الأنابيب الفولاذية المقاومة للتآكل: الأنواع والدرجات

فولاذ مقاوم للتآكل توفر الأنابيب عمر خدمة أكبر بكثير من أنابيب الكربون العادية في الخدمة عالية التآكل؛ يمكن أن يؤدي اختيار الدرجة الصحيحة وطريقة التصنيع الصحيحة إلى تقليل التكلفة الإجمالية لدورة الحياة بعوامل متعددة ومنع فترات التوقف المكلفة في التعدين، ونقل الطين، ومناولة الركام، وأنظمة نقل المواد. بالنسبة للتآكل المنزلق الثقيل استخدم منتجات عائلة AR400 إلى AR600؛ وللتطبيقات ذات الصدمات والتآكل معًا، اختر الأنابيب المقواة من خلال الأنابيب أو الأسطح الداخلية المقواة بالحث؛ وللتآكل الشديد متعدد الأوضاع، اجمع بين تراكب التآكل أو بطانة السيراميك. يتطلب الاختيار المناسب للمواد مطابقة حجم الجسيمات والسرعة وطاقة الصدم والبيئة الكيميائية وطرق التصنيع المناسبة للغرض.

1. ما هي الأنابيب الفولاذية المقاومة للتآكل

أنبوب فولاذي مقاوم للتآكل يشير إلى المنتجات الأنبوبية المصممة هندسيًا لمقاومة فقدان المواد من الاحتكاك الميكانيكي والانزلاق والقطع وتأثير الجسيمات على السطح الداخلي. وتتضمن استراتيجيات التصميم النموذجية التصلب العابر لجدار الأنبوب، والتصلب التحريضي للقطر الداخلي (ID)، وتطبيق طبقات التراكب الصلبة، واستخدام البطانات الداخلية المصنوعة من السيراميك أو البوليمر. وتخدم هذه الأنابيب البيئات التي تتسبب فيها المواد الصلبة الكاشطة في تيارات الغاز أو السوائل في تآكل الفولاذ الطري التقليدي بسرعة، على سبيل المثال نقل الملاط، والمخلفات، وردم عجينة المناجم، وخطوط إرجاع الجرف، ونقل الركام الثقيل. يقدم بائعو الصناعة وصانعو الألواح أنابيب وأنابيب مقواة مسبقًا في نطاقات صلابة مضبوطة لتقديم أداء تآكل يمكن التنبؤ به.

الدرجات والمعادن الشائعة

عائلات الصلابة الرئيسية وما تعنيه

• AR400 / عائلة هاردوكس 400 صلابة برينل الاسمية تقترب من 400 HBW. توازن جيد بين مقاومة التآكل والصلابة للتآكل الانزلاقي المعتدل مع بعض الصدمات.
• AR450 / AR500: تعطي أرقام BHN الأعلى مقاومة تآكل انزلاقية متزايدة؛ تنخفض مقاومة الصدمات مع ارتفاع الصلابة. اخترها عندما تكون طاقة الصدم منخفضة ويهيمن التآكل الانزلاقي.
• AR550 / AR600 والأنابيب المُصلَّدة بالحث التعريفي المتخصصة: في حالة التآكل الشديد الانزلاق وملاط الجسيمات الدقيقة، يتم استخدام درجات ذات صلابة BHN أعلى من 500 أو أسطح داخلية مقواة بالحث متخصصة. وتفيد بعض المنتجات المقواة بالحث بأن صلابة المعرف تزيد عن 550 BHN مع الحفاظ على جدران خارجية قابلة للسحب.

