الخصائص، الإنتاج، وتفاصيل التطبيق للأنابيب الفولاذية غير الملحومة X80Q

كمنتج متطور في مجال نقل خطوط أنابيب النفط والغاز، فإن الأنابيب الفولاذية غير الملحومة X80Q جذبت دائمًا الكثير من الاهتمام في الصناعة لأدائها الفني وتطبيقها في السوق. في السنوات الأخيرة، مع النمو المستمر للطلب العالمي على الطاقة والتحديث المتكرر لتكنولوجيا نقل خطوط الأنابيب، أصبحت الأنابيب الفولاذية غير الملحومة X80Q، بقوتها العالية وصلابتها العالية ومقاومتها الممتازة للتآكل، تدريجيًا المادة المفضلة لبناء خطوط أنابيب الغاز ذات الضغط العالي لمسافات طويلة.

أولاً، الخصائص التقنية للقوة العالية والموثوقية للأنابيب الفولاذية غير الملحومة X80Q.

تنتمي الأنابيب الفولاذية غير الملحومة X80Q إلى درجة الفولاذ X80 (أقل قوة إنتاج تصل إلى 555MPa) في معيار API 5L. تشير اللاحقة 'Q' إلى أنها خضعت لعملية التبريد + المعالجة الحرارية. تسمح هذه المعالجة الخاصة لها بالحفاظ على قوة عالية مع امتلاكها أيضًا صلابة ممتازة في درجات الحرارة المنخفضة؛ يمكن أن تصل طاقة تأثير شاربي إلى أكثر من 200 جول عند -20 درجة مئوية. بالمقارنة مع الأنابيب الفولاذية غير الملحومة التقليدية X80، تتميز الأنابيب الفولاذية غير الملحومة X80Q بقدرة محسنة على انتشار الشقوق واعتقالها بنسبة 30% تقريبًا، مما يجعلها مناسبة بشكل خاص لبناء خطوط أنابيب الغاز في الظروف الجيولوجية المعقدة. يتم التحكم في مكافئ الكربون الخاص بها (Ceq) بأقل من 0.43%، وتتفوق قابلية اللحام على الأنابيب الفولاذية الملحومة المصنوعة من ألواح فولاذية مدلفنة من نفس الدرجة، مما يقلل بشكل كبير من صعوبات البناء في الموقع.

ثانياً، يتم التحكم بدقة في عملية إنتاج الأنابيب الفولاذية غير الملحومة X80Q.

يتضمن إنتاج الأنابيب الفولاذية غير الملحومة X80Q أربع مراحل أساسية: صناعة الفولاذ، والدرفلة، والمعالجة الحرارية، والاختبار. في مرحلة صناعة الفولاذ، يتم استخدام عملية ثلاثية تتمثل في 'الصهر المحول + تكرير LF + تفريغ الغاز بالفراغ RH' لضمان أن تكون محتويات الكبريت والفوسفور أقل من 0.003% و0.015% على التوالي. تستخدم مرحلة الدرفلة على الساخن مطحنة درفلة مستمرة بثلاث أسطوانات لتحقيق تحكم دقيق في تحمل سمك الجدار في حدود ±0.5 مم. تستخدم عملية التبريد الأكثر أهمية نظام 'فرن المشي + تبريد ستارة الماء ذات الضغط العالي'، مما يسمح للأنابيب الفولاذية بالخضوع للتحول الهيكلي الدقيق بعد الأوستنيت عند 900 درجة مئوية مع معدل تبريد يبلغ 150 درجة مئوية/ثانية. أخيرًا، بعد التقسية عند 620 درجة مئوية، يتم الحصول على بنية مجهرية من السوربيت المقسى، مع حجم حبيبي يصل إلى درجة ASTM 12 أو أعلى. ومن الجدير بالذكر أن الشركات المحلية الرائدة قد حققت تحكمًا رقميًا كاملاً للعملية، باستخدام أنظمة MES لمراقبة أكثر من 2000 معلمة عملية في الوقت الفعلي، والحفاظ على معدل تأهيل المنتج بشكل ثابت أعلى من 99.2%.

ثالثًا، التطبيقات النموذجية للأنابيب الفولاذية غير الملحومة X80Q.

