إنتاج أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ غير الملحومة للاستخدام عند درجات الحرارة المرتفعة

يحافظ التباعد الصحيح بين نقاط الدعم على نظام أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ من الانحناء أو الاهتزاز أو التآكل حتى الثقب، وأهم المراجع المعتمدة في هذا الشأن هي المواصفتان MSS SP-58 وMSS SP-69، اللتان تحددان مواد أجهزة تعليق الأنابيب وتصميمها وممارسات تركيبها. وهناك تفصيلٌ محدَّدٌ يتعلَّق بالفولاذ المقاوم للصدأ هنا: فمعامِل المرونة لمعدن الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي أقل بنسبة ١٠–١٥٪ تقريبًا من معامل المرونة للفولاذ الكربوني، وبالتالي فإن مدى الانحراف لنفس الطول يكون أكبر، ولذلك فإن جداول التباعد المكتوبة للفولاذ الكربوني ليست حافظةً (أي غير آمنة كفاية) عند تطبيقها على الفولاذ المقاوم للصدأ. وعند إضافة حركة التمدد الحراري والحاجة إلى منع التلامس بين الفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ الكربوني، يصبح تصميم نقاط الدعم مسألة هندسية حقيقية. وفي شركة تشجيانغ ونكيانغ للفولاذ المقاوم للصدأ المحدودة، ننصح العملاء بتخطيط نقاط الدعم منذ البداية مع مراعاة الصلابة ودرجة الحرارة والعزل الغالفاني.

لماذا يتطلَّب الفولاذ المقاوم للصدأ اهتمامًا أدق من الفولاذ الكربوني
يعتمد الانحناء الناتج عن الوزن الذاتي على طول الباع، والحمل، وعزم القصور الذاتي، ومعامل المرونة للمادة. وتتراوح قيم معامل المرونة للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي بين ١٩٣ و٢٠٠ جيجا باسكال، بينما تبلغ هذه القيمة نحو ٢٠٥–٢١٠ جيجا باسكال للفولاذ الكربوني. وبما أن الانحناء يتناسب عكسياً مع معامل المرونة، فإن نفس الأنبوب المُركَّب على نفس الباع ينحني بشكل ملحوظ أكثر عند استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ. ولذلك، فإن نسخ جدول المسافات الموصى بها للفولاذ الكربوني مباشرةً دون تعديل يؤدي إلى تجاوز خط الفولاذ المقاوم للصدأ الحد المسموح به عادةً للانحناء، والذي يُحدَّد عادةً بحوالي ٢٫٥ مم بين الدعامتين للحفاظ على ميل التصريف ومنع تجمع المياه.
يُطلَب الفولاذ المقاوم للصدأ أيضًا غالبًا بجدران أرق من الصلب الكربوني لنفس الضغط، لأن مقاومته وهامش مقاومته للتآكل يختلفان في الحساب. يؤدي الجدار الأرق إلى خفض عزم القصور الذاتي ويزيد الانحراف. والمودول الأقل مع الجدار الأرق يعني أن مدى الأنابيب المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ يجب أن يكون عمومًا أقصر من نظيرتها المصنوعة من الصلب الكربوني، أو يجب التحقق صراحةً من الانحراف والإجهاد بدلًا من الاعتماد على جدول عام.

إرشادات التباعد وكيفية استخدامها
يحدد معيار MSS SP-69 أقصى تباعد مسموح بين الدعائم للأنابيب الأفقية المستقيمة حسب القطر الاسمي ومحتويات الأنبوب، مع التمييز بين خدمة المياه وخدمة البخار أو الغاز لأن خطوط السوائل تكون أثقل وزنًا. وتفترض هذه القيم حملًا موزَّعًا بالتساوي وحدًّا مركبًا لمقدار الانحناء والإجهاد والانحراف. أما بالنسبة للفولاذ المقاوم للصدأ، فعليك اعتبار التباعدات المنشورة نقطة بداية فقط، والتحقق من الانحراف، أو تقليص المسافات قليلًا لتعويض المودول الأقل.

