الأنابيب الفولاذية عبارة عن أنابيب أسطوانية مصنوعة من الصلب وتستخدم بطرق عديدة في التصنيع والبنية التحتية. إنها المنتج الأكثر استخدامًا الذي تصنعه صناعة الصلب. الاستخدام الرئيسي للأنبوب هو نقل السائل أو الغاز تحت الأرض - بما في ذلك النفط والغاز والمياه. ومع ذلك ، يتم استخدام أنابيب مختلفة الأحجام في جميع أنحاء التصنيع والبناء. ومن الأمثلة الشائعة على التصنيع المنزلي أنابيب الصلب الضيقة التي تدير نظام التبريد في الثلاجات. يستخدم البناء أنابيب للتدفئة والسباكة. يمكن بناء الهياكل باستخدام أنابيب فولاذية ذات أحجام مختلفة ، مثل الدرابزين ، ورفوف الدراجة ، أو شرائط الأنابيب.
يُعتقد أن وليام مردوخ هو رائد أنابيب الصلب. في عام 1815 ، انضم إلى براميل من المسك لدعم نظام حرق مصابيح الفحم. استخدم مردوخ نظام الأنابيب المبتكر الخاص به لنقل غاز الفحم إلى مصابيح في شوارع لندن.
منذ عام 1800 ، تم تحقيق خطوات كبيرة في مجال تكنولوجيا أنابيب الصلب ، بما في ذلك تحسين أساليب التصنيع ، وتطوير التطبيقات لاستخدامها ، ووضع اللوائح والمعايير التي تحكم شهاداتهم.
كيف يتم تصنيع أنابيب الصلب؟
من ذوبان المواد الخام إلى التشكيل أو اللحام ، يتم إنشاء مواد البناء هذه في كل مكان من خلال عمليتين رئيسيتين:
تحويل الصلب الخام إلى شكل أكثر قابلية للاستخدام
يجب أن تبدأ كلتا العمليتين بجعل الفولاذ عالي الجودة. يتم إنتاج الصلب الخام بواسطة المسابك من خلال عملية ذوبان المواد الخام في الفرن. للحصول على التركيبة الصحيحة تمامًا ، يمكن إضافة عناصر إلى المعدن المنصهر وإزالة الشوائب. يتم سكب الفولاذ المصهور الناتج في قوالب لصنع سبائك أو يتم نقله إلى آلة صب مستمرة لصنع الألواح ، والقطع ، والأزهار. الأنابيب مصنوعة من اثنين من هذه المنتجات: ألواح أو قضبان.
ألواح الصلب والصلب skelp في تصنيع الأنابيب
صُلب الصلب مصنوع من ألواح يتم تسخينها إلى 2،200 درجة فهرنهايت. تتسبب الحرارة في تكوين جدول على السطح ، والذي يجب إزالته من خلال قواطع المقياس وتنظيف الضغط العالي. بمجرد تنظيفها ، يتم تدحرج بلاطة الصلب إلى شرائح رقيقة ضيقة من الصلب تُسمى skelp. يتم سكلب مخلل (تنظيف السطح) مع حامض الكبريتيك ، وغسلها بالماء وتدحرجت على بكرات كبيرة كمادة خام لإنتاج الأنابيب. يحدد عرض العارضة قطر الأنبوب الذي يمكن تصنيعه.
Skelp غير ملفوف من التخزين المؤقت ، ويتم تسخينه وتدحرجه من خلال بكرات محززة ، والتي تنحني حواف skelp لأعلى. تُنتج هذه العملية أنبوبًا أسطوانيًا حيث تم ثني الحوافين مباشرةً للالتقاء ببعضهما البعض لتشكيل أسطوانة طويلة. تجمع عملية اللحام الحواف معًا وتغلق الأنبوب.
في عملية اللحام المستمر ، تضغط أسطوانات اللحام على حواف الأنبوب في بعضها البعض - لتشكيل لحام مزور بسبب الحرارة التي تم تطبيقها بالفعل على skelp. لا يتم إضافة أي معدن أثناء اللحام ، وتخفض الأسطوانة النهائية من قطر وسمك جدار الأنبوب حسب المواصفات.
يتبع اللحام بالمقاومة الكهربائية عملية مشابهة للحام المستمر ، إلا أن العارضة ملفوفة على البارد على شكل أنبوب. يتم تزويد التيار بحواف الأنبوب بواسطة الأقراص النحاسية الدوارة ، والتي تسخن الحواف حتى درجة حرارة اللحام. تنضم أسطوانات اللحام إلى حواف الأنابيب لإنشاء لحام مزور.
يستخدم اللحام الحلزوني واللحام القوسي المغمور مرتين تقنيات لحام تقليدية وإضافة مواد لحام لتشكيل الرابطة.
