أنابيب سبائك الصلب: عناصر صناعة السبائك وخصائصها والمعالجة الحرارية والاستخدامات

أنابيب الصلب السبائكي عبارة عن منتج أنبوبي مصنوع من الفولاذ الذي يحتوي على إضافات متعمدة لعناصر صناعة السبائك، الأكثر شيوعًا الكروم والنيكل والموليبدينوم والفاناديوم، بكميات كبيرة بما يكفي لتغيير خصائص المادة بدلاً من مجرد تلبية متطلبات إزالة الأكسدة أو المتطلبات المتبقية. إن الاختلاف عن الفولاذ الكربوني هو مسألة نية وتأثير: يتم تحديد أنبوب الفولاذ الكربوني من خلال محتوى الكربون وقوته، في حين يتم تحديد أنبوب السبائك من خلال مجموعة من العناصر التي توفر أداءً لا يمكن للفولاذ الكربوني العادي الوصول إليه.

ما الذي يجعل الأنبوب عبارة عن أنبوب من سبائك الصلب

يتم إجراء إضافات السبائك لأسباب محددة، والدرجة التي يختارها المشروع هي في الحقيقة بيان حول أي من هذه الأسباب مهم. يعمل الكروم على تحسين مقاومة الأكسدة والتآكل، وفي المستويات الأعلى، يحول الفولاذ المقاوم للصدأ. يعمل النيكل على تقوية الفريت وزيادة صلابته، خاصة عند درجات الحرارة المنخفضة، وهو ضروري للدرجات الأوستنيتي. يزيد الموليبدينوم من قوة درجات الحرارة العالية-، ويقاوم الزحف والصلابة، ويقلل من هشاشة المزاج. يقوم الفاناديوم بتكرير الحبوب وزيادة قوة الزحف. يعمل المنغنيز على تحسين الصلابة والقوة، في حين تعمل الإضافات الصغيرة من التيتانيوم أو النيوبيوم على تثبيت الكربيدات والتحكم في نمو الحبوب.

دور كل عنصر صناعة السبائك

يتم الجمع بين العناصر بدلا من استخدامها منفردة. تحصل درجة الموليبدينوم الكروم- على مقاومة للحرارة وقوة زحف من الزوج؛ النيكل-يتحمل درجة حرارة منخفضة-يحصل على صلابة؛ تعتمد الدرجة غير القابلة للصدأ على الكروم للفيلم السلبي مع النيكل لتثبيت الأوستينيت.

خصائص مقارنة مع الكربون الصلب

الاستنتاج العملي بالنسبة للمشتري هو أنه يتم اختيار الأنابيب المصنوعة من السبائك عندما تكون حالة خدمة معينة، عادةً ما تكون درجة حرارة مرتفعة أو درجة حرارة منخفضة أو هجوم تآكل، مما يجعل خيار الفولاذ الكربوني إما غير آمن أو غير اقتصادي على مدار عمر المصنع. أعلى من 500 درجة تقريبًا في خدمة البخار أو المعالجة، تصبح درجة الموليبدينوم الكروم - ضرورية؛ في الخدمة المبردة، درجة تحمل النيكل- هي الحل؛ في الكلوريد الرطب أو الخدمة الحمضية، يلزم وجود درجة مقاومة للصدأ أو مزدوجة.

المعالجة الحرارية لأنابيب سبائك الصلب

المعالجة الحرارية هي ما يحول محتوى السبائك إلى خصائص مفيدة. تعمل عملية التطبيع، عند درجة حرارة 900-930 درجة تقريبًا لدرجات موليبدينوم الكروم- متبوعة بتبريد الهواء، على تنقية الحبوب وإنتاج بنية موحدة من الفريت والبيرلايت أو البنية الباينيتيكية. هدأ عند 600-680 درجة يخفف التوتر ويعيد المتانة. التبريد والتلطيف، حيث يتم تسقية الأنبوب وتبريده ثم تلطيفه عند درجة حرارة عالية، يطور أعلى مزيج من القوة والمتانة ويستخدم في درجات الأنابيب الهيكلية والخطية المسقية والمخففة. يتم تطبيق التلدين حيث يجب تليين الأنبوب للعمل البارد.

هناك نتيجتان تتبعان عملية الشراء. أولاً، شرط التسليم هو مطلب جوهري، وليس إجراءً شكليًا: نفس الدرجة الموردة المدرفلة على الساخن لن تتطابق مع الخواص الميكانيكية لنفس الدرجة الموردة المقيسة أو المسقية والمقساة. ثانيًا، يجب أن يكون سجل المعالجة الحرارية ونتائج الاختبار الميكانيكي قابلة للتتبع إلى الدفعة الفردية، ولهذا السبب تكون شهادات أنابيب السبائك أطول وأكثر تفصيلاً من تلك الخاصة بالصلب الكربوني السلعي.

طرق التصنيع والتطبيقات

يتناسب الإنتاج السلس عن طريق الثقب والدحرجة مع-السبائك الأعلى ودرجات الضغط الأعلى- ويهيمن على الغلايات والمبادل الحراري وإمدادات أنابيب الضغط.

يناسب الإنتاج الملحوم بالمقاومة الكهربائية أو اللحام بالقوس الكهربائي درجات هيكلية منخفضة من السبائك- بأقطار أكبر.

