أنواع الكراك البارد بين أنابيب الصلب من مخلفات الحرب

التشقق البارد ، أو التشقق البارد (المعروف أيضًا باسم التشقق الناتج عن الهيدروجين أو الهيك) ، هو عيب محتمل يمكن أن يحدث فيأنابيب الصلب ERW (المقاومة الكهربائية الملحومة)، خاصة أثناء عملية اللحام أو أثناء استخدام الأنابيب في ظل ظروف معينة. يحدث التكسير البارد عادة عندما يعاني معدن اللحام أو المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ) من هشاشة ، مما يؤدي إلى تشقق في درجات حرارة منخفضة أو تحت ضغط ميكانيكي. غالبًا ما يكون وجود الإجهاد الهيدروجيني أو المتبقي عاملاً رئيسيًا في هذه الأنواع من الشقوق. يمكن أن يؤثر التشقق البارد سلبًا على الخواص الميكانيكية والسلامة الهيكلية للأنبوب ، خاصة عند استخدامه في التطبيقات الصعبة مثل الحفر وخطوط أنابيب النفط والغاز وغيرها من البنية التحتية الحيوية.

أنواع الشقوق الباردة في أنابيب الصلب من مخلفات الحرب:

-تكسير مستحث بالهيدروجين (HIC)

السبب: يحدث HIC عندما يتم امتصاص الهيدروجين في اللحام أثناء عملية اللحام. يمكن أن يتسبب وجود الهيدروجين في تقصف معدن اللحام أو المنطقة المتأثرة بالحرارة (حاز) ، مما قد يؤدي بدوره إلى التشقق تحت ضغط الشد.

المظهر: غالبًا ما تظهر الشقوق الصغيرة طويلة وضيقة الشقوق التي تتطور داخل أو بالقرب من المنطقة المتأثرة بالحرارة. تعمل هذه الشقوق عادة بشكل عمودي على اللحام وقد تنتشر بشكل أعمق في الفولاذ.

الوقاية: التحكم في مستوى الهيدروجين في بيئة اللحام ، باستخدام أقطاب كهربائية منخفضة الهيدروجين ، ويمكن أن يساعد التسخين المسبق والمعالجة الحرارية المناسبة بعد اللحام على منع الهيدروجين.

-تصدع المنطقة المتأثرة بالحرارة (تكسير حاز)

السبب: المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ) هي منطقة الأنبوب الفولاذي الذي يتم تسخينه أثناء اللحام ولكن ليس ذوبانه. إذا كان معدل التبريد في هذه المنطقة سريعًا جدًا أو إذا كانت المادة عالية الكربون أو ذات صلابة عالية ، فقد يحدث تشقق في الآز بسبب تراكم الضغوط المتبقية.

المظهر: تميل الشقوق في حاز إلى أن تكون عرضية أو قطرية وقد تظهر على شكل شقوق أو تشققات سطحية صغيرة تعمل على طول اللحام.

الوقاية: يمكن أن تقلل معدلات التبريد التي يتم التحكم فيها ، والاختيار المناسب لمعلمات اللحام ، والتسخين المسبق لقطع العمل من خطر التشقق.

-لحام تكسير المعادن (التكسير البارد للحامات)

السبب: يحدث هذا النوع من التكسير البارد مباشرة في معدن اللحام نفسه ، غالبًا بسبب المحتوى العالي من الكربون ، أو الضغوط المتبقية الزائدة ، أو وجود الهيدروجين. يحدث ذلك عادة فور اللحام أو خلال المراحل المبكرة من التبريد ، خاصة عندما يتعرض الأنبوب للضغوط الميكانيكية.

المظهر: غالبًا ما يكون تكسير المعادن باللحام طوليًا أو عرضيًا ، وقد تكون الشقوق ضحلة أو عميقة ، اعتمادًا على شدة الضغوط والخصائص المادية.

الوقاية: استخدام تقنيات اللحام من الفولاذ منخفض الكربون والتحكم فيها (مثل التسخين المسبق والتبريد المتحكم فيه والمعالجة الحرارية بعد اللحام) يمكن أن يخفف من خطر تشقق المعادن باللحام.

-تكسير مستعرض

السبب: يحدث التكسير العرضي عندما تتعرض حبة اللحام أو المنطقة المتأثرة بالحرارة من الأنبوب إلى إجهاد الشد بينما لا يزال الفولاذ في حالة هشة نسبيًا بسبب التبريد السريع. عادة ما ترتبط الشقوق بالفولاذ عالي القوة أو تلك التي تم لحامها أو معالجتها بشكل غير صحيح.

المظهر: تظهر هذه الشقوق عادة بزوايا قائمة على محور الأنبوب وغالبًا ما تكون مرئية على سطح اللحام أو حاز.