الجدول 1 - النطاقات الميكانيكية النموذجية لدرجات AR الشائعة (النطاقات المرجعية)

اسم الصف	الصلابة الاسمية (HBW / BHN)	قوة الشد النموذجية (ميجا باسكال)	العائد النموذجي (MPa)	حالات الاستخدام النموذجي
AR400/هاردوكس 400/هاردوكس 400	360 إلى 440 HBW	900 إلى 1100	600 إلى 750	أنابيب التعدين العامة، والمزالق، والمزاليق، والطين معتدل التأثير
AR450	~حوالي 430 إلى 480 HBW	1,000 إلى 1,250	700 إلى 900	مكونات الناقل ذات التآكل العالي والأحمال المنزلقة الأثقل
AR500	~حوالي 480 إلى 540 HBW	1,100 إلى 1,400	800 إلى 1,000	خطوط الطين الكاشطة الناعمة، التآكل الشديد منخفض التأثير
AR550 / AR600	550+ HBW	1,200 إلى 1,600	900+	تآكل شديد الانزلاق، ومعرفات خاصة مقواة بالحث التحريضي

عائلات المنتجات وطرق التصنيع

الفئات الرئيسية

1. الأنابيب والأنابيب المتصلبة: منتج مصنوع من صفيحة تآكل أو فولاذ متصلب مدلفن وملحوم أو غير ملحوم. صلابة موحدة من خلال سُمك الجدار تعطي مقاومة تآكل متسقة وسلوك إجهاد يمكن التنبؤ به. شائع عند الحاجة إلى القوة الهيكلية بالإضافة إلى مقاومة التآكل.
2. أنبوب معرّف مُصلَّد بالتحريض: يخضع السطح الداخلي للمعالجة الحرارية التي ترفع درجة حرارة BHN على المعرف بينما تترك الجدار الخارجي أكثر ليونة. ينتج عن هذا النهج وجه تآكل صلب مع دعم أكثر صلابة لمقاومة قوى الصدمات والضغوطات الدائرية. ويفيد البائعون بتحسينات في العمر الافتراضي عدة مرات مقارنة بالفولاذ الطري في نفس الخدمة.
3. أنابيب ثنائية المعدن أو أنابيب ذات وجهين: يتم ربط طبقة سبيكة مقاومة للتآكل، غالبًا ما تكون من كربيد الكروم أو ما شابه ذلك من التلبيد الصلب، بشكل معدني بأنبوب دعم مطيل. يتعامل هذا الحل مع التآكل الشديد مع التراكبات المستهدفة في المرفقين أو المحملات أو المسارات المستقيمة. يعد التحكم في التصنيع أمرًا بالغ الأهمية لتجنب التفكك.
4. أنابيب مبطنة بالسيراميك وأنظمة إدخال الطوب: بالنسبة للبيئات الأكثر كشطًا، يتم تركيب السيراميك عالي الأداء أو البلاط القائم على المراحيض داخل حامل فولاذي. يدوم السيراميك لفترة أطول ضد الملاط الناعم عالي السرعة، ولكنه يتطلب ربطاً دقيقاً للأقسام والانتباه إلى أنماط الفشل الهش.
5. البوليمر أو البطانات المركبة: حيثما يكمل الهجوم الكيميائي التآكل، تقلل بطانات البوليمر المصممة هندسيًا أو الأنظمة المركبة من التآكل والتآكل. مفيدة في الأنظمة ذات درجات الحرارة المنخفضة أو حيث يكون الحد من الضوضاء والاهتزازات مرغوبًا فيه.

أنماط التآكل، وأنماط الفشل، والاختبار

يجب على المشتري أن يفهم ما إذا كان التآكل في الغالب انزلاقيًا أو متدحرجًا أو صدميًا؛ وما إذا كانت المادة رطبة أو جافة؛ وتوزيع حجم الجسيمات بالإضافة إلى السرعة. تشمل أنماط الفشل النموذجية ترقق السطح الداخلي، وتكوين الحفر، وتشظّي التراكبات، والتآكل المتسارع عند الانحناءات أو الصمامات أو اضطرابات التدفق.

طرق الاختبار الشائعة للطلب

• رسم خرائط الصلابة (BHN/HBW) عبر المعرف إلى العمود الخارجي.
• مقاطع عرضية معدنية تُظهر عمق الطبقة المتصلبة للمعالجات الحثية.
• اختبار تآكل الطين مع جسيمات وسرعات تمثيلية.
• اختبارات تشاربي على شكل حرف V أو اختبارات صلابة الكسر للتطبيقات ذات الصدمات المحتملة أو التحميل بالصدمات.
• القدرة على اختبار السُمك بالموجات فوق الصوتية لفحص الجدران المتجانسة أثناء الخدمة.