توليد الطاقة: جهاز التسخين الفائق، جهاز إعادة التسخين، وأنابيب البخار المصنوعة من الكروم-الموليبدينوم.

البتروكيماويات والتكرير: خدمة الهيدروجين،-خطوط نقل درجات الحرارة العالية وأنابيب الأفران.

درجة حرارة منخفضة-ودرجة حرارة منخفضة: النيكل-درجات تحمل لتخزين ونقل الغازات المسالة.

خدمة التآكل: الأنابيب المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ والدوبلكس وسبائك النيكل-للأحماض والكلوريدات ومياه البحر.

يتضمن اختبار القبول لأنابيب السبائك بشكل عام التحليل الكيميائي الكامل، واختبار الشد والصدمات، واستقصاءات الصلابة للتحقق من المعالجة الحرارية، وفحص الأبعاد والفحص البصري، وإما الفحص الهيدروستاتيكي أو غير المدمر للجسم واللحام. تختلف قابلية اللحام بشكل كبير عبر العائلة، لذلك يجب تحديد إجراءات اللحام ومتطلبات المعالجة الحرارية بعد اللحام-قبل تقديم طلب الشراء وليس أثناء التصنيع.

التعليمات

س: ما هي أنابيب الصلب السبائكي وكيف تختلف عن أنابيب الصلب الكربوني؟
تصنع أنابيب سبائك الصلب من الفولاذ الذي يحتوي على إضافات متعمدة لعناصر صناعة السبائك مثل الكروم أو النيكل أو الموليبدينوم أو الفاناديوم التي تغير الخواص الميكانيكية ومقاومة الحرارة وسلوك التآكل. يتم تحديد أنابيب الصلب الكربوني بشكل أساسي من خلال محتوى الكربون وقوته. تكلف درجات السبائك أكثر، وتحتاج إلى مواد مستهلكة للحام ومعالجة حرارية، ويتم اختيارها عندما تجعل درجة الحرارة المرتفعة أو المنخفضة أو الخدمة المسببة للتآكل الفولاذ الكربوني العادي غير مناسب.

س: ما الذي تفعله عناصر صناعة السبائك فعليًا؟
يعمل الكروم على تحسين مقاومة الأكسدة والتآكل ويزيد من الصلابة؛ يزيد الموليبدينوم من قوة الزحف والأداء في درجات الحرارة العالية-؛ يعمل النيكل على تحسين المتانة وتثبيت الأوستينيت في درجات الفولاذ المقاوم للصدأ؛ يقوم الفاناديوم بتكرير الحبوب وتثبيت الكربيدات لمقاومة الزحف؛ يضيف المنغنيز القوة والصلابة. ويشكل النيوبيوم أو التيتانيوم كربيدات مستقرة لمقاومة درجات الحرارة العالية-. تجمع معظم الدرجات بين اثنتين أو أكثر من هذه لتلبية متطلبات خدمة محددة.

س: لماذا يكون أداء الأنابيب الفولاذية السبائكية أفضل عند درجات الحرارة المرتفعة؟
فوق درجة حرارة 400-500 درجة تقريبًا، يفقد الفولاذ الكربوني العادي قوته بسرعة لأن كربيداته تصبح خشنة ويصبح هيكله أكثر ليونة. تعمل عناصر صناعة السبائك، وخاصة الكروم والموليبدينوم، على تثبيت الكربيدات وإبطاء هذه العملية، وبالتالي تحتفظ المادة بالقوة المفيدة وتقاوم الزحف لفترات طويلة. ولذلك يتم أخذ ضغوط التصميم المسموح بها لهذه الدرجات من بيانات الزحف وتمزق الإجهاد بدلاً من قوة الشد في درجة الحرارة المحيطة.

س: كيف تتم المعالجة الحرارية لأنابيب الصلب السبائكي؟
تعمل المعالجة الحرارية على تطوير البنية المجهرية التي يتيحها محتوى السبائك. تعمل التسوية عند 900-930 درجة تقريبًا على تحسين الحبوب، بينما تعمل التسوية عند 600-680 درجة على تخفيف الضغط واستعادة الليونة، وينتج التبريد الذي يتبعه التقسية بدرجة حرارة عالية أعلى مزيج من القوة والصلابة. يتم استخدام التلدين عندما يجب تليين الأنبوب للتشكيل على البارد. تعد سجلات حالة التسليم والمعالجة الحرارية ضرورية، لأن نفس الدرجة في حالة مختلفة لن توفر نفس الخصائص.

س: كيف يتم تصنيع الأنابيب الفولاذية السبائكية؟
عادةً ما يتم إنتاج -السبائك الأعلى ودرجات الضغط الأعلى- بسلاسة عن طريق الثقب والدحرجة، وهو ما يناسب خدمة الغلايات والمبادلات الحرارية وأنابيب الضغط. غالبًا ما يتم إنتاج الدرجات الهيكلية للسبائك - السفلية بأقطار أكبر عن طريق المقاومة الكهربائية أو اللحام القوسي من شريط أو لوحة سبيكة. يتبع التصنيع المعالجة الحرارية والاختبارات الكيميائية والميكانيكية وغير المدمرة، مع إجراءات اللحام ومتطلبات المعالجة الحرارية لما بعد اللحام-المحددة قبل بدء الإنتاج.