قضبان الصلب لأنابيب غير الملحومة
قضبان الصلب عبارة عن قطع مربعة طويلة من الفولاذ يتم إنتاجها مباشرةً من آلة صب مستمرة أو كمنتج ثانوي مصنوع من سبائك مصبوب مدرفلة وممتدة. يمكن استخدام هذه القضبان لإنتاج أنابيب غير ملحومة ، والتي تكون أكثر أمانًا في بعض التطبيقات لعدم وجود خط لحام.
يجب تسخين البليت الفولاذي الصلب بدرجة حرارة قصوى ، ليصبح أبيضًا ساخنًا ولكن لا يذوب. الآلات لفة لهم بحيث تصبح صلبة أسطواني. بينما لا يزال حارًا ، يستخدم مثقوب رصاصة لجعل المركز المجوف منتظمًا وفقًا لأبعاده. تتبع سلسلة من عمليات الطحن مطابقة الأنبوب مع المواصفات المطلوبة.
الانتهاء من الخطوات
يمكن وضع الأنابيب من خلال آلة استقامة كخطوة عملية نهائية قبل تركيبها في المفاصل. عادةً ما يتم تركيب الأنابيب ذات التجويف الصغير بوصلات ملولبة ، ولكن يتم تركيب الأنابيب ذات التجويف الأكبر عادةً بحافات ملحومة في نهاية الأنبوب. تقوم أجهزة القياس بفحص أبعاد الأنبوب النهائي ، وختم التفاصيل على جانب الأنبوب لأغراض مراقبة الجودة.
رقابة جودة
تشمل خطوات مراقبة الجودة فحص الأنابيب بحثًا عن عيوب باستخدام آلات الأشعة السينية - خاصة على طول اللحام. هناك طريقة أخرى تتمثل في اختبار الضغط على الأنبوب عن طريق ملؤه بالماء ، ثم الضغط عليه لفترة زمنية محددة لفضح أي عيوب قد تتسبب في حدوث عطل كارثي قبل تشغيله.
كيف يتم استخدام أنابيب الصلب؟
تستخدم الأنابيب في الهياكل والنقل والتصنيع. يتم قياسها حسب قطرها الخارجي ، مع اختلاف القطر الداخلي حسب سمك الجدار. تحتاج بعض التطبيقات إلى جدران أكثر سمكًا من غيرها ، اعتمادًا على القوى التي يجب أن تديرها الأنابيب.
الاستخدام الهيكلي
الاستخدامات الهيكلية هي البناء المشترك والبناء. في هذه الصناعات ، يشار عادةً إلى مواد البناء على أنها أنابيب فولاذية.
توفر الأنابيب الفولاذية قوة للأساسات في عملية تسمى التكديس. في هذه التطبيقات ، يتم توجيه الأنبوب إلى عمق الأرض قبل وضع الأساس. يوفر الاستقرار للمبنى العالي أو البناء على الأرض غير الآمن. هناك نوعان أساسيان من أسس الوبر: الأكوام الحاملة للطرف لها نهاية سفلية على طبقة من التربة أو الصخور القوية بشكل خاص. يتم نقل حمولة المبنى عبر الكومة إلى الطبقة القوية. تقوم أكوام الاحتكاك بنقل حمولة المبنى إلى التربة عبر الإرتفاع الكامل للكومة ، عن طريق الاحتكاك. كامل سطح الوبر يساعد في نقل القوى إلى التربة. تصنع أعمدة السقالات عن طريق ربط الأنابيب الفولاذية في قفص يسمح لعمال البناء بالوصول إلى المناطق المرتفعة فوق مستوى سطح الأرض. تصنع قضبان الحماية أيضًا من أنابيب فولاذية ، مما يخلق ميزة أمان جمالية على السلالم والشرفات. تستخدم شرائط الأمان لتطويق المنطقة من حركة مرور المركبات لحماية الأشخاص أو المباني أو البنى التحتية. يتم تشكيل العديد من رفوف الدراجات التجارية عن طريق ثني الأنابيب الفولاذية. إن خواص المواد الصلبة للصلب تجعلها آمنة ضد اللصوص. الاستخدام الأكثر شيوعًا لأنابيب الصلب هو لنقل المنتجات لأن المادة مناسبة تمامًا للتركيبات الطويلة الأجل. يمكن دفنه تحت الأرض بسبب صلابته ومقاومته للانهيار. لا تتطلب تطبيقات الضغط المنخفض أنابيب عالية القوة لأنها لا تتعرض لضغوط كبيرة. سمك الجدار الضيق يسمح بتصنيع أرخص. تتطلب التطبيقات الأكثر تخصصًا - مثل الأنابيب المستخدمة في صناعة النفط والغاز - مواصفات أكثر صرامة. تتطلب الطبيعة الخطرة للمنتج الذي يتم نقله ، وإمكانية