بغض النظر عن كيفية تحويل المعدن الخام إلى أنبوب أو أنبوب

وبغض النظر عن كيفية تصنيع المعدن الخام في أنبوب أو أنبوب، فإن عملية التصنيع تترك كمية كبيرة من المواد المتبقية على السطح.يمكن أن يؤدي التشكيل واللحام في مطحنة الدرفلة، أو الرسم على طاولة الصياغة، أو استخدام الركيزة أو الطارد متبوعة بعملية القطع حسب الطول، إلى طلاء الأنبوب أو سطح الأنبوب بالشحوم ويمكن أن يصبح مسدودًا بالحطام.تشمل الملوثات الشائعة التي يجب إزالتها من الأسطح الداخلية والخارجية مواد التشحيم الزيتية والمائية الناتجة عن السحب والقطع، والحطام المعدني الناتج عن عمليات القطع، وغبار المصانع وحطامها.
الطرق النموذجية لتنظيف السباكة الداخلية ومجاري الهواء، سواء بالمحاليل المائية أو المذيبات، تشبه تلك المستخدمة لتنظيف الأسطح الخارجية.وتشمل هذه التنظيف، والتوصيل، والتجويف بالموجات فوق الصوتية.كل هذه الطرق فعالة وتم استخدامها منذ عقود.
وبطبيعة الحال، كل عملية لها حدود، وطرق التنظيف هذه ليست استثناء.يتطلب الشطف عادةً مشعبًا يدويًا ويفقد فعاليته حيث تنخفض سرعة مائع الشطف مع اقتراب السائل من سطح الأنبوب (تأثير الطبقة الحدودية) (انظر الشكل 1).تعمل التعبئة بشكل جيد، ولكنها شاقة للغاية وغير عملية بالنسبة للأقطار الصغيرة جدًا مثل تلك المستخدمة في التطبيقات الطبية (الأنابيب تحت الجلد أو اللمعية).تعد طاقة الموجات فوق الصوتية فعالة في تنظيف الأسطح الخارجية، ولكنها لا تستطيع اختراق الأسطح الصلبة وتواجه صعوبة في الوصول إلى داخل الأنبوب، خاصة عندما يكون المنتج مجمعًا.عيب آخر هو أن طاقة الموجات فوق الصوتية يمكن أن تسبب ضررا للسطح.تتم إزالة فقاعات الصوت عن طريق التجويف، مما يؤدي إلى إطلاق كمية كبيرة من الطاقة بالقرب من السطح.
البديل لهذه العمليات هو التنوي الدوري الفراغي (VCN)، الذي يتسبب في نمو فقاعات الغاز وانهيارها لتحريك السائل.في الأساس، على عكس عملية الموجات فوق الصوتية، فإنها لا تخاطر بإتلاف الأسطح المعدنية.
يستخدم VCN فقاعات الهواء لتحريك وإزالة السائل من داخل الأنبوب.هذه عملية غمر تعمل في الفراغ ويمكن استخدامها مع كل من السوائل ذات الأساس المائي والمذيبات.
إنه يعمل على نفس المبدأ الذي تتشكل به الفقاعات عندما يبدأ الماء في الغليان في الوعاء.تتكون الفقاعات الأولى في أماكن معينة، خاصة في الأواني المستخدمة جيدًا.غالبًا ما يكشف الفحص الدقيق لهذه المناطق عن خشونة أو عيوب سطحية أخرى في هذه المناطق.في هذه المناطق يكون سطح المقلاة أكثر اتصالاً بحجم معين من السائل.بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لأن هذه المناطق لا تخضع للتبريد الحراري الطبيعي، يمكن أن تتشكل فقاعات الهواء بسهولة.
في عملية نقل الحرارة بالغليان، يتم نقل الحرارة إلى السائل لرفع درجة حرارته إلى نقطة الغليان.عند الوصول إلى نقطة الغليان، تتوقف درجة الحرارة عن الارتفاع؛تؤدي إضافة المزيد من الحرارة إلى ظهور البخار، في البداية على شكل فقاعات بخار.عند تسخينه بسرعة، يتحول كل السائل الموجود على السطح إلى بخار، وهو ما يُعرف باسم غليان الغشاء.
إليك ما يحدث عندما تغلي قدرًا من الماء: أولاً، تتشكل فقاعات الهواء في نقاط معينة على سطح الوعاء، وبعد ذلك، عندما يتم تحريك الماء وتحريكه، يتبخر الماء بسرعة من السطح.بالقرب من السطح يوجد بخار غير مرئي.عندما يبرد البخار نتيجة ملامسته للهواء المحيط، فإنه يتكثف ويتحول إلى بخار ماء، والذي يمكن رؤيته بوضوح عند تشكله فوق الوعاء.
