كيفية الحصول على قوة الإنتاج لأنابيب الصلب لخطوط الأنابيب

ماذا تعني قوة الخضوع لأنابيب الصلب لخطوط الأنابيب

قوة الخضوع هي الضغط الذي يتوقف عنده الأنبوب الفولاذي لخط الأنابيب عن التصرف بشكل مرن ويبدأ في التشوه من الناحية البلاستيكية. إنه يمثل الحد الفاصل بين التمدد القابل للعكس والإجهاد الدائم. نظرًا لأن اختيار سمك الجدار وعامل التصميم والحد الأقصى لضغط التشغيل المسموح به كلها مستمدة من هذا الرقم الفردي، فإن قوة الخضوع هي الخاصية الميكانيكية الأكثر تحكمًا في أي مواصفات لأنابيب الخط.

بالنسبة لأنابيب خط الفولاذ الكربوني، فإن الخاصية ليست رقمًا واحدًا أبدًا. إنه نطاق ذو حد أدنى محدد، وفي معظم مستويات مواصفات المنتج، حد أقصى محدد. لا يمكن للأنبوب الذي يقل عن الحد الأدنى أن يعمل بأمان عند الضغط التصميمي المفترض أثناء الهندسة، في حين أن الأنبوب الأعلى بكثير من الحد الأقصى قد يُظهر انخفاض الليونة وضعف قابلية اللحام في الحقل.

كيف يحدد API 5L قوة الإنتاجية لدرجات أنابيب الخطوط

API 5L، المطابق تقنيًا للمواصفة ISO 3183، يعين لكل درجة الحد الأدنى والحد الأقصى لقوة الخضوع والحد الأدنى من قوة الشد. يسرد الجدول أدناه القيم التي تنطبق على أنابيب PSL2 للدرجات الأكثر تداولًا.

كما يحد API 5L من نسبة العائد -إلى-الشد لأنابيب PSL2، والتي تحافظ على سقف لمدى تقوية المادة قبل أن تتأثر المتانة وقدرة الانفعال. يحمل أنبوب PSL1 الحد الأدنى فقط، وبالتالي فهو محدد للضغط المنخفض والواجبات ذات العواقب الأقل.

طرق الاختبار المستخدمة للحصول على القيمة

يتم استخدام عائلتين من الأساليب في الممارسة العملية: التقدير النظري والاختبار البدني. وتشمل الأساليب النظرية ميكانيكا المرونة، وميكانيكا البلاستيك، وتحليل العناصر المحدودة. وهي مفيدة في مرحلة التصميم، عندما لا يكون هناك أنبوب بعد ويجب اختيار سمك الجدار، لكنها لا تستطيع التصديق على المنتج الذي تم تسليمه.

الطريقة التجريبية فقط هي التي تنتج القيمة التي تظهر في شهادة اختبار المطحنة. يتم تشكيل عينة الشد من جسم الأنبوب، ويتم إعدادها وفقًا للمواصفة ASTM A370 أو ISO 6892-1، ويتم سحبها حتى الفشل في آلة تمت معايرتها. بالنسبة لأنابيب PSL2، يحدد API 5L قوة الخضوع على أنها إجهاد الشد عند إجمالي استطالة بنسبة 0.5 بالمائة تحت الحمل. تتطلب بعض اتفاقيات الشراء بدلاً من ذلك طريقة الإزاحة بنسبة 0.2 بالمائة، ويمكن للطريقتين إرجاع قراءات مختلفة قليلاً على نفس العينة، لذلك يجب ذكر الطريقة قبل تشغيل الاختبار.

اتجاه العينة: شريط طولي، شريط عرضي أو شريط دائري، مقطوع بعيدًا عن خط اللحام.

موضع العينة: جسم الأنبوب لمنتجات الألواح والملفات، ومنطقة اللحام والحرارة المتأثرة لفحص جودة اللحام.

درجة حرارة الاختبار: البيئة المحيطة ما لم يتم أيضًا إجراء اختبار صلابة درجات الحرارة المنخفضة وفقًا لمتطلبات شاربي.

سرعة الاختبار وفئة مقياس الامتداد، وكلاهما يجب تسجيلهما حتى يمكن تتبع النتيجة.

لماذا يمكن أن يقرأ أنبوبان من نفس الدرجة بشكل مختلف

تتأثر قوة الخضوع المقاسة بالكيمياء، وبطريق التدحرج، وبالاختبار نفسه. يعمل الكربون والمنغنيز على زيادة القوة بشكل مباشر، بينما يعمل النيوبيوم والفاناديوم والتيتانيوم على تحسين الحبوب ورفع القوة دون الإضرار بالصلابة. تنتج المعالجة الميكانيكية الحرارية المتبوعة بالتبريد المتسارع بنية مجهرية أكثر دقة من التطبيع، لذلك يمكن أن يختلف ملفان من نفس الدرجة الاسمية بعدة عشرات من الميجا باسكال.

