لماذا تظهر التشققات عند ثني الأنبوب باستخدام آلة ثني الأنابيب؟

تُعد الشقوق من العيوب الشائعة والمزعجة في ثني الأنابيب. وما إن تظهر حتى تؤثر في المظهر، وقد تؤدي حتى إلى فشل هيكلي. وتختلف أسباب الشقوق في الأنابيب المثنية عن تلك في ثني الصفائح المعدنية، إذ ترتبط بالحالة الميكانيكية الفريدة للأنبوب وتفاصيل العملية.

ضعف اللدونة في المادة أو رقة سُمك الجدار بشكل مفرط

إن الاستطالة ونسبة حد الخضوع إلى مقاومة الشد وسُمك جدار الأنبوب تحدد مباشرةً حدّ الثني الخاص به. وعندما تكون المادة نفسها شديدة الصلابة (مثل الفولاذ عالي المقاومة أو بعض أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ) أو يكون سُمك الجدار رقيقًا جدًا مقارنةً بالقطر الخارجي، فإن التشوه الشدّي للألياف الخارجية يتجاوز الحد المسموح، مما يؤدي إلى ظهور شقوق على الجانب الخارجي من الانحناء.

نصف قطر ثني غير كافٍ

تُعد نسبة نصف قطر مركز الثني (R) إلى القطر الخارجي للأنبوب (D)، أي R/D، مؤشرًا أساسيًا. وإذا كانت R/D صغيرة جدًا (ويُوصى عادةً بأن تكون R/D ≥ 3، بحسب المادة وعملية التصنيع)، فإن تشوه الثني يتركز بشدة، وستتجاوز نسبة نقصان سُمك الجدار الخارجي المعدل المسموح به، مما يؤدي بسهولة إلى حدوث شقوق.

غياب المندريل أو عدم توافق القوالب بشكل صحيح

عند ثني الأنابيب باستخدام ماكينة ثني الأنابيب، إذا لم يُستخدم مندريل، أو كان المندريل موضوعًا بعيدًا جدًا إلى الخلف، أو كانت القوالب (مثل قالب الثني، وقالب التثبيت، وقالب مقاومة التجعد) غير متوافقة بشكل صحيح، فإن الجانب الداخلي للأنبوب سيفتقر إلى الدعم الفعّال، مما يؤدي إلى تشوه المقطع العرضي (الانبساط، التجعد) ويزيد من تركّز إجهاد الشد على الجانب الخارجي، فينشأ عن ذلك شقوق.

موضع اللحام غير الصحيح

في الأنابيب الملحومة، إذا كان خط اللحام يقع في منطقة الشد على الجانب الخارجي من الانحناء، فإنه يكون شديد القابلية لأن يصبح نقطة بدء للتشقق بسبب الفرق في اللدونة بين منطقة اللحام والمادة الأساسية، واحتمال وجود عدم اختراق كامل أو إجهادات متبقية. ويُفضَّل عادةً إزاحة خط اللحام إلى محيط الطبقة المتعادلة.

عدم كفاية التزييت وتلف السطح

يمكن للخدوش أو الانبعاجات على سطح الأنبوب، أو الاحتكاك المفرط بين القالب والأنبوب بسبب ضعف التزييت أثناء الثني، أن تؤدي جميعها إلى تركّزات إجهاد موضعية، يمكن أن تبدأ منها الشقوق وتنتشر.

توصيات الوقاية

اختر أنابيب ذات لدونة ممتازة؛ وللمواد الصلبة، يمكن التفكير في الثني بعد التلدين.

تأكد من أن نصف قطر الثني R/D ليس أقل من القيمة الدنيا المسموح بها للمادة.

اختر سنبة مناسبة (مثل سنبة برأس كروي) بناءً على قطر الأنبوب وسماكة الجدار ونصف قطر الثني، واضبطها على الموضع الصحيح.

وجّه خط لحام الأنبوب الملحوم إلى داخل الانحناء أو إلى منطقة الطبقة المتعادلة.

افحص حالة تآكل القالب واستخدم زيتًا خاصًا لثني الأنابيب لضمان تزييت كافٍ.

افحص سطح خامة الأنبوب قبل الثني، وأزل الزوائد والخدوش وغيرها من العيوب.

يُعد ثني الأنابيب عملية شديدة الارتباط بحالة الإجهاد وظروف القالب. ولا يمكن الحصول على جودة أنبوب مثني ملساء وممتلئة وخالية من الشقوق إلا من خلال التحكم الدقيق في كل خطوة.