أنابيب الصلب عالية الكربون

أنابيب من الفولاذ الكربوني، المعروف أيضا باسم أنابيب CS ، مصنوعة من سبائك الصلب أو قضبان مستديرة صلبة. لديهم قوة عالية وتستخدم على نطاق واسع في مختلف الصناعات. يمكن لأنابيب الصلب الكربوني أن تتحمل درجات الحرارة العالية والضغوط ، مما يجعلها مناسبة للغاية لنقل الغازات أو السوائل. مع زيادة محتوى الكربون داخل الأنابيب الفولاذية ، سيخضع أداؤها أيضًا لتغييرات كبيرة. وفقًا للاختلاف في محتوى الكربون ، يمكن تصنيف أنابيب الفولاذ الكربوني إلى أنابيب فولاذية منخفضة الكربون وأنابيب فولاذية متوسطة الكربون وأنابيب فولاذية عالية الكربون.

ما هي الأنابيب الفولاذية عالية الكربون ؟

أنابيب فولاذية عالية الكربون هي أنابيب فولاذية مصنوعة من الكربون الصلب تحتوي على حوالي 0.60 ٪ إلى 1.00 ٪ كمادة أساسية. تتم معالجتها وتشكيلها من خلال تقنيات مثل الدرفلة أو السحب البارد أو البثق الساخن. يمكن أن تؤدي زيادة محتوى الكربون إلى تعزيز صلابة الفولاذ وقوة شده بشكل كبير ، ولكنها ستقلص من اللدونة والمتانة ، ويجب تحسين الأداء من خلال المعالجة الحرارية (مثل التبريد أو التقسية).

خصائص الأداء

قوة عالية وصلابة عالية: بعد التبريد والتلطيف المناسبين أو معالجة السحب على البارد ، يمكن أن تتجاوز قوة الشد لأنابيب الصلب الكربونية العالية 700 MPa ، ويمكن أن تصل الصلابة إلى أعلى من HRC 50 ، مما يلبي متطلبات القوة العالية ومقاومة التآكل.
مقاومة التآكل: مرحلة الكربيد التي تتكون من محتوى عالي الكربون تعزز مقاومة التآكل السطحي ، مما يجعلها مناسبة لظروف التآكل عالية الحمل والمتكررة.
أداء اللحام والتشكيل: بسبب المحتوى العالي من الكربون ، تكون الشقوق عرضة للحدوث أثناء اللحام ، ويجب اعتماد التسخين المسبق والمعالجة اللاحقة للحرارة. علاوة على ذلك ، فإن أداء تشكيل الانحناء والختم البارد ضعيف نسبيًا.

معايير مشتركة للأنابيب الفولاذية عالية الكربون

تظهر الأنابيب الفولاذية عالية الكربون في الغالب في شكل أنابيب فولاذية غير ملحومة أو أنابيب فولاذية دقيقة مسحوبة على البارد. معايير دولية نموذجية مثل ASTM A519/ASME SA519 ، EN 10216 (أنابيب الضغط) ، و EN 10305 (أنابيب دقيقة) جميع الدرجات عالية الكربون مع محتوى كربون قريب أو يتجاوز 0.48 ٪.

ASTM A519/ASME SA519-أنابيب فولاذية للآلات غير الملحومة

التغطية: أنابيب غير ملحومة بأشكال مستديرة ومربعة ومستطيلة بقطر خارجي يبلغ ≤ 12 3\ 4 بوصة (325) ، والتي يمكن تصنيعها عن طريق الرسم على البارد أو اللف على الساخن.

مستوى الكربون العالي:

درجة 1050 (C 0.48-0.55 ٪ ، Mn 0.60-0.90 ٪): درجة كربون عالية ، ومناسبة للينابيع وأجهزة ذاكرة الشكل
درجة 1045 (C 0.43-0.50 ٪ ، Mn 0.60-0.90 ٪): كربون متوسط إلى مرتفع ، مع مراعاة كل من القوة والمتانة
الدرجة 1541 (C 0.36-0.44 ٪ ، Mn 1.35-1.65 ٪): كربون متوسط إلى درجة عالية ، تستخدم لمكونات مقاومة للاهتراء

الخواص الميكانيكية: بعد التبريد والتلطيف ، يمكن أن تصل قوة الشد لكل درجة إلى أكثر من 500-700 MPa ، وتكون الصلابة ضمن نطاق HRC 40-55.

مقارنة بين الأنابيب الفولاذية عالية الكربون والأنابيب الفولاذية منخفضة الكربون

قوة الشد: أنابيب فولاذية عالية الكربون> 700 MPa ؛ أنابيب فولاذية منخفضة الكربون ≈ 300-450 MPa.
صلابة: يمكن أن تصل الأنابيب الفولاذية عالية الكربون إلى أعلى من HRC 50. أنابيب الصلب منخفض الكربون عادة ما تكون في نطاق HB 120-180.
اللدونة والمتانة: الاستطالة بعد كسر الأنابيب الفولاذية منخفضة الكربون هي ≥ 20 ٪. أنابيب الصلب عالية الكربون عادة ما تكون أقل من 10 ٪.
قابلية اللحام: الأنابيب الفولاذية منخفضة الكربون سهلة اللحام ولا تتطلب التسخين المسبق. يتطلب لحام الأنابيب الفولاذية عالية الكربون التسخين المسبق وما بعد التسخين ، كما أن طبقات اللحام عرضة للتشقق.
القابلية للتشكيل: تتميز الأنابيب الفولاذية منخفضة الكربون بأداء ممتاز للثني على البارد والختم. تتميز الأنابيب الفولاذية عالية الكربون بتصلب واضح في العمل ويصعب تشكيلها على البارد.
مقاومة التآكل ومقاومة التعب: أنابيب الصلب عالية الكربون هي أكثر ملاءمة لأحمال التآكل أو التعب الشديدة. تتميز الأنابيب الفولاذية منخفضة الكربون بأداء منخفض نسبياً لمقاومة التآكل والتعب.
التكلفة: المواد الخام وتكلفة تجهيز أنابيب الصلب منخفض الكربون منخفضة نسبيا. تتميز الأنابيب الفولاذية عالية الكربون بتكلفة عالية نسبيًا بسبب معالجتها الحرارية وصعوبة معالجتها.

اقتراحات الاختيار

إذا كانت الأنابيب أو الأجزاء تحتاج إلى تحمل الأحمال العالية ، وتكون مقاومة للاهتراء أو مقاومة للتعب ، ولها متطلبات منخفضة للحام والتشكيل ، يمكن إعطاء الأولوية للأنابيب الفولاذية عالية الكربون.
إذا تم متابعة قابلية اللحام الجيدة واللدونة والفعالية من حيث التكلفة ، وظروف العمل منخفضة الضغط ودرجة الحرارة العادية ، يمكن تفضيل الأنابيب الفولاذية منخفضة الكربون.
لمتطلبات الأداء الشاملة ، يمكن النظر في الأنابيب الفولاذية الكربونية المتوسطة أو يمكن تحقيق توازن الأداء من خلال المعالجة السطحية/العمليات المركبة.