قائمة الاختيار المرجعية للمهندسين والمشتريات

يجب أن تجمع مدخلات المشتريات

• تركيبة الوسائط: أحجام الجسيمات، وأشكالها، وتركيزها، وثقلها النوعي، وكيميائها.
• نظام التدفق: السرعات، صفحي أو مضطرب، وجود جيوب هوائية.
• ضغوط التشغيل ودرجات الحرارة.
• القوة الميكانيكية المطلوبة وهامش إجهاد الطوق المسموح به.
• قيود قابلية اللحام والالتحام الميداني.
• خيارات الإصلاح والفترة الزمنية المتوقعة للخدمة.

تدفق القرار (قصير)

1. تحديد شدة التآكل حسب حجم الجسيمات وسرعتها.
2. حدد ما إذا كانت طاقة الصدمة تستدعي الدعم القوي أو التصلب العابر.
3. للتآكل الشديد، قم بتقييم التراكبات السيراميك أو التراكبات عالية الكروم.
4. وازن بين التكلفة الرأسمالية وتكلفة وقت التعطل وتكلفة دورة الحياة لاختيار الحل النهائي.

أمثلة على جداول المواصفات وحسابات الوزن

الجدول 2 - مصفوفة المنتج النموذجي (مثال على المواصفات)

نوع المنتج	العلاج الداخلي	الصلابة النموذجية ID / OD	نطاق OD القياسي (مم)	سمك الجدار النموذجي (مم)	الأطوال القياسية النموذجية
الأنبوب المتصلب العابر (أنبوب هاردوكس)	من خلال التصلب	360 إلى 500 HBW 360 إلى 500 عبر الحائط	89.1 إلى 273.0	من 3 إلى 12	6 م، 12 م
أنابيب مقواة بالحث (طراز Ultra 600)	معرّف مُصلَّد بالحث التعريفي	المعرف 500 إلى 600 BHN، OD ~ 250 BHN	100 إلى 300	من 6 إلى 12	6 m
أنبوب تراكب ثنائي المعدن	تراكب ملحوم داخلي	الطبقة الصلبة >600 HBW على المعرف	من 50 إلى 200	سمك التراكب من 2 إلى 6 + دعامة	مخصص
مبطنة بالسيراميك	طوب خزفي ملتصق بالداخل	تصنيف مادة السيراميك	DN50 إلى DN800	سُمك الناقل من 6 إلى 16	أطوال معيارية مخصصة

أمثلة على الوزن لكل متر

OD (مم)	سُمك الجدار (مم)	الوزن التقريبي كجم/متر تقريبًا
139.7	6	19.783 كجم/متر
168.3	6	24.015 كجم/متر
219.1	6	31.532 كجم/متر
219.1	8	41.648 كجم/متر
273.0	10	64.860 كجم/متر

إرشادات التركيب واللحام والإصلاح الميداني

• اللحام: اتبع مؤهلات إجراء اللحام الخاص بالمورد للتحكم في التسخين المسبق والتجاوز البيني عند ربط فولاذ AR. قد تتطلب المواد عالية الصلابة إدخال حرارة محكومة ومعالجة حرارية بعد اللحام في بعض الحالات. عند ربط الأنابيب المقواة بالتحريض، تجنب السخونة الزائدة الموضعية التي قد تقلل من صلابة المعرف.
• الشفاه والتوصيلات: استخدام مواد شفة مطيلة أو تكييف القطع الانتقالية حيث تلتقي الأنابيب المقاومة للتآكل مع الفولاذ الطري لتجنب الوصلات الجلفانية أو الهشة.
• إصلاحات ميدانية: يمكن لقضبان التلبيس الصلبة أو تراكبات اللحام أن تطيل العمر الافتراضي. بالنسبة لبطانات السيراميك، استبدل وحدات القرميد التالفة؛ لا تحاول إصلاح السيراميك على نطاق واسع في المكان دون إرشادات من الشركة المصنعة.

