يُعدّ اختيار مادة الأنابيب المناسبة للأنظمة الصناعية تحديًا كبيرًا. ويُعتبر كلٌّ من معيارَي “ASTM A106″ و”ASTM A333” من المعايير الشائعة. وفي التطبيقات الصناعية، يُغطي كلا المعيارين أنابيب الصلب الكربوني غير الملحومة.
يُحدد تصميم كل معيار وفقًا لظروف تشغيل ونطاق درجة حرارة محددين. وتتأثر تكاليف المواد ووقت التوقف باختيار مادة الأنابيب المناسبة.
يُمكن للاختيار الصحيح أن يُساعد المصنّعين في الحصول على موافقة مشاريعهم. كما يُمكن تقليل مخاطر التأخير أثناء الفحص والتنفيذ.
يختلف المعياران في الغرض والتكوين والأداء. ويساعد فهم هذه الاختلافات المهندسين على تحسين موثوقية النظام على المدى الطويل.
عملية التصنيع
يغطي كلا المعيارين، ASTM A106 و A333، الأنابيب غير الملحومة.
- يتم إنتاجها باستخدام عمليات “الدرفلة الساخنة أو السحب البارد”.
- كلا الأنبوبين متوفران في السوق بأحجام قياسية.
الخواص الميكانيكية
تتشابه قيم مقاومة الشد ومقاومة الخضوع لكلا النوعين. ولكن وفقًا للاختبارات والتركيب، يختلف أداؤهما اختلافًا كبيرًا. يركز معيار ASTM A333 على المتانة أكثر من القوة.
تبلغ القيمة النموذجية لقوة الشد لكل من المعيارين A106 و A333 (الدرجة B) حوالي 415 ميجا باسكال. أما قوة الخضوع فتبلغ حوالي 240 ميجا باسكال.
التركيب الكيميائي
- يحتوي ASTM A106 على نسبة كربون أعلى من ASTM A333.
- تحتوي أنابيب A106 على نسبة معتدلة من المنغنيز، بينما تحتوي أنابيب A33 على نسبة أعلى.
- لا توجد حدود صارمة لصلابة درجات الحرارة المنخفضة لمعيار ASTM A106. ومع ذلك، في معيار ASTM A133، يعزز محتوى النيكل الصلابة.
- في الظروف الباردة، يكون أداء أنابيب A33 أفضل، ويعود ذلك إلى انخفاض نسبة الكربون فيها، مما يعزز مرونتها.
متطلبات الاختبار
تتحقق معايير الاختبار من موثوقية هذه الأنابيب ومقاومتها للتشقق.
- الاختبار المطلوب وفقًا لمعيار ASTM A106 هو الاختبار الكهربائي غير المتلف. كما أن الاختبار الهيدروستاتيكي ضروري أيضًا وفقًا لهذا المعيار.
- يتطلب معيار ASTM A333 إجراء اختبار هيدروستاتيكي أو اختبار غير متلف. كما تتطلب أنابيب A333 اختبار صدمة إلزامي، يُعرف باسم اختبار شاربي.
تطبيقات ASTM A106 مقابل ASTM A333
- يُستخدم كلا المعيارين في أنظمة الضغط. لكن أحد الاختلافات الرئيسية بينهما يكمن في ظروف التشغيل.
- يُجرى اختبار الصدم على أنابيب A333، مما يضمن متانتها في درجات الحرارة المنخفضة. هذا الاختبار غير ضروري لأنابيب A106.
- صُممت مادة ASTM A106 للاستخدام في درجات الحرارة المرتفعة، بينما صُممت مادة ASTM A333 للاستخدام في ظروف التجمد.
- يُعدّ معيار ASTM A106 مناسبًا لنقل الغاز والبخار والنفط، ويُستخدم للحفاظ على مقاومة الضغط في درجات الحرارة العالية. وتُعتبر أنابيب A333 خيارًا مثاليًا في هذه الحالة، حيث لا تتطلب هذه الأنابيب درجات حرارة منخفضة.
- يُستخدم معيار ASTM A106 في أنظمة أنابيب مصافي النفط ومحطات توليد الطاقة، كما يُستخدم على نطاق واسع في الصناعات التحويلية. وتستخدم أنظمة التبريد العميق أيضًا مادة أنابيب ASTM A333.
- يُستخدم معيار ASTM A106 على نطاق واسع في المبادلات الحرارية والغلايات. بينما يُستخدم معيار ASTM A333 على نطاق واسع في محطات الغاز الطبيعي المسال.
- تستخدم وحدات معالجة البتروكيماويات أنابيب من نوع A106 للحفاظ على قوتها الميكانيكية. بينما تستخدم أنظمة التخزين المبردة أنابيب من نوع A333 للحفاظ على متانتها وقوتها.
- تستخدم خطوط الأنابيب ذات درجات الحرارة العالية هذه الأنابيب لنقل سوائل العمليات المسببة للتآكل.
- تُستخدم مادة A333 على نطاق واسع في خطوط الأنابيب في المناطق الباردة، حيث تتحمل ظروف الصدمات في درجات الحرارة المنخفضة.
اعتبارات التكلفة
تختلف تكلفة المعيارين بسبب عمليات التصنيع والسبائك.
فتكلفة معيار ASTM A333 أعلى من معيار ASTM A106 نظرًا للاختبارات وإضافة السبائك. ولكن ينبغي على المهندسين اختيار الأنابيب بناءً على متطلبات التطبيق.
خاتمة
يجب على المهندسين تقييم متطلبات مشاريعهم قبل الاختيار بين المعيارين، لأن لكل منهما خصائصه المميزة. وقد يؤدي الاختيار الخاطئ إلى فشل النظام.
