كيفية التخلص من التصلب الناتج عن العمل في أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ 316؟

كيف يمكن التخلص من تصلب العمل في أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ 316؟

بعد المعالجة الباردة لأنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ 316، ونتيجةً لتسطيح واستطالة حبيباتها، وتشوه الشبكة البلورية وتشوهها، تنخفض لدونة المعدن وتزداد قوته وصلابته. تُسمى هذه الظاهرة بالتصلب العملي.

يُحسّن التصلب بالعمل مقاومة التشوه، ولكنه يُصعّب أيضًا المعالجة المستمرة لأنابيب منتجات الفولاذ المقاوم للصدأ، نظرًا لزيادة صلابتها ومتانتها، بينما تتناقص لدونتها ومتانتها. ومن بين أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ، تُعدّ ظاهرة التصلب بالعمل في الفولاذين الأوستنيتي والفريتي الأبرز.

على سبيل المثال، تصل قوة الشد لأنبوب الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي بعد التصلب إلى 1470 ~ 1960 ميجا باسكال، ومع زيادة قوة الشد، يرتفع حد الخضوع؛ ولا يتجاوز حد خضوع الأوستينيت في الحالة المُلدّنة قوة الشد التي تتراوح بين 30% و45%، ويصل بعد التصلب بالعمل إلى 85% إلى 95%. يمكن أن يصل عمق الطبقة المُصلّبة بالعمل إلى ثلث عمق القطع أو أكثر؛ وتكون صلابتها أعلى من صلابتها الأصلية بمقدار 1.4 إلى 2.2 مرة.

لأن أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ 316 تتمتع بمرونة عالية، فإن خصائصها تتشوه أثناء التشوه البلاستيكي، ويكون معامل التقوية كبيرًا جدًا؛ والأوستينيت غير مستقر بما يكفي. تحت تأثير إجهاد القطع، يتحول جزء من الأوستينيت إلى مارتنسيت؛ مقترنًا بالشوائب المركبة. تحت تأثير حرارة القطع، يسهل تحلله وتشتته، مما يؤدي إلى تكوين طبقة صلبة أثناء القطع. تؤثر ظاهرة التصلب الناتج عن العملية السابقة بشكل خطير على سير العمليات اللاحقة بسلاسة.

لذلك، لتجنب التصلب الناتج عن العملية في أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ الملحومة، يجب إجراء معالجة حرارية خاصة أثناء المعالجة، ولا يمكن مواصلة المعالجة اللاحقة إلا بعد إعادة التبلور والتليين. بعد إعادة التبلور، يتغير شكل حبيبات البلورة فقط، لكن نوع الشبكة لا يتغير ويبقى كما هو.

تتكون النوى المُعاد تبلورها عادةً عند حدود الحبيبات أو مناطق الانزلاق للحبيبات المشوهة وفي الأماكن ذات التشوه الشبكي الشديد. بعد تشكل النوى، تعتمد على انتشار وحركة الذرات للنمو بالقرب منها حتى تنمو كل نواة بلورية، حتى تتلامس مع بعضها البعض لتشكل حبيبات جديدة متساوية المحاور. من خلال إعادة التبلور، يتغير التركيب المجهري لأنبوب الفولاذ المقاوم للصدأ 316 تمامًا، مما يؤدي إلى انخفاض كبير في قوته وصلابته، مع تحسين كبير في اللدونة والمتانة، والتخلص من ظاهرة التصلب الناتج عن العمل، واستعادة جميع الخصائص الميكانيكية والفيزيائية للمعدن المشوه إلى حالته الباردة قبل التحول.

لماذا يُعد أنبوب الفولاذ المقاوم للصدأ 316 أكثر مقاومة لدرجات الحرارة العالية؟

يتراوح نطاق درجات الحرارة العالية للفولاذ المقاوم للصدأ 316 بين 1200 و1300 درجة تقريبًا. يعود السبب في قدرة الفولاذ المقاوم للصدأ 316 على تحمل درجات الحرارة العالية إلى أن إضافة عنصر الموليبدينوم إليه تزيد بشكل كبير من مقاومته للتآكل ومتانته في درجات الحرارة العالية.

