الابتكار في تقنية الأنابيب في سياق الحياد الكربوني المزدوج: تطبيق عملية تشكيل جديدة لأنابيب نقل الهيدروجين، بما يدعم بناء شبكات أنابيب الهيدروجين
في ظل الاستمرار في دفع استراتيجية “الكربون المزدوج”، ومع انتقال صناعة الهيدروجين المحلية تدريجيًا من التجارب النموذجية إلى التخطيط واسع النطاق، يُعترف بأن النقل عبر الأنابيب هو المسار المفضل لنقل الهيدروجين على نطاق كبير وبمسافات طويلة وبتكلفة منخفضة، بينما تُعدّ تشكيل الأنابيب واستقرار اللحام ومراقبة جودة خط اللحام من الروابط التصنيعية الأساسية التي تعيق تطبيق مشاريع أنابيب الهيدروجين النقي. مؤخرًا، حصلت أداة تشكيل لأنابيب نقل الهيدروجين وطريقة تشكيلها، التي طوّرتها بشكل مشترك شركة Hebei Haiqianwei Steel Pipe Co., Ltd. وشركة Handan Iron and Steel Group Co., Ltd.، رسميًا على شهادة براءة اختراع صادرة عن الإدارة الوطنية للملكية الفكرية (رقم البراءة: ZL202610864257.4، تاريخ إعلان الترخيص 15 سبتمبر 2026)، ما يوفّر حلًا تقنيًا جديدًا للإنتاج المعياري والمستقر لأنابيب نقل الهيدروجين ذات اللحام الطولي في الصين.
تختلف أنابيب الهيدروجين عن أنابيب نقل النفط والغاز التقليدية، إذ إن جزيئات الهيدروجين صغيرة الحجم، وتفرض متطلبات أكثر صرامة على تجانس خط اللحام ودقة التشكيل والتحكم في الإجهادات المتبقية داخل المادة، كما أن عيوب اللحام وانحرافات التشكيل ستزيد مباشرةً من مخاطر التهشّم الهيدروجيني والتسرّب، وهذا أيضًا أحد الاتجاهات المحورية التي تعمل الصناعة على معالجتها حاليًا. تنتمي براءة الاختراع الممنوحة هذه إلى مجال تقنيات التشكيل الملحوم للأنابيب المعدنية ذات اللحام الطولي، وتشمل المنظومة الكاملة إطار عمل، ووحدة بكرات النقل، ومسدس اللحام، ووحدة التموضع قبل اللحام، ووحدة المعالجة بعد اللحام. وتعتمد الخطة التقنية على بكرات مخروطية للتموضع تدور على جانبي وصلات الصفائح الفولاذية لتقييد الحركة، وبذلك تُقيَّد حركة الفراغ الأنبوبي أثناء نقل التشكيل لمنع دورانه الذاتي، مما يضمن بقاء موضع الوصلة بمحاذاة ثابتة مع محطة اللحام، ثم بالاقتران مع عملية المعالجة اللاحقة المرافقة للحام، يتم تحسين حالة تشكيل خط اللحام، وتقليل مخاطر الجودة الناجمة عن انحرافات التشكيل، بما يتوافق مع متطلبات ظروف نقل الهيدروجين عالي الضغط فيما يتعلق بتجانس الأنبوب وإحكامه.
__WORD_IMG_0__
الشكل 1: صورة شهادة البراءة الخاصة بأداة تشكيل أنابيب نقل الهيدروجين وطريقة تشكيلها التي حصلت عليها Hebei Haiqianwei
يتألف فريق البحث والتطوير الخاص بهذه البراءة من هو يونغقاو، جيا غايفنغ، تشانغ شنغيونغ، ليو يويشينغ، لي بين، وانغ شينجون، وانغ هونغتشيان، وليو شوشنغ، وقد قُدّم طلب البراءة في 16 يونيو 2026، وبعد مراجعة موضوعية من قبل الإدارة الوطنية للملكية الفكرية حصل على الترخيص بنجاح. وحاملا حقوق البراءة هما شركة Hebei Haiqianwei Steel Pipe Co., Ltd. الواقعة في يانشان، تسانغتشو، وشركة Handan Iron and Steel Group Co., Ltd.، ما شكّل نموذجًا ابتكاريًا للتكامل بين البحث والتطوير والتطبيق بين مؤسسة تصنيع الأنابيب وعملاق المواد الفولاذية في المنبع.
