كوع الأنابيب غير الملحومة من الفولاذ الكربوني 2.5D: المواصفات, تطبيقات, والفوائد

 

مقدمة

في أنظمة الأنابيب الصناعية, يعد المرفقان من المكونات المهمة المستخدمة لتغيير اتجاه التدفق, عادة بزوايا 45 درجة أو 90 درجة. من بين أنواع الأكواع المختلفة المتوفرة, على 2.5D كوع ​​الأنابيب غير الملحومة يستخدم على نطاق واسع في التطبيقات التي تتطلب انتقالات التدفق السلس, قوة عالية, والمتانة. هذه الأكواع مصنوعة من الفولاذ الكربوني (CS), سبائك الصلب (مثل), أو الفولاذ المقاوم للصدأ (سس), وهي متوفرة في مجموعة متنوعة من الأحجام والجداول الزمنية لتلبية الاحتياجات المحددة لمختلف الصناعات.

توفر هذه المقالة لمحة شاملة عن أكواع الأنابيب غير الملحومة من الفولاذ الكربوني 2.5D, بما في ذلك مواصفاتها, عملية التصنيع, التطبيقات, والفوائد. سوف نستكشف أيضًا الاختلافات بين الأكواع الملحومة وغير الملحومة, وتقديم معلومات مفصلة عن الجداول الزمنية المختلفة (SCH10-SCH80S) والأحجام (1/2-24 بوصة, DN15-DN600 للمرفقين والأكواع غير الملحومة 4-72 بوصة, DN150-DN1800 للأكواع الملحومة). بالإضافة إلى ذلك, سيتم تضمين الجداول لتلخيص المعلومات والمواصفات الفنية الرئيسية.

ما هو كوع الأنابيب غير الملحومة 2.5D?

A 2.5D كوع ​​الأنابيب غير الملحومة هو نوع من تركيبات الأنابيب المستخدمة لتغيير اتجاه تدفق السوائل في نظام الأنابيب. على “2.5د” يشير إلى نصف قطر الكوع, وهو 2.5 أضعاف القطر الاسمي (د) من الأنبوب. يوفر نصف القطر الأكبر هذا انتقالًا أكثر سلاسة للتدفق مقارنةً بالمرفقين القياسيين, تقليل الاضطراب وفقدان الضغط.

الميزات الرئيسية لأكواع الأنابيب غير الملحومة 2.5D:

• البناء السلس: يتم تصنيع الأكواع غير الملحومة بدون أي وصلات ملحومة, توفير قوة فائقة ومقاومة للضغط والتآكل.
• 2.5د الشعاع: يضمن نصف القطر 2.5D انتقالًا أكثر سلاسة للتدفق, تقليل قطرات الضغط وتقليل التآكل في نظام الأنابيب.
• خيارات المواد: متوفر في الفولاذ الكربوني (CS), سبائك الصلب (مثل), والفولاذ المقاوم للصدأ (سس), السماح للاستخدام في مجموعة واسعة من التطبيقات والبيئات.
• المدى حجم: الأكواع غير الملحومة متوفرة بأحجام تتراوح من 1/2 بوصة ل 24 بوصة (DN15-DN600), في حين أن الأكواع الملحومة متوفرة بأحجام من 4 بوصة إلى 72 بوصة (DN150-DN1800).
• تقييمات الضغط: متوفر في جداول مختلفة, بما فيها SCH10, SCH20, SCH40, SCH80, SCH80S, لتلبية متطلبات الضغط ودرجة الحرارة المختلفة.

الجدول 1: الخصائص الرئيسية لأكواع الأنابيب غير الملحومة 2.5D

مميزة	الوصف
نوع الكوع	كوع أنبوبي غير ملحوم بنصف قطر 2.5D
المواد	الكربون الصلب (CS), سبائك الصلب (مثل), الفولاذ المقاوم للصدأ (سس)
المدى حجم (سلس)	1/2 بوصة ل 24 بوصة (DN15-DN600)
المدى حجم (ملحومة)	4 بوصة إلى 72 بوصة (DN150-DN1800)
تقييمات الضغط	SCH10, SCH20, SCH40, SCH80, SCH80S
تطبيقات	بترول & الغاز, المعالجة الكيميائية, توليد الطاقة, معالجة المياه, إلخ.

