ازداد الطلب على أنابيب غلايات الضغط العالي بشكل مطرد. وبصفتها مكونًا رئيسيًا في غلايات محطات الطاقة، تلعب أنابيب غلايات الضغط العالي غير الملحومة دورًا لا غنى عنه في تصنيع معدات الطاقة.
ما هي أنابيب غلايات الضغط العالي؟
أنابيب غلايات الضغط العالي هي نوع من الأنابيب الفولاذية غير الملحومة المصممة لتحمل الظروف القاسية من درجات حرارة وضغط عاليين وبيئات تآكل. وتُستخدم بشكل رئيسي في محطات الطاقة والصناعات الكيميائية ومعدات الطاقة لتصنيع مكونات الغلايات مثل المسخنات الفائقة، وأجهزة إعادة التسخين، وأنابيب الجدار المائي. مصنوعة من الفولاذ الكربوني عالي الجودة، أو الفولاذ السبائكي، أو الفولاذ المقاوم للصدأ المقاوم للحرارة، وتخضع هذه الأنابيب لمعالجة حرارية واختبارات صارمة لضمان المتانة ومقاومة الأكسدة والاستقرار الهيكلي أثناء التشغيل طويل الأمد.
1. مفهوم وخصائص أنابيب الغلايات عالية الضغط غير الملحومة
أنابيب الغلايات عالية الضغط غير الملحومة هي أنابيب فولاذية ملحومة مخصصة لأغراض خاصة، تُستخدم بشكل أساسي في تصنيع غلايات توليد الطاقة الحرارية عالية الضغط، وفائقة الضغط، وحتى دون الحرجة وفوق الحرجة. بالمقارنة مع أنابيب الفولاذ غير الملحومة العادية، تكمن أهم ميزة لها في قدرتها على تحمل ظروف التشغيل المعقدة، مثل درجات الحرارة العالية والضغوط العالية، والوسائط المسببة للتآكل لفترات طويلة. وبالتالي، تُفرض متطلبات صارمة للغاية على مادتها وأدائها وعمليات إنتاجها.
يتميز هذا النوع من الأنابيب الفولاذية بالخصائص الأساسية التالية:
قدرة تحمل ضغط عالي في درجات حرارة عالية: قادرة على التشغيل طويل الأمد في درجات حرارة تتراوح بين 400 و700 درجة مئوية.
مقاومة ممتازة للأكسدة والتآكل: مقاومة للأكسدة والتآكل في بيئات غازات المداخن والبخار عالية الحرارة.
ثبات جيد للبنية المجهرية: بعد المعالجة الحرارية الصارمة، يبقى حجم الحبيبات والبنية المجهرية ثابتين، مما يقلل من الهشاشة وتدهور الأداء أثناء الاستخدام طويل الأمد.
القوة والمتانة: لا يقتصر الأمر على امتلاك الأنبوب قوة كافية على المدى الطويل فحسب، بل يجب أيضًا ضمان مقاومة الصدمات والتعب.
2. متطلبات الإنتاج والاختبار لأنابيب الغلايات عالية الضغط غير الملحومة
تشبه عملية إنتاج أنابيب الغلايات عالية الضغط غير الملحومة عملية إنتاج أنابيب الفولاذ غير الملحومة العادية، ولكن مع متطلبات أكثر صرامة في اختيار خامات الأنابيب، والتشكيل، والمعالجة الحرارية، والفحص.
متطلبات المواد الخام: يُستخدم الفولاذ الهيكلي الكربوني عالي الجودة، أو الفولاذ الهيكلي السبائكي، أو الفولاذ المقاوم للصدأ المقاوم للحرارة كمادة خام للأنابيب لضمان نقاء عالٍ وتجانس في البنية المجهرية.
عملية الإنتاج: تشمل هذه العملية الثقب، والدرفلة الساخنة، والسحب على البارد، أو المعالجة الحرارية، مع رقابة صارمة على البنية المجهرية والخصائص. متطلبات الاختبار: يجب أن يخضع كل أنبوب فولاذي جاهز لاختبارات هيدروستاتيكية، واختبارات تمدد، واختبارات تسطيح لضمان عدم تسربه أو تمزقه في ظروف الضغط العالي.
شروط التسليم: تُسلّم الأنابيب الفولاذية عادةً في حالة معالجة حرارياً. تشمل المعالجات الشائعة التطبيع، والتطبيع الحراري، أو التبريد والتطبيع الحراري.
التحكم في البنية الدقيقة: يجب اختبار البنية الدقيقة، وحجم الحبيبات، والطبقة منزوعة الكربون للأنبوب النهائي لضمان توافق أدائه مع المعايير الوطنية.
3. درجات ومعايير الفولاذ الشائعة لأنابيب الغلايات عالية الضغط غير الملحومة
تُصنع أنابيب الغلايات عالية الضغط غير الملحومة من الفولاذ الكربوني، والفولاذ السبائكي، والفولاذ المقاوم للصدأ. وتتناسب درجات الفولاذ المختلفة مع ظروف التشغيل المختلفة:
تُعدّ أنواع الفولاذ الهيكلي الكربوني، مثل 20G و20MnG و25MnG، مناسبة للغلايات متوسطة ومنخفضة الضغط.
الفولاذ الهيكلي المصنوع من سبائك مثل 15MoG، و12CrMoG، و15CrMoG، و12Cr2MoG، و12Cr1MoVG، و12Cr3MoVSiTiB مناسب للغلايات عالية الحرارة والضغط.
الفولاذ المقاوم للصدأ المقاوم للحرارة مثل 1Cr18Ni9 و1Cr18Ni11Nb مناسب للبيئات شديدة الحرارة.
المعيار الأساسي المطبق هو GB5310-1995 "أنابيب فولاذية غير ملحومة للغلايات عالية الضغط". تتراوح المواصفات بين القطر الخارجي من 16 إلى 824 مم، وسمك الجدار من 2 إلى 65 مم.
صيغة حساب الوزن هي:
حيث: D هو القطر الخارجي وS هو سُمك الجدار.
4. مجالات استخدام أنابيب الغلايات عالية الضغط غير الملحومة
تُستخدم أنابيب الغلايات عالية الضغط غير الملحومة بشكل رئيسي في قطاع تصنيع معدات الطاقة، وتشمل تطبيقاتها النموذجية:
محطات الطاقة الحرارية: تُستخدم في تصنيع أنابيب التسخين الفائق، وأنابيب إعادة التسخين، وأنابيب الجدار المائي، وأنابيب المُقتصد للغلايات عالية الضغط وفائقة الضغط.
المعدات الكيميائية: تُستخدم في أوعية الضغط ومعدات تبادل الحرارة عالية الحرارة لنقل البخار عالي الحرارة والضغط العالي والوسائط المسببة للتآكل.
صناعة البتروكيماويات: مناسبة لمعدات التشغيل الخاصة مثل وحدات تكسير الزيت والمفاعلات عالية الحرارة.
التعدين والآلات: تُستخدم كمكونات رئيسية في أنابيب الضغط عالية الحرارة والمعدات الحرارية.