بوصفها إحدى الجهات المحورية في مجال تصنيع الأنابيب الفولاذية الخطية محليًا، تركّز Hebei Haiqianwei Steel Pipe منذ فترة طويلة على التحديث التقني لأنابيب نقل الطاقة النظيفة، وتواصل بناء احتياطيات تقنية مرتبطة بأنابيب نقل الهيدروجين والممزوجة بالهيدروجين. وكانت الشركة قد حققت سابقًا عدة إنجازات براءات اختراع في مجالات مثل أجهزة المساعدة على لحام أنابيب نقل الهيدروجين وكشف عيوب الأنابيب، كما أنشأت بالتعاون مع مؤسسات بحثية مختبرًا رئيسيًا لتصنيع أنابيب الطاقة النظيفة، وتواصل إجراء اختبارات تحقق حول التوافق مع الهيدروجين، وتقنيات اللحام، والفحص غير الإتلافي، وغيرها من الاتجاهات، لتلبية احتياجات خطوط الأنابيب لعدة مشاريع نموذجية للهيدروجين في مقاطعة يانشان... أما شركة Handan Iron and Steel، بصفتها إحدى الشركات الرائدة في الصين في مجال البحث والتوريد للمواد الفولاذية، فيمكنها توفير دعم مستقر في تطوير وتوريد المواد الخام للأنابيب المخصصة لنقل الهيدروجين، وقد فتح التعاون البحثي المشترك بين الطرفين قناة للابتكار التعاوني على امتداد سلسلة “المادة — التشكيل — اللحام” الخاصة بخطوط الأنابيب المتخصصة.
على مستوى الصناعة، لا تزال بناء شبكة أنابيب الهيدروجين المحلية في مرحلة الانطلاق، وقد بدأت مشاريع عرضية لخطوط النقل الطويلة للهيدروجين النقي بالظهور تدريجيًا، لكن تقنيات تصنيع أنابيب نقل الهيدروجين الملائمة للإنتاج واسع النطاق وعالي الاتساق ما تزال تمتلك مجالًا كبيرًا للتطوير. ففي عملية تشكيل الأنابيب الفولاذية ذات اللحام الطولي التقليدية، يكون من السهل حدوث انزياح أو التواء أثناء نقل الفراغ الأنبوبي، مما يؤدي إلى اختلال محاذاة خط اللحام ويزيد من ضغط الفحص اللاحق وتقييم السلامة. وتتمحور المسار التقني لهذه البراءة الجديدة حول تحسين مشكلة استقرار المحاذاة أثناء التشكيل، ويمكنها تقليل التدخل اليدوي في سيناريوهات الإنتاج المستمر، ورفع اتساق الأبعاد عند الإنتاج الكمي لأنابيب نقل الهيدروجين ذات اللحام الطولي، مما يساعد على خفض مخاطر السلامة اللاحقة للأنابيب في سيناريوهات نقل الهيدروجين عالي الضغط، ويوفر دعمًا عمليًا لمشاريع شبكات الأنابيب اللاحقة الخاصة بالمزج مع الهيدروجين والهيدروجين النقي.
تشير التحليلات الصناعية إلى أن اختناقات صناعة الهيدروجين تتركز في حلقات التخزين والنقل، وأن النقل عبر الأنابيب هو الحامل الأساسي لتحقيق التوزيع واسع النطاق للهيدروجين. وإن التراكم المستمر في تقنيات التصنيع ومراقبة الجودة ذات الصلة سيخفض على نحو متواصل عتبة بناء شبكات أنابيب الهيدروجين، ويدعم تحويل الهيدروجين المنتج من مصادر الطاقة المتجددة إلى توزيع عابر للمناطق. وتجدر الإشارة إلى أن براءة اختراع لعملية منفردة لا يمكنها أن تحل بشكل كامل جميع التحديات الصناعية مثل التهشّم الهيدروجيني وسلامة الخدمة طويلة الأمد؛ إذ يتطلب تطبيق مشاريع أنابيب نقل الهيدروجين أيضًا منظومة متكاملة تشمل فولاذًا خاصًا متوافقًا مع الهيدروجين، وفحصًا غير إتلافي كامل العملية، ومراقبة التشغيل، والمعايير واللوائح، ولا يزال على السلسلة الصناعية أن تواصل الاستثمار والتنسيق المشترك بين جميع الأطراف.
