چه عواملی بر کیفیت لوله‌های فولادی مارپیچ با قطر بزرگ- تأثیر می‌گذارد؟

لوله‌های فولادی مارپیچ با قطر بزرگ- (معمولاً به لوله‌هایی با قطر 500 میلی‌متر یا بیشتر اشاره می‌کنند) به طور گسترده در زمینه‌هایی مانند حمل و نقل نفت و گاز، تأمین آب و زهکشی، مهندسی شهری و تقویت فونداسیون استفاده می‌شوند. کیفیت آنها به طور مستقیم بر ایمنی و عمر پروژه ها تأثیر می گذارد.

کیفیت این لوله ها تحت تأثیر پنج بعد اصلی است:مواد خام, تولیدفرآیندها, دقت تجهیزات, کنترل کیفیت, ومحیط زیست و خیابانحمل و نقل پرتقال. هر پیوند نزدیک به هم متصل است و هر گونه خرابی در هر پیوند منجر به نقص محصول می شود.

عملکرد بیش از 90٪ لوله های فولادی مارپیچ توسط مواد خام تعیین می شود و هسته اصلی آن کیفیت نوار فولادی گرم{1} نورد شده (ورق) است.

1. ترکیب شیمیایی

• کربن (C):کربن اضافی سختی و استحکام را افزایش می دهد، اما شکل پذیری و جوش پذیری را کاهش می دهد. محتوای بسیار کم منجر به استحکام ناکافی می شود. گریدهای فولادی رایج برای حمل و نقل نفت و گاز شامل Q235B، Q355B، L245، L360، و غیره است. معادل کربن (CEV) باید به شدت زیر 0.45٪ کنترل شود تا از عملکرد جوش اطمینان حاصل شود.
• گوگرد (S)، فسفر (P):ناخالصی های مضر گوگرد باعث شکنندگی گرم و فسفر باعث شکنندگی سرد می شود. لوله‌های فولادی با کیفیت بالا به S کمتر یا مساوی 0.030%، P کمتر یا مساوی 0.035% نیاز دارند، در حالی که فولاد با عیار بالا به S کمتر یا مساوی 0.010%، P کمتر یا مساوی 0.020%.
• عناصر آلیاژی: منگنز (Mn)، سیلیکون (Si)، نیوبیم (Nb)، وانادیوم (V) و غیره برای تصفیه دانه ها، افزایش استحکام و چقرمگی استفاده می شود. محتوا باید با استانداردهای گریدهای فولادی مربوطه مطابقت داشته باشد.

2. خواص مکانیکی

• استحکام تسلیم، استحکام کششی، ازدیاد طول شاخص‌های اصلی هستند که باید الزامات استانداردهایی مانند GB/T 9711 و API 5L را برآورده کنند.
• چقرمگی ضربه:انرژی ضربه ای در دمای پایین (مانند -20 درجه، -40 درجه) برای لوله های فولادی مورد استفاده در مناطق سرد بسیار مهم است. محصولات نامناسب ممکن است باعث شکستگی شکننده در دمای پایین شوند.

3. دقت سطح و ابعاد نوار فولادی

• عیوب سطحی:عیوب مانند ترک، زخم، چین خوردگی، خراش و لایه لایه شدن روی نوار فولادی مستقیماً به لوله فولادی منتقل می شود و به نقاط ضعیف جوش یا مواد پایه تبدیل می شود.
• تحمل ضخامت:ضخامت ناهموار نوار فولادی منجر به انحراف بیش از حد ضخامت دیواره لوله فولادی می شود که بر ظرفیت باربری فشار{0}} آن تأثیر می گذارد. انحراف عرض نوار فولادی بر طول دامان درز شکل دهی تاثیر می گذارد.
• شکل بشقاب:خم‌های داسی و موج‌های نوار فولادی شکل‌گیری لوله فولادی را دشوار می‌کند و در نتیجه ناهماهنگی، بیضی بودن بیش از حد و سایر مشکلات را به همراه خواهد داشت.

لوله های فولادی اسپیرال با استفاده از فرآیند جوشکاری مارپیچی زیرپودری (SAWH) تولید می شوند. هر مرحله از باز کردن نوار فولادی تا تحویل نهایی محصول نهایی بر کیفیت نهایی تأثیر می گذارد.

1. فرآیند پیش{1}تصفیه نوار فولادی

• صاف کردن:صاف کردن ناقص نوار فولادی می تواند منجر به شکل گیری ناپایدار و خم شدن بدنه لوله شود.
• فرز لبه:کیفیت فرز لبه های نوار فولادی به طور مستقیم بر کیفیت جوش تأثیر می گذارد. زبری، عمودی، و زاویه اریب لبه ها پس از فرزکاری باید الزامات را برآورده کند. در غیر این صورت باعث جوش ناقص، ورود سرباره و سایر عیوب می شود.