تكلفة دورة الحياة، وملاحظات الحالة، وتكتيكات المشتري

غالبًا ما يُظهر حساب قصير وعالي المستوى أن الأنابيب المقاومة للتآكل تقلل من تكرار الاستبدال ووقت تعطل الصيانة. ويفيد البائعون أن المنتجات المقاومة للتآكل المطابقة بشكل صحيح يمكن أن تدوم من مرتين إلى ست مرات أطول من الفولاذ الطري، اعتمادًا على دورة العمل. وغالبًا ما يعوض هذا التكرار المخفض لاستبدال الأنابيب المقاومة للتآكل أكثر من التكلفة الأولية الأعلى للأنبوب المتآكل. بالنسبة لردم المعجون العمودي، فإن الحفاظ على امتلاء الخط يقلل من الجيوب الهوائية ومطرقة خط الأنابيب، مما يطيل من العمر الافتراضي؛ ويفيد بعض مشغلي المناجم بمضاعفة عمر الخدمة باستخدام الأنابيب المقواة بالحث مقابل خطوط الفولاذ الطري في مناطق الخدمة الشاقة.

تكتيكات المشتري

• اطلب خرائط صلابة معتمدة وتصوير المعادن.
• اطلب قائمة مرجعية بالمنشآت ذات المهام المماثلة.
• التفاوض على مدة التجربة أو الاستبدال المرحلي للتحقق من العمر المتوقع.
• الإصرار على بروتوكولات NDT الموثقة للتسليم واستلام الفحص.

فحوصات الجودة والفحص والمعايير عند الطلب

• شهادات صلابة BHN للمعرف، ومنتصف الجدار، والجزء الخارجي عند الاقتضاء.
• شهادات اختبار المواد (EN 10204 3.1 أو ما يعادلها) للمواد الكيميائية والميكانيكية.
• اختبار الموجات فوق الصوتية لتوحيد الجدران وجودة الترابط في المنتجات ثنائية المعدن.
• مواصفات إجراءات اللحام وسجلات إجراءات اللحام وسجلات PWHT عند الاقتضاء.
• تقارير اختبار تآكل الطين إذا طالب البائع بمضاعفات عمر محددة.
• إمكانية التتبع التي تربط أرقام حرارة المواد بالشهادات وسجلات اللحام.