1. خطوط أنابيب الغاز البرية ذات الضغط العالي: في مشاريع خطوط أنابيب الغاز الطبيعي، يتم استخدام الأنابيب الفولاذية غير الملحومة X80Q في الأقسام الحرجة مع ضغط تصميمي يبلغ 6MPa. بالمقارنة مع الأنابيب الفولاذية التقليدية X70، فإن هذا يقلل من سمك جدار الأنابيب الفولاذية غير الملحومة بنسبة 15%، مما يوفر حوالي 80 طنًا من الفولاذ لكل كيلومتر. تُظهر مقاومتها الفريدة للتكسير الناجم عن الهيدروجين (HIC) أداءً ممتازًا في الوسائط المحتوية على كبريتيد الهيدروجين؛ تستخدم شبكة خطوط أنابيب تجميع ونقل حقول النفط في شينجيانغ تاريم هذه المواد للتعامل مع ظروف المحتوى العالي من الكبريت.

2. تطوير النفط والغاز في أعماق البحار: في مشروع حقل نفط ما قبل الملح في أمريكا الجنوبية، نجحت الأنابيب الفولاذية غير الملحومة X80Q، المستخدمة كمواد رافعة لخطوط الأنابيب تحت سطح البحر، في التغلب على التحديات المزدوجة المتمثلة في ضغط المياه بمقدار 2000 متر وتأثير تيار المحيط. لقد اجتاز اختبار قدرة الضغط وفقًا لمعايير DNV-OS-F101، مع الحفاظ على السلامة الهيكلية حتى عند 0.4% من إجهاد التصميم.

3. حلول للأقسام الجيولوجية الخاصة: من خلال استهداف المناطق النشطة زلزاليًا، اعتمدت شركة غاز دولية بشكل مبتكر هيكل الأنابيب المركب X80Q+CFRP (البوليمر المقوى بألياف الكربون) في خط أنابيب يوكوهاما-تشيبا، مما أدى إلى رفع المقاومة الزلزالية لخط الأنابيب إلى معايير JIS من الفئة A.

رابعاً، الحدود التكنولوجية واتجاهات التطوير لأنابيب الصلب غير الملحومة X80Q.

1. الترقية الذكية: بدأت أحدث الأنابيب الفولاذية غير الملحومة X80Q في دمج مستشعرات الألياف الضوئية، مما يتيح مراقبة الضغط والتوتر في الوقت الفعلي. في مشروع 'خط الأنابيب الرقمي المزدوج' الذي يتم اختباره حاليًا من قبل شبكة خطوط الأنابيب الوطنية، تم دمج ما يصل إلى 20 وحدة استشعار MEMS في أنبوب فولاذي واحد.

2. اختراق في التصنيع الأخضر: تعمل عملية الحديد المختزل المباشر القائمة على الهيدروجين في الشركة على تقليل انبعاثات الكربون لكل طن من إنتاج الأنابيب الفولاذية غير الملحومة X80Q إلى 1.2 طن، وهو انخفاض بنسبة 40% مقارنة بالعمليات التقليدية. من المتوقع أن تدخل الأنابيب الفولاذية منخفضة الكربون المعتمدة وفقًا لمعايير الاتحاد الأوروبي PEFCR الإنتاج الضخم في عام 2026.

3. تطوير المواد المركبة: الأنبوب المركب X80Q/Al الذي تم تطويره بواسطة معهد أبحاث المعادن، الأكاديمية الصينية للعلوم، يقلل الوزن بنسبة 35% مع الحفاظ على القوة، مما يجعله مناسبًا بشكل خاص لبناء خطوط الأنابيب الجبلية. وقد تم التحقق منه بالفعل في قسم اختبار خطوط الأنابيب في جنوب غرب الصين.

خامساً، توصيات لاختيار واستخدام الأنابيب الفولاذية غير الملحومة X80Q.

يجب على مشتري المشروع التركيز على ثلاثة مؤشرات أساسية: (1) يجب أن تكون نسبة مقاومة الخضوع إلى قوة الشد في اختبارات الشد كاملة الحجم ≥0.93؛ (2) يجب أن تكون مساحة القص لسطح الكسر في DWTT (اختبار تمزق مطرقة السقوط) ≥85%؛ (3) يجب أن تتوافق معايير اختبار HIC مع NACE TM0284-2016. من المستحسن أن تتطلب وثائق المناقصة صراحةً من الشركات المصنعة تقديم تقارير تأهيل العمليات الكاملة (PQRs) وتقارير اختبار الطرف الثالث. بالنسبة للمشاريع في المناطق شديدة البرودة، ينبغي طلب بيانات اختبار إضافية CTOD (إزاحة فتح طرف الشقوق) عند -40 درجة مئوية.