زيادة الضغط على الخط ، قوة عالية وبالتالي سماكة جدار أعلى. هذا يجلب عموما ارتفاع تكلفة المرتبطة. مراقبة الجودة أمر بالغ الأهمية لهذه التطبيقات. يمكن أن يكون هناك ارتباك حول الطريقة التي يتم بها تحديد هذه المواد ، وماذا تعني الخصائص الدقيقة للأنبوب. الجمعية الأمريكية للاختبارات والمواد (ASTM) إلى جانب الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين (ASME) والمعهد الأمريكي للبترول (API) هي أكثر المنظمات مرجعية لمواصفات الأنابيب في أمريكا الشمالية. يمكن تقسيم المواصفات إلى ثلاث فئات رئيسية: يتم تحديد حجم الأنبوب على أنه "حجم الأنبوب الاسمي" أو NPS. يختلف أصل أرقام NPS للأنابيب الأصغر ( جداول المواسير الفولاذية هي وسيلة لوصف سمك الجدار للأنبوب. هذه معلمة هامة لأنها مرتبطة مباشرة بقوة الأنبوب ومدى ملاءمة تطبيقات معينة. جدول المواسير هو رقم بدون أبعاد ويتم حسابه استنادًا إلى صيغة التصميم لسمك الجدار ، نظرًا لضغط التصميم والضغط المسموح به. أمثلة على أرقام الجداول هي كما يلي: 5 ، 5S ، 10 ، 20 ، 30 ، 40 ، 50 ، 60 ، 80 ، 100 ، 120 ، 140 ، 160 ، STD ، XS ، و XXS - مع أكثر الجداول شيوعًا هي 40 و 80 كلما زاد عدد الجدول ، زاد سمك جدار الأنبوب. وبالتالي يحدد رقم الجدول الزمني للأنبوب القطر الداخلي ، حيث إن OD يتم تثبيته برقم NPS. يمكن حساب وزن الأنبوب بناءً على NPS ، والذي يحدد القطر الخارجي والجدول الزمني الذي يحدد سماكة الجدار. تستخدم الصيغة الوزن النظري للصلب 40.8 رطل للقدم المربع لكل 1 بوصة من السماكة لتحديد الثابت. W = 10.69 xt (OD - t) أين: وزن = (جنيه لكل قدم) يوضح الجدول التالي من Engineering Toolbox قياسات OD وسماكة الجدار والوزن للأنابيب ذات NPS المختلفة. وتظهر كل من الجدول 40 والجدول 80 القياسات. تصدر الشركات المصنعة تقرير اختبار المواد ، أو تقرير اختبار المطحنة ، للتحقق من أن المنتج يفي بالتحليل الكيميائي ومواصفات الخواص الميكانيكية. سيحتوي MTR على جميع البيانات ذات الصلة بالمنتج وسيرافق المنتج طوال دورة حياته. فيما يلي معلمات نموذجية يمكن تسجيلها على استعراض منتصف المدة: التركيب الكيميائي بما في ذلك محتوى الكربون والسبائك والكبريت حجم المواد ، الوزن ، تحديد ، والصف رقم حرارة المادة ، والذي يربط مرة أخرى إلى دفعة المعالجة الخواص الميكانيكية مثل قوة الشد ، قوة الخضوع ، والاستطالة بالنسبة لأعمدة الصلب ، المواصفات الأكثر شيوعًا المذكورة هي ASTM A53 و ASTM A500. تقوم شركة Reliance Foundry بتزويد شرائط الأنابيب المصنوعة من الأنابيب الفولاذية. الكسور هي أطوال الأنابيب الرأسية المثبتة في الأرض لحماية الناس والمباني والبنية التحتية المحيطة من تصادم المركبات. يجب أن تتوافق حاجبات أنابيب الصلب مع مواصفات السلامة للتأكد من أنها قوية بما يكفي لمقاومة تأثير تصادم المركبات. يمكن استخدام الجدول 40 والجدول الزمني 80 من الصلب لصنع شرائط أنابيب الصلب وفقًا للتطبيق. غالبًا ما يتم تغطية حبال الأنابيب الفولاذية بأغطية من الصلب غير القابل للصدأ أو البلاستيك أو غيرها من الأغطية المعدنية المزخرفة من أجل المظهر الجمالي ولحماية الأنابيب الفولاذية من التآكل. 
أكوام البناء
أعمدة السقالات
استخدام التصنيع
الحرس القضبان
الشمعات
رفوف الدراجة
استخدام النقل
كيف يتم تحديد أنابيب الصلب؟
الاسمي حجم الأنابيب
جداول
وزن الأنبوب
od = القطر الخارجي
ر = سمك شهادة
كيف يعتمد FOUNDRY على أنابيب الصلب؟