تشمل التأثيرات الأخرى قطر الأنبوب وسمك الجدار، مما يغير كمية العمل البارد أثناء التشكيل؛ اتجاه العينة، لأن الخصائص العرضية تكون عمومًا أقل من الخصائص الطولية؛ خطوات الاستقامة والتوسيع المطبقة بعد التشكيل؛ وإجهاد الشيخوخة إذا تم تسخين الأنبوب لاحقًا، على سبيل المثال أثناء تطبيق الطلاء. إن الاحتفاظ بالوقت بين التشكيل والاختبار مهم أيضًا، لأن التعتيق الطبيعي يرفع القيمة المقاسة ببطء.

إرشادات عملية للمشترين والمفتشين

الحصول على القيمة من خلال التوثيق والتحقق، وليس من خلال الافتراض. اطلب الأنابيب بالدرجة ومستوى مواصفات المنتج والإصدار القياسي المنصوص عليه صراحةً، ويتطلب شهادة اختبار مطحنة صادرة وفقًا للمعيار EN 10204 النوع 3.1 أو ما يعادله، مع إظهار رقم الحرارة والتحليل الكيميائي ونتيجة الشد الكاملة. عندما يتطلب المشروع أدلة مستقلة، شاهد اختبار الشد أو قم بتعيين هيئة تفتيش تابعة لطرف ثالث لأخذ العينات والاختبار في المصنع.

أثناء فحص البضائع المستلمة،-تحقق من رقم الحرارة الموجود على الأنبوب مقابل الشهادة، وابحث عن علامة الدرجة الصحيحة المكتوبة على كل طول، وتأكد من أن قوة الخضوع المبلغ عنها تقع داخل نطاق الدرجة المطلوبة. عندما تشير الشهادة إلى قيمة قريبة من الحد الأدنى، يكون الأنبوب متوافقًا ولكنه يترك هامشًا صغيرًا، لذلك يجب أن تستخدم حسابات التصميم الحد الأدنى المحدد بدلاً من القيمة المبلغ عنها.

التعليمات

س: كيف يتم قياس قوة الخضوع فعليًا على خط الأنابيب؟
يتم سحب عينة الشد المُشكَّلة آليًا في آلة اختبار مُعايرة ويتم قراءة الإجهاد عند إجهاد محدد من منحنى الإجهاد-الانفعال، باستخدام إما طريقة الاستطالة الإجمالية بنسبة 0.5 بالمائة تحت الحمل أو طريقة الإزاحة بنسبة 0.2 بالمائة كما هو متفق عليه في أمر الشراء.

س: ما هي الطريقة التي يستخدمها API 5L لأنابيب PSL2؟
بالنسبة لأنابيب PSL2، يستخدم API 5L إجهاد الشد بنسبة 0.5 بالمائة من الاستطالة الإجمالية تحت الحمل، ولهذا السبب يجب أن تسمي الشهادة دائمًا الطريقة حتى يمكن مقارنة النتيجة بالمعيار ومع درجات الحرارة الأخرى.

س: هل يمكن تقدير قوة الخضوع دون اختبار؟
تعتبر النماذج النظرية مثل تحليل العناصر المحدودة وحسابات اللدونة مفيدة للتصميم الأولي واختيار سمك الجدار، ولكنها غير مقبولة كدليل على الامتثال ولا يمكن أن تحل محل اختبار الشد على الأنبوب النهائي.

س: ما الفرق بين قوة الخضوع وقوة الشد؟
تشير قوة الخضوع إلى بداية التشوه الدائم، في حين أن قوة الشد هي أقصى ضغط يمكن أن يتحمله الفولاذ قبل الفشل. يتم التحكم في النسبة بين الاثنين بواسطة API 5L لدرجات PSL2 للحفاظ على الليونة.

س: هل تعني قوة الإنتاج الأعلى دائمًا أنبوبًا أفضل؟
لا، فالدرجة الأعلى تسمح بجدران أرق وحمولة أقل لنفس الضغط، ولكنها أيضًا تقلل من قدرة الضغط وتتطلب ضوابط أكثر صرامة في اللحام. الدرجة الصحيحة هي الدرجة الأدنى التي تحقق الضغط التصميمي مع هامش الأمان المطلوب.

س: كم مرة يتم إجراء الاختبار أثناء الإنتاج؟
يتم تحديد تكرار الاختبار وفقًا للمعيار وبموجب اتفاقية الشراء، عادةً على أساس كل حرارة أو دفعة أو كل نوبة عمل، مع اختبارات إضافية بعد أي تغيير في ممارسة الدرفلة، ويتم تسجيل جميع النتائج في شهادة اختبار المطحنة.