يعلم الجميع أن هذا سيحدث عند درجة حرارة 212 درجة فهرنهايت (100 درجة مئوية)، ولكن هذا ليس كل شيء.ويحدث هذا عند درجة الحرارة والضغط الجوي القياسي، وهو 14.7 رطل لكل بوصة مربعة (PSI [1 بار]).بمعنى آخر، في اليوم الذي يكون فيه ضغط الهواء عند مستوى سطح البحر 14.7 رطل لكل بوصة مربعة، تكون نقطة غليان الماء عند مستوى سطح البحر 212 درجة فهرنهايت؛وفي نفس اليوم في الجبال على ارتفاع 5000 قدم في هذه المنطقة، يبلغ الضغط الجوي 12.2 رطل لكل بوصة مربعة، حيث تبلغ درجة غليان الماء 203 درجة فهرنهايت.
بدلاً من رفع درجة حرارة السائل إلى نقطة الغليان، تعمل عملية VCN على خفض الضغط في الحجرة إلى نقطة غليان السائل عند درجة الحرارة المحيطة.كما هو الحال في نقل الحرارة بالغليان، عندما يصل الضغط إلى نقطة الغليان، تظل درجة الحرارة والضغط ثابتين.ويسمى هذا الضغط ضغط البخار.عندما يمتلئ السطح الداخلي للأنبوب أو الأنبوب بالبخار، فإن السطح الخارجي يجدد البخار اللازم للحفاظ على ضغط البخار في الغرفة.
على الرغم من أن نقل الحرارة بالغليان يمثل مبدأ VCN، إلا أن عملية VCN تعمل بشكل عكسي مع الغليان.
عملية التنظيف الانتقائية.توليد الفقاعات هو عملية انتقائية تهدف إلى تطهير مناطق معينة.تؤدي إزالة كل الهواء إلى تقليل الضغط الجوي إلى 0 رطل لكل بوصة مربعة، وهو ضغط البخار، مما يتسبب في تكوين البخار على السطح.تعمل فقاعات الهواء المتنامية على إزاحة السائل من سطح الأنبوب أو الفوهة.عندما يتم تحرير الفراغ، تعود الغرفة إلى الضغط الجوي ويتم تطهيرها، ويملأ السائل الطازج الأنبوب لدورة الفراغ التالية.عادةً ما يتم ضبط دورات الفراغ/الضغط على 1 إلى 3 ثوانٍ ويمكن ضبطها على أي عدد من الدورات اعتمادًا على حجم قطعة العمل وتلوثها.
وميزة هذه العملية أنها تنظف سطح الأنبوب بدءاً من المنطقة الملوثة.ومع نمو البخار، يتم دفع السائل إلى سطح الأنبوب ويتسارع، مما يؤدي إلى حدوث تموج قوي على جدران الأنبوب.أعظم الإثارة تحدث على الجدران، حيث ينمو البخار.بشكل أساسي، تقوم هذه العملية بتكسير الطبقة الحدودية، مما يبقي السائل قريبًا من السطح ذو الإمكانات الكيميائية العالية.على الشكل.يوضح الشكل 2 خطوتين من خطوات العملية باستخدام محلول مائي خافض للتوتر السطحي بنسبة 0.1%.
لكي يتشكل البخار، يجب أن تتشكل الفقاعات على سطح صلب.وهذا يعني أن عملية التنظيف تنتقل من السطح إلى السائل.وبنفس القدر من الأهمية، يبدأ نواة الفقاعات بفقاعات صغيرة تتجمع على السطح، وتشكل في النهاية فقاعات مستقرة.لذلك، يفضل التنوي المناطق ذات المساحة السطحية العالية مقارنة بحجم السائل، مثل الأنابيب والأنابيب ذات الأقطار الداخلية.
بسبب الانحناء المقعر للأنبوب، من المرجح أن يتشكل البخار داخل الأنبوب.نظرًا لأن فقاعات الهواء تتشكل بسهولة عند القطر الداخلي، فإن البخار يتشكل هناك أولاً وبسرعة كافية لإزاحة 70% إلى 80% من السائل.يتكون السائل الموجود على السطح عند ذروة مرحلة التفريغ من بخار بنسبة 100% تقريبًا، وهو ما يحاكي غليان الغشاء أثناء نقل الحرارة المغلي.
تنطبق عملية النواة على المنتجات المستقيمة أو المنحنية أو الملتوية بأي طول أو تكوين تقريبًا.
البحث عن المدخرات المخفية.يمكن لأنظمة المياه التي تستخدم شبكات VCN أن تقلل التكاليف بشكل كبير.لأن العملية تحافظ على تركيزات عالية من المواد الكيميائية بسبب الخلط القوي بالقرب من سطح الأنبوب (انظر الشكل 1)، ليست هناك حاجة لتركيزات عالية من المواد الكيميائية لتسهيل انتشار المواد الكيميائية.تؤدي المعالجة والتنظيف الأسرع أيضًا إلى إنتاجية أعلى لآلة معينة، وبالتالي زيادة تكلفة المعدات.