المواد المستخدمة في أكواع الأنابيب غير الملحومة 2.5D

يعتمد اختيار المواد لأكواع الأنابيب غير الملحومة 2.5D على المتطلبات المحددة للتطبيق, بما في ذلك عوامل مثل الضغط, درجة حرارة, ونوع السائل أو الغاز الذي يتم نقله. تشمل المواد الأكثر شيوعًا المستخدمة لهذه الأكواع الكربون الصلب (CS), سبائك الصلب (مثل), و الفولاذ المقاوم للصدأ (سس).

1. الكربون الصلب (CS)

الكربون الصلب هي واحدة من المواد الأكثر استخدامًا على نطاق واسع لأكواع الأنابيب غير الملحومة نظرًا لقوتها العالية, متانة, والفعالية من حيث التكلفة. إنها مناسبة للتطبيقات التي لا يشكل فيها التآكل مصدر قلق كبير, كما هو الحال في خطوط أنابيب النفط والغاز, أنظمة توزيع المياه, والأنابيب الصناعية العامة.

• مزايا: قوة عالية, فعالة من حيث التكلفة, من السهل افتعالها.
• العيوب: عرضة للتآكل في بيئات معينة, مثل تلك التي تحتوي على الرطوبة أو المواد الكيميائية المسببة للتآكل.

2. خليط معدني (مثل)

خليط معدني يحتوي على عناصر صناعة السبائك إضافية, مثل الكروم, الموليبدينوم, والنيكل, مما يعزز قوتها, صلابة, ومقاومة درجات الحرارة المرتفعة والتآكل. تُستخدم أكواع سبائك الفولاذ بشكل شائع في تطبيقات درجات الحرارة العالية والضغط العالي, مثل توليد الطاقة, معالجة البتروكيماويات, والمصافي.

• مزايا: قوة عالية, مقاومة ممتازة للحرارة والتآكل.
• العيوب: أغلى من الفولاذ الكربوني, يتطلب تقنيات لحام متخصصة.

3. الفولاذ المقاوم للصدأ (سس)

الفولاذ المقاوم للصدأ معروفة بمقاومتها الممتازة للتآكل, مما يجعلها مثالية للاستخدام في البيئات المسببة للتآكل, مثل مصانع المعالجة الكيميائية, إنتاج الأغذية والمشروبات, وتصنيع الأدوية. الأكواع المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ متوفرة بدرجات مختلفة, بما فيها 304, 316, و 321, يقدم كل منها مستويات مختلفة من مقاومة التآكل والخصائص الميكانيكية.

• مزايا: مقاومة ممتازة للتآكل, متانة عالية, مناسبة للتطبيقات الصحية.
• العيوب: تكلفة أعلى مقارنة بالفولاذ الكربوني وسبائك الصلب.

الجدول 2: مقارنة المواد لأكواع الأنابيب غير الملحومة 2.5D

المواد	مزايا	العيوب	تطبيقات
الكربون الصلب (CS)	قوة عالية, فعالة من حيث التكلفة, من السهل افتعالها	عرضة للتآكل في بيئات معينة	بترول & الغاز, توزيع المياه, الاستخدام الصناعي العام
خليط معدني (مثل)	قوة عالية, مقاومة ممتازة للحرارة والتآكل	أكثر تكلفة, يتطلب لحام متخصص	توليد الطاقة, البتروكيماويات, المصافي
الفولاذ المقاوم للصدأ (سس)	مقاومة ممتازة للتآكل, متانة عالية, مناسبة للتطبيقات الصحية	تكلفة أعلى مقارنة بالكربون وسبائك الصلب	المعالجة الكيميائية, طعام & مشروب, المستحضرات الصيدلانية

عملية التصنيع لأكواع الأنابيب غير الملحومة 2.5D

تتضمن عملية تصنيع أكواع الأنابيب غير الملحومة عدة خطوات للتأكد من أن المنتج النهائي يلبي المواصفات المطلوبة للقوة, متانة, ودقة الأبعاد. تتضمن العملية عادةً المراحل التالية:

1. اختيار المواد الخام

الخطوة الأولى في تصنيع كوع الأنبوب غير الملحوم هي اختيار المواد الخام المناسبة, عادةً ما يكون أنبوبًا غير ملحوم أو قطعة معدنية مصنوعة من الفولاذ الكربوني, سبائك الصلب, أو الفولاذ المقاوم للصدأ. يتم اختيار المادة بناءً على المتطلبات المحددة للتطبيق, مثل الضغط, درجة حرارة, ومقاومة التآكل.