2. فرآیند شکل گیری

• زاویه شکل گیری:زاویه شکل دهی زاویه خیز مارپیچ لوله فولادی را تعیین می کند. باید بر اساس عرض نوار فولادی و قطر لوله فولادی دقیقاً محاسبه شود. انحراف بیش از این محدوده باعث می شود قطر لوله فولادی از حد استاندارد بیشتر شود.
• سرعت شکل دهی:سرعت بیش از حد منجر به شکل‌گیری ناپایدار می‌شود که منجر به بیضی بودن بدنه لوله و ناهماهنگی بیش از حد می‌شود. سرعت بسیار پایین بر راندمان تولید تأثیر می گذارد.
• فشار غلتک شکل دهی:فشار ناهموار باعث ضخامت دیواره ناهموار بدنه لوله و فرورفتگی سطح و حتی ترک می شود.
• ناهماهنگی:ناهماهنگی در اتصال نوار فولادی یک شاخص کلیدی است. طبق GB/T 9711، ناهماهنگی نباید از 12.5 درصد ضخامت دیوار تجاوز کند و حداکثر نباید از 3 میلی متر تجاوز کند. ناهماهنگی بیش از حد باعث تمرکز تنش در درز جوش و کاهش ظرفیت تحمل فشار می شود.

3. فرآیند جوشکاری (بحرانی ترین پیوند)

• روش جوشکاری: معمولاً جوشکاری زیردریایی دو طرفه داخلی و خارجی-استفاده می‌شود. جوش داخلی نفوذ ریشه جوش را تضمین می کند و جوش خارجی تشکیل و استحکام سطح جوش را تضمین می کند.
• پارامترهای جوشکاری:پارامترهایی مانند جریان، ولتاژ، سرعت جوش، قطر سیم، نام تجاری عامل جوش و دمای خشک کردن باید کاملاً مطابقت داشته باشند. جریان بیش از حد می تواند منجر به سوخت-گذر شود، در حالی که جریان بسیار کم منجر به جوشکاری ناقص می شود. ولتاژ بیش از حد بالا می تواند باعث ایجاد منافذ شود و ولتاژ بسیار پایین منجر به تشکیل جوش ضعیف می شود.
• سیم جوش و عامل جوش:ترکیب شیمیایی سیم جوش باید با مواد پایه مطابقت داشته باشد و عامل جوش باید با توجه به دمای مشخص شده (معمولاً 300-350 درجه، با زمان نگهداری 1-2 ساعت) خشک شود. در غیر این صورت، منافذ و ورود سرباره در درز جوش ایجاد می شود.
• ارتفاع اضافی جوش:ارتفاع بیش از حد جوش منجر به تمرکز تنش می شود، در حالی که ارتفاع بیش از حد جوشکاری باعث عدم استحکام کافی می شود. به طور کلی، ارتفاع اضافی باید 0.5-2.5 میلی متر باشد.

4. فرآیند آزمایش غیر مخرب-

• تست اولتراسونیک (UT): برای تشخیص عیوب داخلی مانند جوشکاری ناقص، ورود سرباره و ترک در درز جوش استفاده می شود. حساسیت تشخیص باید الزامات استاندارد را برآورده کند.
• تست رادیوگرافی (RT): برای تشخیص عیوب حجمی-مثل منافذ و ورود سرباره در درز جوش استفاده می‌شود. معمولاً re-inspعمل بر روی نواحی مشکوک که با آزمایش اولتراسونیک پیدا شده اند انجام می شود.
• تست ذرات مغناطیسی (MT): برای تشخیص ترک و سایر عیوب روی سطح و نزدیک سطح درز جوش استفاده می شود.
• تست نشت شار مغناطیسی (MFL): برای تشخیص عیوب در مواد پایه لوله فولادی مانند لایه برداری و ترک استفاده می شود.
• سطح حرفه ای و مسئولیت بازرسان به طور مستقیم بر صحت نتایج آزمون تأثیر می گذارد. حذف یا قضاوت نادرست منجر به ورود محصولات فاقد صلاحیت به بازار می شود.

5. فرآیند تست هیدرولیک

• آزمایش هیدرولیک یک فرآیند کلیدی برای آزمایش ظرفیت باربری فشار{0}}و عملکرد آب بندی لوله فولادی است. فشار تست بر اساس درجه فولاد، ضخامت دیواره و قطر لوله فولادی تعیین می شود. زمان نگهداری معمولا کمتر از 10 ثانیه نیست.
• در طول آزمایش باید بررسی شود که آیا لوله فولادی دارای نشتی، تعریق، تغییر شکل و غیره است یا خیر.

