أداء الأنابيب الملحومة والأنابيب غير الملحومة تحت بيئات التآكل عالية الضغط

في القطاعات الصناعية الأساسية عالية المخاطر مثل الحفر البحري ، محطات الطاقة البخارية عالية الضغط ، وتكرير المواد الكيميائية ، الفرق بينأنابيب غير ملحومةومواسير ملحومةتقاس عادة بهوامش أمان مطلقة. عندما تواجه أنظمة خطوط الأنابيب درجات حرارة قصوى أو ضغوطًا هائلة أو سوائل شديدة التآكل ، فإن وجود هذه "الفجوة" المعدنية يحدد بشكل مباشر عمر خدمة النظام ومخاطر فشله.

1. الطبيعة المعدنية للحامات: فهم المنطقة المتأثرة بالحرارة (حاز)
لفهم سبب تفويض التطبيقات المهمة باستخدام أنابيب فولاذية غير ملحومة ، من الضروري استكشاف تغييرات الهيكل الذري والكريستال التي تحدث داخل الفولاذ أثناء التصنيع.

عندما يتم لحام أنابيب الصلب الملحومة ، يتم تطبيق مدخل حراري مكثف وموضعي لصهر حواف الصفيحة الفولاذية. تخلق هذه الدورة الحرارية منطقة متأثرة بالحرارة (HAZ) موازية للحام. تحدث تغييرات مجهرية كبيرة في حاز:

يتغير حجم الحبوب من الفولاذ ، وعادة ما تصبح خشونة أو أكثر هشاشة.

يتم قفل الإجهاد الحراري المتبقي داخل مفصل اللحام.

بالمقارنة مع الصفيحة الفولاذية الأساسية ، قد يظهر التركيب الكيميائي المعدني بالقرب من اللحام انقطاعات طفيفة.

على النقيض من ذلك ، تمتلك الأنابيب الفولاذية غير الملحومة بنية بلورية موحدة تمامًا عبر محيطها بالكامل. بسبب عملية التسخين الموحدة والمعالجة الحرارية اللاحقة للتطبيع ، لا توجد منطقة متأثرة بالحرارة ، مما يزيل نقاط الضعف الدقيقة الموضعية بشكل أساسي.

2. عامل كفاءة المفاصل وقدرة الضغط

في حسابات الهندسة الميكانيكية ، الحد الأقصى المسموح به لضغط العمل (MAWP) لخط الأنابيب محدود للغاية بالصيغ في معايير مثل ASME b31.3. عنصر أساسي في هذه المعادلة هو عامل الكفاءة المشتركة (ه):

تصميم الضغط α S × E × t
حيث S هو الإجهاد المسموح به ، t هو سمك الجدار ، و E هو عامل كفاءة المفاصل.

أنابيب فولاذية غير ملحومة (E = 1.0): بسبب الجسم السلس ، لا يتم تقليل إجهاد التشغيل المسموح به على الإطلاق. يظهر خط الأنابيب مقاومة متساوية تمامًا للإجهاد المحيطي الداخلي وضغط الانفجار في أي زاوية معينة.

أنابيب فولاذية ملحومة (عادة E = 0.85 بدون dt أوتوماتيكي بالكامل): بدون اختبار إشعاعي أو فوق صوتي عالي التكلفة وشامل بنسبة 100 ٪ ، تتطلب المعايير الهندسية تخفيض الضغط المقدر للأنابيب الفولاذية بنسبة 15 ٪ أو أكثر لاستيعاب عيوب اللحام الدقيقة المخفية المحتملة مثل المسامية ، وعدم الانصهار ، أو الشقوق الدقيقة.

3. قابلية التآكل: تكسير تآكل الإجهاد والبيئات الحمضية

في البيئات الكيميائية القاسية ، غالبًا ما تصبح اللحامات نقطة الدخول المفضلة للتآكل الكيميائي.

تكسير تآكل الإجهاد (SCC) الإجهاد المتبقي مغلق داخل المنطقة المتضررة بالحرارة (حاز) من الأنابيب الملحومة يجعلها حساسة للغاية للscc عند تعرضها للوسائط المستحثة بيئيًا. تحت الأحمال الميكانيكية الدورية أو تقلبات درجة الحرارة ، يمكن لهذه الضغوط الدقيقة أن تبدأ بسهولة شقوق ماكرو كارثية في اللحام.

البيئات الحمضية (ظروف hydro s)
في الزيت والغاز المحتوي على كبريتيد الهيدروجين (hمن الاستخلاص s) ، تكون الأنابيب الملحومة شديدة التعرض للتشقق الناتج عن الهيدروجين (HIC). يمكن للانقطاع الكيميائي في خط اللحام أن يحبس ذرات الهيدروجين الحرة ، مما يسبب ظهور تقرحات داخلية ويؤدي إلى كسر هش مفاجئ. توفر الأنابيب الفولاذية غير الملحومة (خاصة تلك المحسنة للبيئات الحمضية) مقاومة موحدة للنفخات الهيدروجينية ، مما يضمن وجود خط أساس أمان بدون تسرب.

باختصار ، على الرغم من أن تكنولوجيا اللحام الحديثة قد ضاقت بشكل كبير فجوة الجودة مع الأنابيب غير الملحومة ، تظل الأنابيب الفولاذية غير الملحومة شرطًا إلزاميًا في الحالات التي يؤدي فيها الفشل الميكانيكي إلى كارثة بيئية أو بشرية. وهذا ينطبق بشكل خاص على أنابيب البخار ذات درجة الحرارة العالية ، واستخراج الزيوت والغاز الحامض ، والعمليات الكيميائية ذات الضغط العالي.

اقرأ المزيد:ما هو أنبوب فولاذية غير ملحوم ؟