2. قطع

يتم قطع المادة الخام المحددة إلى الطول المطلوب, حسب حجم الكوع الذي يتم تصنيعه. يتم تحديد طول المادة المقطوعة حسب نصف القطر وزاوية الكوع المرغوبة (مثل, 45درجة أو 90 درجة).

3. التدفئة

يتم تسخين الأنبوب المقطوع أو البليت في الفرن إلى درجة حرارة عالية, عادة بين 900درجة مئوية و 1200 درجة مئوية (1650درجة فهرنهايت إلى 2200 درجة فهرنهايت), لجعل المادة أكثر ليونة وأسهل في التشكيل.

4. تشكيل

بمجرد وصول المادة إلى درجة الحرارة المطلوبة, يتم وضعها في قالب التشكيل, حيث يتم تشكيلها في تكوين الكوع المطلوب. قد تتضمن عملية التشكيل عدة تقنيات, بما فيها الدفع الساخن, الانحناء مغزل, أو تشكيل هيدروليكي, حسب حجم ومواصفات الكوع.

• الدفع الساخن: في هذه العملية, يتم دفع الأنبوب الساخن من خلال قالب لتشكيل شكل الكوع المطلوب. يتم توسيع الأنبوب وثنيه في نفس الوقت لتحقيق نصف القطر والزاوية المطلوبة.
• مغزل الانحناء: يتم إدخال شياق في الأنبوب لمنعه من الانهيار أثناء عملية الثني. ثم يتم ثني الأنبوب حول قالب لتشكيل الكوع.
• التشكيل الهيدروليكي: يتم استخدام الضغط الهيدروليكي لتوسيع وثني الأنبوب إلى شكل الكوع المطلوب.

5. المعالجة الحرارية

بعد التشكيل, يخضع المرفق للمعالجة الحرارية لتخفيف الضغوط الداخلية وتحسين خواصه الميكانيكية. تشمل عمليات المعالجة الحرارية الشائعة التطبيع, الصلب, و التبريد والتلطيف, اعتمادا على متطلبات المواد والتطبيق.

6. التصنيع والتشطيب

بمجرد معالجة الكوع بالحرارة, يتم تشكيله لتحقيق الأبعاد المطلوبة والانتهاء من السطح. قد يشمل ذلك عمليات مثل التشذيب, الميلا, و تلميع. عادةً ما تكون أطراف الكوع مشطوفة لإعدادها للحام أثناء التثبيت.

7. التفتيش والاختبار

الخطوة الأخيرة في عملية التصنيع هي الفحص والاختبار للتأكد من أن الكوع يلبي المواصفات المطلوبة للقوة, دقة الأبعاد, والانتهاء من السطح. تشمل الاختبارات الشائعة اختبار بالموجات فوق الصوتية, الاختبار الشعاعي, و الاختبار الهيدروستاتيكي للتحقق من وجود عيوب مثل الشقوق, voids, or leaks.

الجدول 3: عملية التصنيع لأكواع الأنابيب غير الملحومة 2.5D

خطوة	الوصف
اختيار المواد الخام	Selection of seamless pipe or billet made from carbon steel, سبائك الصلب, أو الفولاذ المقاوم للصدأ
قطع	Cutting the raw material to the required length
التدفئة	Heating the material to a high temperature to make it malleable
تشكيل	Shaping the material into the required elbow configuration using hot pushing, الانحناء مغزل, or hydraulic forming
المعالجة الحرارية	Relieving internal stresses and improving mechanical properties through normalizing, الصلب, or quenching and tempering
التصنيع والتشطيب	Machining the elbow to achieve the required dimensions and surface finish
التفتيش والاختبار	Inspecting and testing the elbow for strength, دقة الأبعاد, والانتهاء من السطح

Pressure Ratings and Schedules (SCH10-SCH80S)

The pressure rating of a 2.5D seamless pipe elbow is determined by its schedule (SCH), which refers to the wall thickness of the pipe. يؤثر الجدول الزمني على قدرة المرفق على تحمل الضغط الداخلي وهو عامل مهم في اختيار المرفق المناسب لتطبيق معين.

