دور عناصر الشوائب
يعد الكبريت والفوسفور من العناصر المتبقية في صناعة الصلب والتي تأتي بشكل رئيسي من المواد الخام. في أنابيب الصلب تعتبر ضارة وتقتصر على مواصفات المنتج. توجد الحدود الواردة في API 5L Grade B لحماية الأداء الميكانيكي لجسم الأنبوب واللحام، خاصة في خدمة خطوط الأنابيب الصعبة.
لماذا الكبريت محدود
ويشكل الكبريت كبريتيد الحديد عند حدود الحبوب، والذي ينصهر عند درجة حرارة منخفضة ويسبب عيبًا يعرف بالقصر الساخن. أثناء الدرفلة على الساخن واللحام، يضعف الكبريتيد السائل حدود الحبوب وينتج عنه تشقق. يقلل الكبريت أيضًا من الليونة وصلابة التأثير ويخلق شوائب كبريتيد ممدودة تعمل كمواقع لبدء الشقوق. تتحكم صناعة الصلب الحديثة في الكبريت من خلال إزالة الكبريت ويمكن أن تصل إلى مستويات أقل من 0.005 بالمائة.
لماذا الفوسفور محدود
يذوب الفوسفور في الفريت ويقويه، ولكنه يسبب أيضًا عزلًا شديدًا لأنه لا ينتشر بسهولة. يؤدي ارتفاع نسبة الفوسفور إلى تعزيز تقصف حدود الحبوب ورفع درجة حرارة التحول إلى درجة حرارة انتقالية هشة، وهو أمر خطير بالنسبة لخطوط الأنابيب التي يجب أن تقاوم انتشار الكسر. يقلل الفوسفور أيضًا من قابلية اللحام من خلال تعزيز التصلب في المفاصل المقيدة.
الحدود في API 5L الدرجة B
بالنسبة لـ PSL1 Grade B، يبلغ الحد الأقصى لمحتوى الفوسفور عادةً 0.030 بالمائة ويكون الحد الأقصى لمحتوى الكبريت عادةً 0.030 بالمائة. بالنسبة لـ PSL2، تم تشديد الحدود إلى حوالي 0.025 بالمائة فوسفور و0.015 بالمائة كبريت لدعم اختبار التأثير الإلزامي ومتطلبات الصلابة الأكثر صرامة للمستوى. غالبًا ما يتم الاتفاق على المستويات الأدنى للخدمة الحامضة.
التأثير على قابلية اللحام
يعمل انخفاض الكبريت والفوسفور على تحسين مقاومة معدن اللحام والمنطقة المتأثرة بالحرارة للتكسير الساخن والتشقق الناجم عن الهيدروجين. ينتج الفولاذ النظيف ذو المحتوى المنخفض من التضمين لحامات صوتية ذات صلابة أفضل، وهو أمر ضروري لحامات محيط المجال التي يتم إجراؤها في ظل ظروف متغيرة.
الأسئلة المتداولة
ما هو الضيق الساخن؟الضيق الساخن هو تشقق يحدث أثناء العمل الساخن أو اللحام عندما يؤدي كبريتيد الحديد ذو نقطة الانصهار المنخفضة عند حدود الحبوب إلى تمزق الفولاذ.
هل يضعف الفوسفور الفولاذ دائمًا؟يعمل الفوسفور على تقوية الفريت ولكنه يؤدي إلى تقصفه في نفس الوقت، لذا فإن تأثيره الضار على المتانة يفوق القوة المكتسبة للفولاذ الإنشائي.
هل يمكن إزالة الكبريت بالكامل من الفولاذ؟يمكن أن تؤدي عملية إزالة الكبريت الحديثة إلى تقليل الكبريت إلى مستويات منخفضة جدًا، لكن الإزالة الكاملة ليست عملية؛ يتم تعيين الحدود القياسية أقل بكثير من العتبة الضارة.
لماذا تعتبر المتانة مهمة لخطوط أنابيب الغاز؟يجب أن يوقف خط الغاز الكسر الجاري؛ يمتص الفولاذ عالي الصلابة مع الشوائب المنخفضة طاقة الشقوق المنتشرة ويوقفها قبل أن تنتقل بعيدًا.
هل تختلف الحدود بالنسبة لأنابيب الخدمة الحامضة؟نعم، تضيف مواصفات الخدمة الحامضة حدودًا أكثر صرامة للكبريت والصلابة وتتطلب اختبار مقاومة التكسير الناجم عن الهيدروجين.
