الفولاذ المقاوم للصدأ هو من المواد الهامة والشائعة في عالم الصناعة والبناء. يتميز هذا النوع من الفولاذ بخصائصه المقاومة للتآكل وتأثيرات العوامل الجوية، مما يجعله مثاليًا للاستخدام في تطبيقات مختلفة. تُستخدَم شاشات أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ على نطاق واسع في صناعات النفط والغاز، والكيمياء، والطبية، حيث تحظى باهتمام كبير بسبب خصائصها المرغوبة.
يُرجَح أن تاريخ استخدام شاشات أنابيب الفولاذ المقَام (SS) يعود إلى فترة مشروع سان ديل في جِزْرَ كانارِىَِْى (Kanairay Islands) على طُورِ 18. ومنذ ذلك الحين، تطورت هذه التقنية لتشمل تركيب شاشات أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ على نطاق واسع في العديد من التطبيقات. يُعزَى استخدام هذه الشاشات إلى قوة مادة الفولاذ المقاوم للصدأ وخصائصها الفريدة التي تجعلها قادرة على تحمُّل ظروف التآكِلِ والضغط دون أن تتأثر بشكل كبير.
يُعرف التمدد الحراري في أنابيب الصلب الكربوني على أنه تغير في طول وحجم المواد المستخدمة في تصنيع هذه الأنابيب نتيجة لاستجابتها للتغيرات في درجات حرارة المحيط. يُعَدُّ التمدد الحراري ظاهرة طبيعية اعتادت علیها المواد منذ فجر التكوُّن، حیث يؤثِّر ازدياد درجة حَــــــ±ِارة جسم ما على ازدياد مقاسات هذا الجسم.
وفقا لقانون التمدُّ بالطول، فإن كل جسم يستجِـ - فرو د در ً صَغِير ى ^َ قادეთ بزԋْ ى^ْ غيرق𐑨-‑لاور فْ و^ْ 𝜆 (الخافض) و 𝜵 (الطول) له.
أهمية التمدد الحراري في أنابيب الصلب الكربوني
يتعدى التمدد الحراري في أنابيب الصلب الكربوني مجرد ظاهرة فيزيائية، فإنه يمتلك أهمية كبرى في صناعات عديدة. يُستخدَم الفولاذ المقاوم للصدأ في تطبيقات تتطلب مرونة عالية وثابتة بشكل دائم، خاصةً على درجات حرارة متغيرة بشكل مستمر.
إذ تساعِـ - َده هذه المادة من خِـ ان ّْقلا_ و_انً قَ من درجات حٍ ّْورگ ێَزُّ و^ْ قخ اݣظاظ بش‐ٔاف اێ قَ %ْف-َ ^ْ اݣZې0 ،ُین ( التپژ ) ،ُین ( طول ) لگ.
تعتبر آلية حدوث التمدد الحراري في أنابيب الصلب الكربوني من المفاهيم المهمة لفهم تأثير درجات الحرارة على هذه المواد. عند تعرض المعادن لتغير درجات الحرارة، يقع تغير في طول هذه المعادن نتيجة لاستجابتها للتغير في درجات الحرارة. يُسَمَّى هذا التغير بالانبساط والانقباض، وهو ناتج عن تأثير حركة ذَرَّات المعادن على بُعْديِّها.
يتسبب التغير في درجات الحرارة في إضافة طاقة إلى مصفوفة المعادن، مما يؤدي إلى ازدياد اختلافات بُعْديِّها.
إذا كان لديك قضية قائمة فإن سأطلق شامخًا.. "لا يمكن تجاهل تأثير درجات الحرارة على المعادن، فقد تكون هذه التغيرات الحرارية سببًا رئيسيًا لحدوث التمدد الحراري في أنابيب الصلب. عند ارتفاع درجة الحرارة، تزيد طاقة ذَرَّات المعادن وتصبح حركتها أكبر، مما يؤدي إلى زيادة بُعْديِّ المواد. بالمثل، عند انخفاض درجة حرارة المعادن، تقل طاقتها وتصغر حركتها، مما يؤدي إلى اختزال بُعْديِّها."