الوقاية: التسخين المسبق ، والتبريد المتحكم فيه ، واستخدام قضبان اللحام منخفضة الهيدروجين يمكن أن تقلل من احتمال التشقق العرضي.

-تكسير طولي

السبب: يمكن أن تتشكل الشقوق الطولية بسبب الضغوط المتبقية العالية على طول أنبوب الصلب إرو ، وغالبا ما تنتج عن عيوب اللحام أو المعالجة الحرارية غير الصحيحة. هذا النوع من الكراك يتماشى بشكل عام مع المحور الطويل للأنبوب.

المظهر: الشقوق الطولية عادة ما تكون أكثر خطورة من الشقوق العرضية لأنها يمكن أن تنتشر على طول الأنبوب ، مما يعرض قوته وسلامته الهيكلية للخطر.

الوقاية: يمكن تقليل هذا النوع من التشقق من خلال التحكم في عملية اللحام والمعالجة الحرارية وضمان اختيار المواد المناسبة التي تقاوم التشقق تحت الضغط.

-تمزق صفائحي

السبب: يحدث تمزق صفائحي في الفولاذ مع خصائص متباين الخواص ، مثل الحبوب المشوهة أو الممدودة في اتجاه الدوران. يحدث ذلك عندما يكون الفولاذ تحت ضغط الشد ، عادة أثناء اللحام ، ويكون أكثر احتمالًا في الفولاذ منخفض الجودة مع ليونة منخفضة.

المظهر: تظهر هذه الشقوق على شكل دموع تشبه الشق على طول حدود الحبوب في المعدن الأساسي أو معدن اللحام. غالبًا ما يظهر تمزق الصفائح على سطح اللحام ويمكن إخفاؤه تحت السطح ، مما يتطلب فحصًا دقيقًا.

الوقاية: يمكن أن يقلل التبريد المتحكم فيه ، واختيار المواد المناسبة ، واستخدام إجراء لحام يقلل من خطر تركيز الإجهاد في المادة من احتمال تمزق الصفائح.

العوامل التي تسهم في التشقق البارد في الأنابيب الفولاذية من مخلفات الحرب:

معلمات اللحام: مدخلات حرارية غير صحيحة ، سرعة لحام عالية ، أو درجة حرارة تسخين منخفضة يمكن أن تسهم في تكسير البارد. السيطرة المناسبة على عملية اللحام أمر بالغ الأهمية.

تركيبة المواد: المحتوى العالي من الكربون ، أو عناصر السبائك ، أو المواد الأكثر عرضة للسلوك الهش عند درجات الحرارة المنخفضة تزيد من احتمال التكسير البارد.

الإجهاد المتبقي: يمكن للإجهاد المتبقي الناتج عن اللحام من التبريد غير المناسب ، أو الإدخال الحراري الزائد ، أو ركوب الدراجات الحرارية أن يعزز التشقق في اللحام أو حاز.

الهيدروجين: الهيدروجين هو السبب الرئيسي للتشقق البارد. يمكن امتصاصه في اللحام أو الأنبوب أثناء اللحام ونشره في المنطقة المتأثرة بالحرارة ، مما يزيد من خطر التشققات.

هندسة الأنابيب وسمكها: كلما كان الأنبوب أكثر سمكًا ، كلما كان أكثر عرضة للتشقق البارد بسبب زيادة المنطقة المتأثرة بالحرارة وصعوبة التحكم في معدلات التبريد.

تدابير الوقاية والتخفيف:

التحكم في إجراءات اللحام: يجب التحكم عن كثب في معلمات اللحام المناسبة ، بما في ذلك إدخال الحرارة ، وسرعة اللحام ، والتقنية.

التسخين المسبق والمعالجة الحرارية بعد اللحام: تساعد هذه الخطوات في تقليل خطر التشقق من خلال التحكم في معدلات التبريد وتخفيف الضغوط المتبقية.

اختيار المواد: يجب استخدام الفولاذ والسبائك منخفضة الكربون المقاومة لتقشير الهيدروجين ، خاصة للتطبيقات الحرجة مثل أنابيب الحفر أو إنشاء خطوط الأنابيب.

استخدام قطب كهربائي منخفض الهيدروجين: للحد من خطر التشقق الناجم عن الهيدروجين ، يجب استخدام أقطاب لحام منخفضة الهيدروجين.

الفحص والاختبار: يمكن أن تساعد طرق الاختبار غير المدمرة (NDT) مثل الاختبار بالموجات فوق الصوتية والتصوير الشعاعي وفحص التيار الدوامي في الكشف عن التشققات الباردة في وقت مبكر وتجنب الفشل أثناء الخدمة.