6. فرآیند ضد خوردگی و عایق حرارتی

• کیفیت لایه ضد خوردگی مستقیماً بر عمر لوله فولادی تأثیر می گذارد. روش‌های متداول ضد خوردگی عبارتند از: ضد خوردگی 3PE، ضد زنگ آسفالت اپوکسی قطران زغال‌سنگ، ضد خوردگی پوشش داخلی ملات سیمانی و غیره.
• درمان سطح (-پوست‌زدایی) قبل از ضد خوردگی بسیار مهم است. درجه رسوب زدایی باید به Sa2.5 برسد و زبری سطح باید الزامات را برآورده کند. در غیر این صورت چسبندگی لایه ضد خوردگی ضعیف است و می ریزد.
• ضخامت، چسبندگی، و تشخیص جرقه الکتریکی لایه ضد خوردگی باید الزامات استاندارد را برآورده کند.

دقت و شرایط تجهیزات تولید به طور مستقیم بر ثبات کیفیت محصول تأثیر می گذارد.

1. تجهیزات شکل دهی: استحکام قاب دستگاه فرم دهی، دقت غلتک های فرم دهی و میزان سایش بر کیفیت شکل دهی لوله های فولادی تاثیر می گذارد. سایش شدید غلتک های شکل دهنده باعث فرورفتگی و بیضی بودن بیش از حد در سطح لوله می شود.
2. تجهیزات جوشکاری:پایداری منبع تغذیه جوشکاری، دقت مکانیسم تغذیه سیم و دقت تنظیم تفنگ جوشکاری بر پایداری پارامترهای جوشکاری تأثیر می گذارد و در نتیجه بر کیفیت جوش تأثیر می گذارد.
3. تجهیزات بازرسی:حساسیت تجهیزات تست غیرمخرب و وضعیت کالیبراسیون آن بر میزان تشخیص عیوب تأثیر می‌گذارد. گیج های فشار و شیرهای ایمنی تجهیزات تست فشار آب باید به طور مرتب کالیبره شوند تا از صحت فشار تست اطمینان حاصل شود.
4. تجهیزات صاف کننده:دقت دستگاه مخروطی سر تخت و دستگاه صاف کننده بر کیفیت و صافی لوله های فولادی تأثیر می گذارد. وجه های انتهایی ناسازگار و انحراف در زوایای اریب بر ساختار جوشکاری سایت تأثیر می گذارد.

یک سیستم کنترل کیفیت خوب-تثبیت شده، کلید تضمین ثبات کیفیت محصول است.

1. بازرسی کارخانه مواد اولیه: آزمایشات ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی، کیفیت سطح، دقت ابعاد و غیره را بر روی هر دسته از نوارهای فولادی انجام دهید. مواد خام فاقد صلاحیت نباید وارد تولید شوند.
2. کنترل کیفیت فرآیند: در{0}}بازرسی‌های سایت و بررسی‌های نقطه‌ای برای هر فرآیند در خط تولید، به سرعت انحرافات فرآیند را شناسایی و تصحیح کنید تا از عدم انطباق دسته‌ای- جلوگیری کنید.
3. بازرسی محصول نهایی: رفتار کنیدبازرسی هایی مانند ظاهر، اندازه، آزمایش هیدرواستاتیک، و آزمایش غیر مخرب در هر لوله فولادی. فقط کسانی که از بازرسی عبور کنند می توانند از کارخانه خارج شوند و گواهی کیفیت صادر می شود.
4. سیستم ردیابی کیفیت:یک سیستم ردیابی کیفیت کامل ایجاد کنید. هر لوله فولادی دارای یک شماره منحصر به فرد است که امکان ردیابی به دسته مواد خام، تیم تولید، تاریخ تولید، سوابق بازرسی و غیره را می دهد.

1. محیط تولید: دما، رطوبت و گرد و غبار در کارگاه جوشکاری می تواند بر کیفیت جوش تاثیر بگذارد. رطوبت بیش از حد می تواند باعث ایجاد منافذ در درز جوش شود و گرد و غبار بیش از حد می تواند بر عملکرد شار جوش تأثیر بگذارد.
2. شرایط نگهدارییون ها: لوله های فولادی باید در انباری خشک و دارای تهویه نگهداری شوند تا از باران، رطوبت و زنگ زدگی جلوگیری شود. برای جلوگیری از اختلاط، مشخصات و گریدهای مختلف لوله های فولادی باید به طور جداگانه ذخیره شوند.
3. فرآیند حمل و نقل: در حین حمل و نقل، باید اقدامات حفاظتی موثری برای جلوگیری از ضربه، فشرده شدن یا خراشیدگی لوله ها انجام شود، که می تواند باعث تغییر شکل بدنه لوله و آسیب به لایه ضد خوردگی شود.