تتوافق هذه الأرقام مع نمط إم إس إس إس بي-٦٩ لأنابيب الفولاذ ذات الجدار القياسي؛ أما بالنسبة لأنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ ذات الجدار الرقيق، فيجب تقليلها أو التأكد من تحقيق معيار الانحراف البالغ ٢,٥ مم عند درجة حرارة التشغيل. أما الأحمال المركزة مثل الصمامات والشفاه ومحطات القياس، فتتطلب دعامة قريبة من موقع الحِمل وليس وفق جدول الأجزاء المستقيمة. أما الأنابيب العمودية الصاعدة فتحتاج إلى أدلة للتحكم في الحركة الجانبية ودعامة تحمل الأحمال بالقرب من القاعدة.

إدارة الحركة الحرارية
يتمدد الفولاذ المقاوم للصدأ أكثر من الفولاذ الكربوني. وتبلغ معاملات التمدد الحراري لدرجات الأوستنيتي حوالي ١٦–١٨ ميكرومترًا لكل متر لكل درجة مئوية، أي ما يعادل تقريبًا ٤٠–٥٠٪ أكثر من معامل التمدد الحراري للفولاذ الكربوني القريب من القيمة ١٢. وقد يزداد طول خط أوستنيتي بطول ٣٠ مترًا عند تسخينه بمقدار ٢٠٠ درجة مئوية بمقدار يقارب ١٠٠ ملم، لذا يجب أن يسمح نظام الدعم للأنبوب بالحركة مع استمرار تحمله وزنه. والطريقة المعتادة تتمثل في تثبيت نقاط مختارة باستخدام أجهزة تثبيت (أَنكورز)، والسماح للأنبوب بالانزلاق المحوري عبر أدلة تمنع الحركة الجانبية، وامتصاص التمدد الناتج بواسطة حلقات توسع أو بمرونة في مسار التوصيل.
إذا أُخطِئت ترتيبات أجهزة التثبيت والأدلة، فقد تنتقل أحمال حرارية كبيرة إلى فتحات المعدات، أو قد ينثني الخط. أما دعائم الانزلاق فتتطلب أسطح تحمل ذات احتكاك منخفض ومتوافقة كيميائيًّا ضد التآكل، بينما تُركَّب التعليقات الربيعية أو ذات الجهد الثابت في المواضع التي قد يؤدي فيها التحرك الحراري العمودي إلى إلغاء حمل التعليق الصلب.

تجنُّب ملامسة الفولاذ الكربوني والشقوق
السبب الخفي لكن الشائع للفشل المبكر هو التماس المباشر بين أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ والدعائم المصنوعة من الصلب الكربوني. فتنتقل جزيئات الحديد من المشبك أو البرغي على شكل حرف U أو العارضة المصنوعة من الصلب الكربوني لتترسب على سطح الفولاذ المقاوم للصدأ وتتآكل، ويتحول مكان التماس إلى شقٍّ تتركّز فيه أملاح الكلوريد مُسبِّبةً التآكل النقطي أو التآكل في الشقوق. والحل هو عزل الأنبوب عن الدعائم الحديدية باستخدام وسادات من الفولاذ المقاوم للصدأ أو مواد غير معدنية، أو بطانات من المطاط الصناعي أو مادة البوليتيترا فلورو إيثيلين (PTFE)، أو وسادات واقية ملصقة، مع منع احتباس الرطوبة عند نقاط التماس.
تزيد الاهتزازات من سوء التآكل عند الدعائم. وفي الحالات التي تحمل فيها الخطوط مضخات أو معدات تردديّة، أو حيث يكون الاهتزاز الناتج عن الجريان محتملاً، فإن تقليل المسافات بين الدعائم يرفع التردد الطبيعي ويقلل خطر الرنين، كما أن المشابك المبطنة تحد من ظاهرة الاحتكاك التذبذبي. وأي نقطة صلبة تسمح بفرك الأنبوب ضد المعدن سيؤدي في النهاية إلى ترقق الجدار، لذا فإن البطانات الواقية تؤدي وظيفتين في آنٍ واحد: الوقاية من التآكل ومن التآكل الناتج عن الاحتكاك.