وأخيرًا، يمكن لكل من عمليات VCN القائمة على الماء والمذيبات زيادة الإنتاجية من خلال التجفيف الفراغي.وهذا لا يتطلب أي معدات إضافية، بل هو مجرد جزء من العملية.
نظرًا لتصميم الغرفة المغلقة والمرونة الحرارية، يمكن تكوين نظام VCN بعدة طرق.
تُستخدم عملية نواة دورة الفراغ لتنظيف المكونات الأنبوبية ذات الأحجام والتطبيقات المختلفة، مثل الأجهزة الطبية ذات القطر الصغير (يسار) وأدلة الموجات الراديوية ذات القطر الكبير (يمين).
بالنسبة للأنظمة المعتمدة على المذيبات، يمكن استخدام طرق تنظيف أخرى مثل البخار والرذاذ بالإضافة إلى VCN.في بعض التطبيقات الفريدة، يمكن إضافة نظام الموجات فوق الصوتية لتحسين VCN.عند استخدام المذيبات، يتم دعم عملية VCN من خلال عملية تحويل من فراغ إلى فراغ (أو بدون هواء)، حصلت على براءة اختراع لأول مرة في عام 1991. وتحد هذه العملية من الانبعاثات واستخدام المذيبات بنسبة 97% أو أعلى.وقد تم الاعتراف بهذه العملية من قبل وكالة حماية البيئة وإدارة جودة الهواء في الساحل الجنوبي لمنطقة كاليفورنيا لفعاليتها في الحد من التعرض والاستخدام.
تعتبر أنظمة المذيبات التي تستخدم VCNs فعالة من حيث التكلفة لأن كل نظام قادر على التقطير الفراغي، مما يزيد من استخلاص المذيبات إلى الحد الأقصى.وهذا يقلل من شراء المذيبات والتخلص من النفايات.تعمل هذه العملية في حد ذاتها على إطالة عمر المذيب؛ينخفض ​​​​معدل تحلل المذيبات مع انخفاض درجة حرارة التشغيل.
هذه الأنظمة مناسبة للمعالجة اللاحقة مثل التخميل بالمحاليل الحمضية أو التعقيم ببيروكسيد الهيدروجين أو مواد كيميائية أخرى إذا لزم الأمر.النشاط السطحي لعملية VCN يجعل هذه المعالجات سريعة وفعالة من حيث التكلفة، ويمكن دمجها في نفس تصميم المعدات.
حتى الآن، تقوم ماكينات VCN بمعالجة الأنابيب الصغيرة التي يصل قطرها إلى 0.25 مم والأنابيب التي يبلغ قطرها إلى نسبة سمك الجدار أكبر من 1000:1 في الحقل.في الدراسات المختبرية، كان VCN فعالاً في إزالة ملفات الملوثات الداخلية التي يصل طولها إلى متر واحد وقطرها 0.08 مم؛ومن الناحية العملية، كانت قادرة على التنظيف من خلال ثقوب يصل قطرها إلى 0.15 ملم.
Dr. Donald Gray is President of Vacuum Processing Systems and JP Schuttert oversees sales, PO Box 822, East Greenwich, RI 02818, 401-397-8578, contact@vacuumprocessingsystems.com.
Dr. Donald Gray is President of Vacuum Processing Systems and JP Schuttert oversees sales, PO Box 822, East Greenwich, RI 02818, 401-397-8578, contact@vacuumprocessingsystems.com.
تم إطلاق مجلة Tube & Pipe في عام 1990 كأول مجلة مخصصة لصناعة الأنابيب المعدنية.واليوم، يظل المنشور الصناعي الوحيد في أمريكا الشمالية وأصبح مصدر المعلومات الأكثر ثقة لمحترفي الأنابيب.
أصبح الوصول الرقمي الكامل إلى The FABRICATOR متاحًا الآن، مما يوفر سهولة الوصول إلى موارد الصناعة القيمة.
يتوفر الآن الوصول الرقمي الكامل إلى The Tube & Pipe Journal، مما يوفر سهولة الوصول إلى موارد الصناعة القيمة.
استمتع بإمكانية الوصول الرقمي الكامل إلى STAMPING Journal، وهي مجلة سوق ختم المعادن التي تحتوي على أحدث التطورات التكنولوجية وأفضل الممارسات وأخبار الصناعة.
الوصول الكامل إلى الإصدار الرقمي The Fabricator en Español متاح الآن، مما يوفر سهولة الوصول إلى موارد الصناعة القيمة.
انضم مدرب اللحام والفنان شون فلوتمان إلى بودكاست The Fabricator في FABTECH 2022 في أتلانتا لإجراء محادثة مباشرة...