وبالنظر إلى التطور اللاحق، قال الفريق التقني المعني في Haiqianwei Steel Pipe إنه سيواصل الاعتماد على تقنية البراءة هذه لإجراء التحقق التجريبي شبه الصناعي للعملية، وتحسين معلمات التشكيل باستمرار وفقًا لظروف مشاريع نقل الهيدروجين، مع التعاون المستمر مع Handan Steel في البحث والتطوير المشترك للمواد الجديدة والعمليات الجديدة، والإثراء المستمر للاحتياطيات التقنية لخطوط أنابيب الطاقة النظيفة، وذلك عبر الابتكار التقني في جهة تصنيع الأنابيب لخدمة بناء البنية التحتية للهيدروجين في الصين.
أسئلة وأجوبة حول أنابيب نقل الهيدروجين
س1: ما هو أكبر فرق من حيث التصنيع بين أنابيب نقل الهيدروجين والأنابيب الفولاذية العادية لنقل النفط والغاز؟
ج: جزيئات الهيدروجين ذات قدرة اختراق قوية، ما يجعلها أكثر قابلية لإحداث فشل بسبب التهشّم الهيدروجيني؛ لذلك فإن أنابيب نقل الهيدروجين تفرض متطلبات أعلى على مادة الفولاذ، وجودة تشكيل خط اللحام، والتحكم في الإجهادات المتبقية، ومعايير الفحص غير الإتلافي، كما أن التحكم في استقرار عمليات التشكيل واللحام فيها أشد صرامة بكثير من الأنابيب الغازية التقليدية.
س2: ما المشكلات التي يسهل مواجهتها أثناء عملية تشكيل أنابيب نقل الهيدروجين ذات اللحام الطولي؟
ج: في مرحلتي النقل والالتحام، من السهل أن يحدث التواء أو انحراف في الفراغ الأنبوبي، مما يؤدي إلى اختلال محاذاة خط اللحام؛ كما أن عدم تجانس تشكيل خط اللحام، أو تجاوز الإجهادات المتبقية للحدود المسموح بها، سيزيد في بيئة الهيدروجين عالي الضغط من مخاطر التسرّب وفشل التهشّم الهيدروجيني، وهي أيضًا من نقاط الألم الرئيسية التي تسعى هذه البراءة إلى معالجتها.
س3: لماذا تتعاون مصانع الأنابيب وشركات الحديد والصلب في تطوير تقنيات أنابيب نقل الهيدروجين؟
ج: إن أساس أداء أنابيب نقل الهيدروجين يكمن في الفولاذ المتخصص، كما أن عملية التشكيل تحتاج إلى التوافق مع الخصائص الميكانيكية للفولاذ. تتولى مصانع الحديد والصلب تطوير الصفائح المتوافقة مع الهيدروجين، بينما تركز مصانع الأنابيب على تقنيات التشكيل واللحام؛ ويساعد التنسيق بين المنبع والمصب على تجنب الانفصال بين المواد والتقنيات، ورفع كفاءة تطبيق التكنولوجيا.
س4: هل يعني تطبيق براءة اختراع أنابيب نقل الهيدروجين أنه يمكن بالفعل مدّ شبكة أنابيب نقل الهيدروجين الطويلة على نطاق واسع؟
ج: براءات الاختراع العملية تحل جزءًا من المشكلات التقنية في حلقة التصنيع، لكن بناء شبكات الهيدروجين على نطاق واسع لا يزال يتطلب منظومة متكاملة من معايير الأنابيب، واللوائح الأمنية، ونظام الفحص والاستلام والمراقبة، وخطط مراقبة التشغيل، وهو مشروع منهجي يتطلب دفعًا متناسقًا من كامل السلسلة الصناعية.
اسم البراءة: أداة تشكيل لأنابيب نقل الهيدروجين وطريقة تشكيلها
رقم البراءة: ZL202610864257.4
رقم إعلان الترخيص: CN122401080 B
مالكَا البراءة: Hebei Haiqianwei Steel Pipe Co., Ltd.، و Handan Iron and Steel Group Co., Ltd.
وقت الترخيص: 15 سبتمبر 2026
إخلاء مسؤولية: هذه المقالة مشاركة لمعلومات صناعية، والمعلومات مأخوذة من قنوات عامة، وللاطلاع فقط