الاهتزاز والمرشدين والثوابت في التطبيق العملي
يُحدِّد تباعد العناصر الداعمة أيضًا التردد الطبيعي للنظام. فكلما زاد طول الفتحات، زاد انحناؤها وانخفض تردُّد اهتزازها، أي اقترب من التردد الناتج عن الآلات الدوَّارة؛ لذا فإن تقليل طول الفتحات يُعَدُّ وسيلةً مباشرةً لتعديل تردُّد الخط الاهتزازي. وتمنع الأدلة الحركة الجانبية المفاجئة، بينما تُقرِّر نقاط التثبيت المكان الذي تُمتصُّ فيه التوسُّعات الحرارية. ويتكوَّن التخطيط المتناسق من سلسلةٍ مترابطةٍ من نقاط التثبيت والأدلة والعناصر الداعمة للأحمال، بحيث تحقِّق كل فتحة حدَّ الانحراف المسموح به، وتتم دعم كل نقطة حملٍ بشكلٍ كافٍ، وتتوافر مسارٌ مُعرَّفٌ لكل حركة حرارية.

قائمة مراجعة عملية
تصميم دعامات من الفولاذ المقاوم للصدأ بحيث لا يتجاوز الانحراف ٢٫٥ مم تقريبًا، بدلًا من نسخ أطوال الدعامات المصنوعة من الصلب الكربوني، وتقليل المسافات بين الدعامات عند استخدام منتجات الجدران الرقيقة. وتثبيت الدعامات بالقرب من الصمامات والشفاه والأحمال المركَّزة الأخرى. وتوفير نقاط تثبيت ومرشدين ومرونة كافية لاستيعاب التمدد الحراري الأكبر الذي تُظهره درجات الأوستنيتيك. وعزل الأنابيب عن دعامات الصلب الكربوني باستخدام بطاقات غير معدنية أو من الفولاذ المقاوم للصدأ لمنع اختراق الحديد المدمَّج وحدوث التآكل الشقي والتآكل الاهتزازي. وتزود شركة ون تشيانغ أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ المصنوعة بدون لحام أو باللحام، ضمن الدرجات والسمك المطلوبين لتصميم الدعامات، مع شهادات تؤكد الأبعاد والمواد، مما يضمن توافق الأنابيب مع الافتراضات الهندسية التي استند إليها تصميم المسافات.

الأسئلة الشائعة
س: لماذا تتطلب أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ مسافات أقصر بين الدعامات مقارنةً بأنابيب الصلب الكربوني؟
أ: الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي لديه معامل مرونة أقل بنسبة ١٠–١٥٪ تقريبًا من الفولاذ الكربوني، ويُورَّد غالبًا بجدران أرق، لذا فإن الانحناء لنفس الباع يزداد. وقد يؤدي اعتماد جداول التباعد الخاصة بالفولاذ الكربوني إلى تجاوز الحد الأقصى المعتاد للانحراف وهو ٢٫٥ مم.
س: كيف تمنع التآكل عند دعائم الأنابيب؟
ج: عزل أنبوب الفولاذ المقاوم للصدأ عن المشابك والكمرات المصنوعة من الفولاذ الكربوني باستخدام بطاقات احتكاك غير معدنية أو مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ، أو بطانات من مادة الـ PTFE. وهذا يمنع انغراس الجسيمات الحديدية، ويقضي على الفراغ الضيق الذي تتراكم فيه الأملاح الكلوريدية، كما يقلل من التآكل الناتج عن الاهتزاز.

للحصول على أنابيب فولاذ مقاوم للصدأ بدون لحام أو ملحومة، وتتوافق مع متطلبات الدعم والانحراف الخاصة بك، يُرجى الاتصال بشركة تشيجيانغ ونكيانغ للفولاذ المقاوم للصدأ المحدودة على الرقم +٨٦ ٥٧٧ ٨٩٢٢ ٢٥٩٥ \/ https://www.chinawqsteel.com/