ما هي الخواص الميكانيكية لمسامير أنابيب الزيت تحت درجة حرارة عالية وظروف ضغط عالية؟

في ظل درجة حرارة عالية وظروف ضغط عالية ، فإن الخصائص الميكانيكية لـ مسامير أنابيب الزيت هي عامل رئيسي في ضمان سلامة وموثوقية اتصالات خطوط الأنابيب. في هذه البيئة ، تحتاج البراغي إلى تحمل ظروف العمل الشديدة ، بما في ذلك التحديات مثل الإجهاد العالي والتمدد الحراري والتآكل والزحف. فيما يلي تحليل مفصل للخصائص الميكانيكية لمسامير أنابيب الزيت تحت درجة حرارة عالية وظروف ضغط عالية:

1. تأثير اختيار المواد على الخصائص الميكانيكية
الصلب عالي القوة:
في ظل درجة حرارة عالية وظروف ضغط عالية ، يتم تحديد الفولاذ عالي القوة (مثل 42Crmo أو AISI 4140 أو AISI 8740) كمواد برغي. هذه المواد لها قوة شد عالية وقوة العائد ويمكن أن تقاوم تشوه البلاستيك تحت الضغط العالي.
الفولاذ المقاوم للصدأ:
إذا كان هناك وسيط تآكل في البيئة (مثل كبريتيد الهيدروجين أو ثاني أكسيد الكربون أو الماء المالح) ، يمكن اختيار الفولاذ المقاوم للصدأ مع مقاومة تآكل أفضل (مثل 316L أو الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج أو الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج). على الرغم من أن قوة الفولاذ المقاوم للصدأ قد تكون أقل من قوة فولاذ السبائك ، فإن مقاومة التآكل واستقرار درجة الحرارة العالية تجعلها خيارًا مثاليًا.
سبائك سوبر:
في ظل درجات حرارة عالية للغاية (أكثر من 500 درجة مئوية) وظروف الضغط العالي ، يمكن استخدام سبائك الفائقة القائمة على النيكل أو الكوبالت (مثل Inconel 718 ، Hastelloy C-276). هذه المواد لها قوة درجات حرارة عالية ممتازة ، ومقاومة الأكسدة ، ومقاومة الزحف.
2. تأثير درجة الحرارة المرتفعة على الخواص الميكانيكية
انخفاض في قوة الشد وقوة العائد:

مع زيادة درجة الحرارة ، ستنخفض قوة الشد وقوة العائد للمواد المعدنية بشكل كبير. على سبيل المثال ، فوق 400 درجة مئوية ، قد تنخفض قوة الصلب الكربوني العادي بنسبة 30 ٪ -50 ٪. لذلك ، يجب اختيار المادة المناسبة وفقًا لدرجة حرارة العمل الفعلية.
ظاهرة الزحف:
في درجات حرارة عالية ، ستخضع المواد المعدنية لظاهرة زحف ، أي أن تشوه البلاستيك يحدث تدريجياً تحت ضغط مستمر. من أجل تجنب فشل الاتصال الناجم عن الزحف ، يجب اختيار المواد ذات المقاومة الزحف الجيدة ، ويجب التحكم في إجهاد العمل في البراغي ضمن النطاق المسموح به.
معامل التمدد الحراري:
قد يتسبب الفرق في معاملات التمدد الحراري للمواد المختلفة في أن يكون الملاءمة بين المسمار وأنبوب الزيت فضفاضًا أو ضيقًا جدًا. لذلك ، يجب مراعاة مطابقة التمدد الحراري أثناء التصميم لتجنب التسرب أو الضرر الناجم عن الإجهاد الحراري.
3. تأثير الضغط العالي على الخواص الميكانيكية
مقاومة الضغط:
في ظل ظروف الضغط العالي ، تحتاج البراغي إلى تحمل الإجهاد المحوري الضخم. إذا كانت قوة الشد من المسمار غير كافية ، فقد يتسبب ذلك في كسر مؤشر الترابط أو فشل الاتصال. لذلك ، يجب حساب الحد الأدنى لحجم المسمار ودرجة القوة المطلوبة وفقًا لضغط العمل.
أداء التعب:
تحت بيئة الضغط العالي والاهتزاز ، قد تتعرض البراغي للإجهاد الدوري ، مما قد يسبب كسر التعب. من أجل تحسين مقاومة التعب ، يمكن اختيار البراغي التي تم إخمادها وتخفيفها أو تعزيز السطح.
أداء الختم:
في ظل ظروف الضغط العالي ، يكون أداء ختم البراغي أمرًا بالغ الأهمية. قد تتسبب الاتصالات الملولبة في تسرب تتبع بسبب الضغط العالي ، لذلك من الضروري الجمع بين حلقات الختم أو الشريط الخام أو طرق الختم الأخرى لتعزيز تأثير الختم.
4. المشاكل والحلول الشائعة
مسامير فضفاضة:
في ظل درجة الحرارة العالية وظروف الضغط العالي ، قد تخفف البراغي تدريجياً بسبب التمدد الحراري والاهتزاز. لحل هذه المشكلة ، يمكن اتخاذ التدابير التالية:
استخدام المكسرات المضادة للوسيخ أو قفل الغسالات ؛
تطبيق غراء قفل الخيط (مثل loctite) ؛
زيادة التحميل المسبق ، ولكن احرص على عدم تجاوز قوة العائد للمسمار.
ارتداء الموضوع:
تحت الأحمال الديناميكية ذات الضغط العالي ، قد ترتدي الخيوط بسبب الاحتكاك. يمكن تمديد حياة الخدمة بواسطة:
تصلب السطح من الخيوط (مثل النترنج أو طلاء الكروم) ؛
باستخدام مواد ذات مقاومة ارتداء أعلى ؛
تفتيش بانتظام واستبدال البراغي البالية الشديدة.
تكسير التآكل الإجهاد:
في البيئات ذات درجة الحرارة العالية والضغط العالي والوسائط المسببة للتآكل ، قد تعاني البراغي من تكسير تآكل الإجهاد. تشمل الحلول:
اختيار المواد المقاومة للتآكل ؛
تقليل إجهاد العمل من البراغي.
تطبيق طلاء مكافحة التآكل على البراغي.

لضمان موثوقية وسلامة البراغي ، ينبغي النظر في هذه العوامل بشكل شامل ويجب تحسين التصميم من خلال الاختبار والتحقق الصارمين. يجب أن يعتمد الاختيار النهائي على سيناريو التطبيق المحدد للتأكد من أن البراغي يمكن أن تلبي متطلبات الأداء طوال فترة الخدمة .