الأسئلة المتداولة

1. ما هي الدرجة التي يجب أن أستخدمها لطين الفحم بسرعة 5 م/ث مع غرامات الرمل؟
   إذا كانت طاقة الصدم منخفضة وكان التآكل المنزلق هو السائد، فاختر AR500 أو منتج معرف مقوى بالحث مع أداء مثبت في الطين الدقيق. اطلب اختبارات طين الشركة المصنعة ذات حجم الجسيمات والسرعة المماثلة.
2. هل الأنابيب المصلدة بالحث الحثي جديرة بالاهتمام في الردم الرأسي بالعجينة؟
   نعم. تقلل المعرفات المقواة بالحث من التآكل وتساعد في الحفاظ على التشغيل الكامل للخط الذي يمنع الجيوب الهوائية ومطرقة خط الأنابيب. أبلغ المشغلون عن عمر افتراضي يبلغ ضعفين أو أكثر في المناطق القصوى.
3. متى يجب أن أستخدم البطانة الخزفية بدلاً من الفولاذ AR؟
   اختر السيراميك عندما تؤدي صلابة الجسيمات وسرعتها إلى تعطل السبائك، وعادةً ما يكون ذلك في الجسيمات الكاشطة الدقيقة بسرعة عالية. يكون أداء السيراميك أفضل عندما يكون التركيب والصيانة المعيارية ممكنة.
4. هل يمكنني لحام أنابيب AR500 في الموقع؟
   اللحام ممكن بإجراءات مؤهلة. يمكن أن يقلل التسخين الموضعي من الصلابة الموضعية، لذا اتبع إجراءات اللحام الخاصة بالمورد وفكر في القطع الانتقالية أو المعالجة بعد اللحام عند الضرورة.
5. ما هي شهادات الفحص التي يجب أن تكون مطلوبة عند التسليم؟
   اطلب شهادات اختبار المواد التي يمكن تتبعها لأرقام الحرارة، وفحوصات الصلابة (ID/OD)، والتحقق من السماكة بالموجات فوق الصوتية، وأي اختبار غير قابل للتفكيك والتدمير تم إجراؤه. بالنسبة للتراكبات، اطلب تقارير اختبار سلامة الترابط.
6. هل أنابيب AR مغناطيسية وهل يمكن اختبارها بشكل غير تدميري؟
   نعم؛ فولاذ الواقع المعزز الشائع مغناطيسي حديدي. يعمل اختبار الموجات فوق الصوتية واختبار الجسيمات المغناطيسية للكشف عن العيوب؛ ولكن يحتاج الالتصاق بالطبقة والربط الخزفي إلى فحوصات خاصة بالطريقة.
7. كيف يؤثر تصميم ثني الأنبوب أو الكوع على التآكل؟
   تركز الأكواع، والمحملات والانتقالات على التآكل. تقلل الانحناءات ذات نصف القطر الطويل، أو حشوات الكوع المقاومة للتآكل، أو حماية البطانة عند الانحناءات من التآكل الموضعي. الانحناءات ذات نصف القطر الطويل المقواة بالتحريض هي الحل المفضل للأكواع الشديدة.
8. ما هو تأثير درجة الحرارة على فولاذ AR؟
   يمكن لدرجات حرارة التشغيل المرتفعة أن تقلل من الصلابة والمتانة؛ راجع بيانات الشركة المصنعة. غالبًا ما تتطلب استخدامات الملاط عالي الحرارة سبائك تآكل متخصصة في درجات الحرارة العالية.
9. هل لحلول التراكب والسيراميك حدود ضمان؟
   نعم، تختلف شروط الضمان. يعد تشقق الطبقة المتراكبة وتشقق السيراميك من الاستثناءات الشائعة للضمان في حالة حدوث صدمة حرارية أو تأثير يتجاوز الظروف المقررة. احصل على حدود مكتوبة ومغلفات التشغيل الموصى بها.
10. بالنسبة للمشتريات، ما هي شروط العقد التي تقلل من المخاطر؟
    تضمين اختبارات قبول العينات، ورسم خرائط الصلابة، ومعايير قبول الاختبارات غير القابلة للتفتيش، وإجراءات فحص التسليم، وفترات اختبار العمر المتوقع المتفق عليها أو معايير الأداء المرتبطة بمعالم الدفع.

توصيات ختامية لمشتري سبائك MWAlloys وكتاب المواصفات

1. توفير بيانات العمل الدقيقة للموردين: توزيع حجم الجسيمات، والتركيز، ودرجة الحرارة، والسرعة، والتأثيرات في الدقيقة.
2. اطلب تقارير رسم خرائط الصلابة والبنية المجهرية لأي منتج مقوى أو مقسّى.
3. ضع في اعتبارك الأنابيب المصلدة بالحث في المسارات الطويلة ذات الغرامات أو عندما تكون تكاليف الاستبدال الداخلي مرتفعة.
4. بالنسبة للانحناءات الحرجة ونقاط السقوط، حدد إدخالات الكوع أو بلاط السيراميك.
5. قم ببناء نقاط فحص في خطة التسليم وأدرج في طلب الشراء إجراء اختبار قبول واضح.

الشركة المصنعة والمراجع الفنية المختارة

• الصفحات الفنية للأنابيب والأنابيب التي تحمل علامة هاردوكس التجارية.
• ملاحظات على منتج الأنابيب المقاومة للتآكل المقواة بالتحريض (Ultra Tech / Ultra 600).
• ملاحظات الصناعة على درجات الفولاذ المقاوم للتآكل واستخدامه.
• تقنيات الأنابيب المبطنة بالسيراميك وحالات الاستخدام.