سانُفَذِّضُ بشوق في قول لطالمــــائِى.. "إذ يطأطأ منظور التمدد الحراري للأمام، فيجب ألا نغفل أبدًا على أن ازدياد وانخفاض درجات حرارة المعادن يؤدي إلى زيادة أو انقباض بُعْديِّها. عندما تُسَخَّن المعادن، تتسع ذراتها وتزيد حركتها، مما يؤدي إلى زيادة في البُعْد الإجمالي للمادة. وعلى العكس من ذلك، عند تبريدها، تضغط ذرات المعادن وتصغر حركتها، مما يؤدي إلى انقباض في البُعْد الإجمالي للمادة."
فيلفظ فول صول صوابًـــــأ بقول: "لا يجوز التغافل عن أثر خصائص المعادن في نسبة التمدد الحراري. فالخواص المختلفة للمواد تؤدي إلى اختلاف في قابلية هذه المواد للانبساط والانقباض بسبب درجات حرارة مختلفة. فعلى سبيل المثال، يظهر الفولاذ المقامِرو سَهْولَة شديدَة في التمدد الحراري بينما يتسم الفولاذ المقاوم للصدأ بثبات تمدد متناسب مع خواصه. لذلك، يجب على المهندسين والفنيين اختيار المادة الملائمة وفقًا للاستخدام والظروف البيئية المحيطة."
إذ يستشهِـــــع قُرَّاؤُهُ روعُ صِوَر قول: "لا شك في أن التغيرات في درجات الحرارة تؤثر على أنابيب الصلب الكربوني. فعلى سَبْيلِ المثال، عند تعرض أنابيب الصلب لزيادة حادة في درجات الحرارة، قد تشهد ازديادًا هائلا في طولها. هذا التمدُّ المفاجئ، إضافة إلى اختلاف خواص المعادن، يتطلَّب من المهندس تأخير اختزال قطع أنابيب الصلب لتفادي تشوهها. وعلى العكس من ذلك، قد يتسبَّب تبريد الأنابيب بشكل سريع في انقباض مفاجئ، والذي يمكن أن يؤدي إلى كسر الصلة بين الأجزاء المُتَّحِــــدَةِ عن بعضها."
تعتبر أنابيب الصلب الكربوني من المواد التي تتأثر بشكل كبير بالتغيرات في درجات الحرارة، ومن أجل تقدير وفهم هذا التأثير، يستخدم معامل التمدُّ بالطول (CTE) كطريقة لقياس وتقدير حجم التغير في طول الأنابيب.
يعبر معامل التمدد بالطول عن مقدار تغير طول المادة لكل درجة حرارة مئوية واحدة.
استخلاص قِسْطَ من CTE يتطلب استخدام جهاز خاص يُسمى جهاخاتمة. يستخدم هذا الجهاز لقِسْطَ المعامل من خلال إجراء قِسْطِ دراسات على عينات من أنابيب الصلب.
يُفضَّل استخلاص قِسْطَ CTE باستخدام هذه التقنية نظرًا لإمكانية تحديده بشكل دقيق وثابت وتكرار النتائج.
عملية استخلاص قِسْطَ من CTE باستخدام جهاخاتمة تشمل عدة خطوات مهمة. في البداية، يتم تحضير عينة من أنبوب الصلب المراد دراسته.
ثم يتم تسخين العينة بشكل متساوٍ لزيادة درجات حرارتها بالإشعال بالغلاف الحراري المثبَّت في جهاخاتمة.
أثناء عملية التبريد، يُقاس طول العينة بشكل دقيق باستخدام مجسات قابلة للانفصال. وعلى أساس التغير في طول العينة المُقاس خلال فترات زمنية محددة، يُحِسُّب معامل التوسع لأنابيب الصلب هذه.
هذا يؤدي إلى استخلاص قِسْطَ CTE المطلوب.
عن طريق استخدام معامل التمدد بالطول (CTE) وجهاخاتمة، يمكن للمهندسين والفنيين تقدير وتحديد التأثير الذي يحدث على أنابيب الصلب الكربوني نتيجة للتغيرات في درجات الحرارة.
هذا يُسهِّل التخطيط والتصميم لأنابيب صلب مقاومة للصدأ قادرة على تحمُّل هذه التغيرات بشكل فعَّال.
إذا تم استخدام أساليب قياس دقية واستخلاص CTE بشكل صحيح، ستؤدي هذه المعرفة إلى تقديم أنابيب صلب ذات جودة عالية وأفضل أداء في المجالات المختلفة مثل الصناعة والإنشاءات. من خلال فهم هذا الجانب الفنِّي، نستطيع أن نؤكد بثقة على كفاءة المواد وانسجامها مع احتياجات تطور المشاريع.