مقارنة الفولاذ المقاوم للصدأ 316 بأنواع أخرى من الفولاذ:

صلابة ممتازة في العمل (غير مغناطيسية)؛ قوة تحمل ممتازة في درجات الحرارة العالية؛ غير مغناطيسي في الحالة الصلبة؛ تتميز المنتجات المدرفلة على البارد بلمعان جيد ومظهر جميل؛ ومقارنةً بالفولاذ المقاوم للصدأ 304، يكون سعره أعلى. يُعد الفولاذ المقاوم للصدأ 316 أفضل في ظروف الاستخدام التي تتطلب مقاومة عالية لتآكل أيونات الكلوريد ومقاومة الحرارة. ولأن الفولاذ المقاوم للصدأ 316L يحتوي على عنصر الموليبدينوم (Mo)، فإن الكربيدات المتكونة منه تتميز بثبات عالٍ، مما يمنع نمو حبيبات الأوستينيت عند التسخين ويقلل من حساسية الفولاذ لارتفاع درجة الحرارة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لعنصر الموليبدينوم أن يجعل طبقة التخميل أكثر كثافة وقوة، مما يُحسّن بشكل فعال مقاومة الفولاذ المقاوم للصدأ للتآكل لأيونات الكلوريد (Cl-). يُستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ 316 في: معدات معالجة مياه البحر، والمواد الكيميائية، والأصباغ، وصناعة الورق، وحمض الأكساليك، والأسمدة، وغيرها من معدات الإنتاج؛ والتصوير الفوتوغرافي، وصناعة الأغذية، ومرافق المناطق الساحلية، والحبال، وقضبان CD، والمسامير، والصواميل. كيف يمكن الكشف عن لحامات أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ 316؟

الفحص بالأشعة السينية.

يُمكّن هذا الفحص من المرور عبر المواد التي لا يخترقها الضوء، والتحقق من وجود مسام في رأس اللحام، أو لحام غير مستقر، أو شقوق، أو شوائب خبث، أو ثقوب انكماش، أو غيرها من الظواهر؛ كما يُمكّنه من الكشف عن موضع وحجم العيب، بالإضافة إلى الكشف عن العيوب الموجودة فيه. ومع ذلك، يصعب عادةً اكتشاف العيوب في خطوط الأنابيب. توجد بعض الشقوق الصغيرة في اللحامات، ولا يُمكن الكشف عن عوامل مثل عمق العيوب.

التصوير بالموجات فوق الصوتية.

باستخدام مبدأ الكشف بالموجات فوق الصوتية، سينعكس الضوء عند مواجهة واجهة مُحددة. يُمكن لهذا النظام الكشف عن المواد الخام وأنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ 316، كما يُمكنه اكتشاف المشاكل أثناء عملية اللحام. يُمكنه تحديد موقع المشكلة وحجمها. يتميز الجهاز بنفاذية عالية للغاية، ويمكنه اختراق حتى سمك 10 سم. ومع ذلك، لا يمكن الكشف عن المشاكل الموجودة في لحامات المواد الخشنة. إضافةً إلى ذلك، يؤثر موقع وشكل العيوب بشكل كبير على نتائج الكشف.

فحص الجسيمات المغناطيسية.

المبدأ الأساسي هو أنه بعد مغنطة أنبوب الفولاذ المقاوم للصدأ، وفي حال وجود أي مشاكل داخلية، سيتغير توزيع القوة المغناطيسية إلى حد ما. تكشف هذه الطريقة بشكل رئيسي عن المشاكل المتعلقة بالفتحات السطحية أو بالقرب من الأسطح في المواد المغناطيسية. إلا أنها غالبًا ما تواجه صعوبة في الكشف عن أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ المعقدة نسبيًا.

اختبار الاختراق.

يستخدم هذا الاختبار ظاهرة الشعيرات الدموية للسماح للمادة المخترقة بدخول العيوب، ثم يُنظف أنبوب الفولاذ المقاوم للصدأ 316 لإزالة المادة المخترقة الزائدة. يُستخدم المُظهِر لامتصاص الماء وامتصاص المادة المخترقة في العيوب، مما يُؤدي إلى اكتشاف بعض المشاكل البسيطة مع مرور الوقت.

بالنسبة لأنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ 316، تستخدم جميع طرق الفحص بالأشعة السينية والموجات فوق الصوتية والجسيمات المغناطيسية والنفاذية وطرق الفحص الأخرى أساليب اختبار غير إتلافية. يهدف فحص جودة هذا الرابط إلى الكشف عن أي عيوب في أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ لضمان تشغيلها بشكل طبيعي وآمن. تعتمد دقة نتائج الفحص النهائية بشكل كامل على مدى معقولية واكتمال العمليات المختلفة أثناء عملية الفحص. عند شراء أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ 316، يجب الانتباه بشكل خاص إلى نظام إدارة فحص الجودة لدى التاجر، والذي يُحدد بشكل مباشر جودة أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ الملحومة.