مبادئ اختيار المواد للأنابيب الفولاذية السبائك تحت ظروف عمل مختلفة
تستخدم أنابيب الفولاذ السبائك على نطاق واسع في مختلف المجالات الصناعية بسبب خصائصها الميكانيكية الممتازة ومقاومة التآكل والقدرة على التكيف مع البيئات المعقدة. ومع ذلك، فإن اختيار المواد الفولاذية المناسبة في ظروف عمل مختلفة أمر حاسم لضمان التشغيل الآمن والفعال. يجب مراعاة المبادئ التالية عند اختيار المواد:
مقاومة درجات الحرارة في بيئات درجات الحرارة العالية (مثل محطات الطاقة ومحطات البتروكيماويات) ، يجب على المواد الحفاظ على قوتها وسلامتها الهيكلية. يفضل الفولاذ من سبيكة الكروم والموليبدينوم مثل ASTM A335 P22 أو P91 لمقاومة الزحف العالية والاستقرار الحراري.
مقاومة الضغط بالنسبة لتطبيقات الضغط العالي (على سبيل المثال ، خطوط الأنابيب البخارية الفائقة الحرجة ، ونقل النفط والغاز) ، يجب أن يكون للأنابيب قوة الشد الممتازة ومقاومة التعب. يتم اختيار الفولاذ السبائك مع نقاط العائد العالية وسمك الجدران المحسن (مثل ASTM A213 T91 أو A335 P5).
مقاومة التآكل في البيئات حيث الوسائط المتآكلة (مثل الكبريت أو الكلوريدات أو CO ₂) موجودة ، يجب اختيار الفولاذ المقاوم للتآكل. الفولاذ منخفض السبائك مع عناصر إضافية مثل Cr ، Ni ، و Mo يساعد على مقاومة التآكل الحفري أو الحبيبي أو الإجهاد. بالنسبة للظروف الأكثر صرامة ، قد تكون هناك حاجة إلى سبائك الفولاذ المقاوم للصدأ (على سبيل المثال ، 304H ، 316H) أو الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج.
مقاومة الهيدروجين في البيئات الغنية بالهيدروجين مثل مصافي التكرير أو مصانع الأمونيا ، يجب أن تقاوم المواد التشقق الناجم عن الهيدروجين وتهش الهيدروجين. الفولاذ السبائك مع محتوى منخفض من الكبريت والفوسفور والمعالجة الحرارية المناسبة (مثل التطبيع والتخفيف) ضرورية.
متطلبات اللحام والتصنيع بالنسبة لأنظمة الأنابيب التي تتطلب لحام واسع النطاق ، فإن قابلية لحام الفولاذ السبائك أمر حاسم. المواد ذات الصلبة الجيدة وتوافق المعالجة الحرارية بعد اللحام - مثل P11 أو P22 أو P91 - مفضلة في مثل هذه التطبيقات.
التحميل الميكانيكي والاهتزاز في الأنظمة التي تخضع للأحمال الديناميكية أو دورات البدء والتوقف المتكررة (على سبيل المثال، محطات الضاغط أو المضخة) ، تصبح مقاومة التعب مهمة. يتم اختيار فولاذ سبيكة ذات صلابة عالية ومقاومة للصدمات (خاصة في درجات الحرارة المنخفضة) للحد من خطر الفشل.
الاعتبار الاقتصادي وعمر الخدمة في حين تقدم سبيكات عالية الجودة أداء أفضل ، فإنها تأتي أيضًا بتكلفة أعلى. يجب على المهندسين التوازن بين الأداء والاقتصاد عن طريق اختيار الحد الأدنى من الدرجة اللازمة لتلبية ظروف التشغيل مع ضمان عمر خدمة معقول.
المواد المختارة يجب أن تتوافق مع المعايير الدولية أو الخاصة بالمشروع، مثل ASME أو ASTM أو EN أو GB، لضمان الجودة والتتبع والسلامة في التصميم والاستخدام.
من خلال تقييم شامل للظروف البيئية والمتطلبات الميكانيكية والقيود الاقتصادية ، يمكن اختيار درجات الصلب السبائك المناسبة لتعزيز السلامة والمتانة وفعالية التكلفة في مشاريع خطوط الأنابيب.
المراجع
ASME B31.1 - رمز أنابيب الطاقة.
ASTM A335 / A213 - المواصفات القياسية للأنابيب الفولاذية السماسية.
API RP 941 - الصلب لخدمة الهيدروجين في درجات الحرارة والضغوط المرتفعة.
Shankar، R. (2020). المواد المتقدمة لأنظمة الأنابيب. إلسيفير.
Zhang, J. et al. (2018). "اختيار المواد في أنابيب الصلب السبائك عالية درجة الحرارة". مجلة هندسة المواد والأداء ، 27 (3) ، 1015-1023.