الجداول المشتركة لأكواع الأنابيب غير الملحومة 2.5D:

• SCH10: رقيقة الجدران, مناسبة لتطبيقات الضغط المنخفض.
• SCH20: أكثر سمكًا قليلاً من SCH10, تستخدم في تطبيقات الضغط المتوسط.
• SCH40: سمك الجدار القياسي, يشيع استخدامها في مجموعة واسعة من التطبيقات, بما في ذلك الماء, الغاز, وخطوط أنابيب البخار.
• SCH80: سميكة الجدران, مناسبة لتطبيقات الضغط العالي.
• SCH80S: يشبه SCH80 ولكن بسمك جدار مختلف قليلاً, غالبا ما تستخدم في أنظمة الأنابيب الفولاذية المقاومة للصدأ.

الجدول 4: تقييمات وجداول الضغط لأكواع الأنابيب غير الملحومة 2.5D

جدول	سمك الجدار (بوصة)	تصنيف الضغط (رطل لكل بوصة مربعة)	تطبيقات
SCH10	0.109 – 0.148	150 – 300	تطبيقات الضغط المنخفض, مثل توزيع المياه وأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء
SCH20	0.147 – 0.216	300 – 600	تطبيقات الضغط المعتدل, مثل خطوط أنابيب الغاز وأنظمة المياه الصناعية
SCH40	0.154 – 0.337	600 – 1500	التطبيقات القياسية, بما في ذلك البخار, الغاز, وخطوط المياه
SCH80	0.218 – 0.500	1500 – 3000	تطبيقات الضغط العالي, مثل خطوط أنابيب النفط والغاز والمعالجة الكيميائية
SCH80S	0.218 – 0.500	1500 – 3000	أنظمة أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ ذات الضغط العالي

سلس مقابل. المرفقين الملحومة

عند اختيار كوع الأنابيب, من المهم أن نفهم الاختلافات بين سلس و ملحومة المرفقين, حيث أن كل نوع له مميزاته وعيوبه.

1. المرفقين سلس

يتم تصنيع الأكواع غير الملحومة من قطعة واحدة من المواد, بدون أي وصلات ملحومة. وهذا يوفر قوة فائقة ومقاومة للضغط, مما يجعل الأكواع غير الملحومة مثالية لتطبيقات الضغط العالي ودرجات الحرارة العالية.

• مزايا: لا يوجد وصلات ملحومة, قوة أعلى, مقاومة أفضل للضغط والتآكل.
• العيوب: أكثر تكلفة من الأكواع الملحومة, نطاق محدود الحجم (عادة ما يصل إلى 24 بوصة).

2. المرفقين الملحومة

يتم تصنيع الأكواع الملحومة من خلال ربط قطعتين من المواد معًا باستخدام تقنيات اللحام. في حين أن الأكواع الملحومة تكون بشكل عام أقل تكلفة من الأكواع غير الملحومة, قد يكون لديهم قوة أقل ومقاومة للضغط بسبب وجود وصلات ملحومة.

• مزايا: أقل تكلفة, متوفر بأحجام أكبر (تصل إلى 72 بوصة).
• العيوب: قد تكون الوصلات الملحومة أضعف من البناء السلس, احتمالية التآكل عند خط اللحام.

الجدول 5: مقارنة بين الأكواع الملحومة وغير الملحومة

نوع	مزايا	العيوب	تطبيقات
المرفقين سلس	لا يوجد وصلات ملحومة, قوة أعلى, مقاومة أفضل للضغط والتآكل	أكثر تكلفة, نطاق محدود الحجم (تصل إلى 24 بوصة)	ارتفاع الضغط, تطبيقات درجات الحرارة العالية
المرفقين الملحومة	أقل تكلفة, متوفر بأحجام أكبر (تصل إلى 72 بوصة)	قد تكون المفاصل الملحومة أضعف, احتمالية التآكل عند خط اللحام	تطبيقات الضغط المنخفض إلى المتوسط, خطوط الأنابيب ذات القطر الكبير

تطبيقات أكواع الأنابيب غير الملحومة 2.5D