يجب تحديد اختيار حجم الأنبوب المربع بناءً على المتطلبات المحددة للمشروع. أحجام الأنابيب المربعة الشائعة لأنظمة تركيب الطاقة الشمسية هي 40×40×2 مم (مادة Q235B/Q345B). بالنسبة للهياكل الكبيرة أو المشروعات ذات متطلبات التحمل العالية-، يمكن تحديد أحجام أكبر (مثل 60×60×3 مم وما فوق) أو مواد عالية القوة (مثل Q355B، Q550). وفيما يلي التحليل التفصيلي:
I. سيناريوهات التطبيق الشائعة وتوصيات الحجم
نظام تركيب الطاقة الشمسية
الحجم النموذجي: 40 × 40 × 2 مم (طول الجانب 40 مم، سمك الجدار 2 مم)
المواد: فولاذ كربوني Q235B أو Q345B، مجلفن بالغمس الساخن - (متوافق مع معايير ISO1461 أو ASTM A123)، وتفي مقاومة التآكل بمتطلبات الاستخدام الخارجي طويل الأمد-.
المزايا:
تصميم خفيف الوزن: الأنبوب المربع 40×40 يزن حوالي 2.5 كجم/م (سمك الجدار 2 مم)، مما يسهل النقل والتركيب.
التكلفة-الفعالية: يعتبر الفولاذ الكربوني أقل تكلفة من الفولاذ المقاوم للصدأ أو سبائك الألومنيوم، وهو مناسب لمحطات الطاقة الكبيرة-المثبتة على الأرض-أو المشروعات التجارية والصناعية على الأسطح.
الاستقرار الهيكلي: بفضل التصميم-الجيد (على سبيل المثال، 12 أنبوب دعم رأسي + 24 عوارض أفقية)، يمكنه تحمل أحمال الرياح وأحمال الثلوج ووزن الوحدات الكهروضوئية.
بالنسبة للهياكل الفولاذية الكبيرة أو المشروعات ذات متطلبات التحمل العالية-:
الحجم الموصى به: 60 × 60 × 3 مم وما فوق (طول الجانب 60 مم، سمك الجدار 3 مم)
المواد: فولاذ منخفض -سبائكي عالي القوة-مثل Q355B وQ550، مع قوة إنتاج تزيد عن 355 ميجا باسكال، مما يقلل من استخدام المواد والوزن الهيكلي.
سيناريوهات التطبيق: الهياكل الحاملة للحمل الديناميكي-مثل المنصات البحرية والجسور؛ أنظمة دعم التتبع الشمسي (تتطلب تعديلات زاوية متكررة وقوة هيكلية عالية).
للبيئات الخاصة أو المتطلبات الجمالية:
الأنبوب المربع من الفولاذ المقاوم للصدأ: مادة 304 أو 316L، مناسب للبيئات المسببة للتآكل مثل المناطق الساحلية والمصانع الكيميائية، ولكن بتكلفة أعلى.
الأنبوب المربع من سبائك الألومنيوم: سبائك الألومنيوم سلسلة 6000، خفيفة الوزن (حوالي 1.8 كجم/م2، سمك الجدار 2 مم)، مقاومة للتآكل بدرجة عالية -، مناسبة للمشاريع أو السيناريوهات الموزعة على الأسطح ذات المتطلبات الجمالية العالية. ثانيا. المبادئ الأساسية لاختيار الحجم
متطلبات المحمل-: بالنسبة للأحمال الديناميكية (على سبيل المثال، حمل الرياح أو حمل الثلج) أو الهياكل الكبيرة-، يلزم وجود أحجام أكبر أو مواد-عالية القوة (على سبيل المثال، Q355B).
بالنسبة للأحمال الثابتة أو الهياكل الصغيرة، يمكن استخدام الأحجام القياسية مثل 40×40×2 مم.
القدرة على التكيف البيئي: بالنسبة لبيئات الرش الرطبة أو المالحة، يُفضل استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ 316L أو الفولاذ الكربوني المجلفن بالغمس الساخن (سمك الطبقة المجلفنة أكبر من أو يساوي 80 ميكرومتر).
بالنسبة للبيئات الداخلية الجافة، يكفي الفولاذ الكربوني العادي أو الفولاذ المقاوم للصدأ 304.
المعالجة والتكلفة: بالنسبة إلى عمليات اللحام والقطع، يوصى باستخدام الفولاذ ذو السبائك المنخفضة-وقابلية اللحام الجيدة (على سبيل المثال، Q235B).
بالنسبة للميزانيات المحدودة وبدون متطلبات خاصة، يعتبر الفولاذ الكربوني العادي (على سبيل المثال، Q195، Q235) أكثر فعالية من حيث التكلفة-.
ثالثا. دراسات حالة الصناعة
مشروع دعم الطاقة الشمسية: تستخدم محطة الطاقة الأرضية -أنابيب مربعة مجلفنة بالغمس الساخن مقاس 40×40×2 مم. من خلال تحسين التصميم (تباعد أنبوب الدعم العمودي 2.5 متر، تباعد الشعاع الأفقي 1.8 متر)، يتم تحقيق التوازن بين الاستقرار الهيكلي والتكلفة. مشروع المنصة البحرية: تم اختيار الأنابيب المربعة Q355B مقاس 60×60×4 مم، وتم التحقق من القوة الهيكلية من خلال تحليل العناصر المحدودة، مما يلبي متطلبات عمر الخدمة لمدة 50 عامًا.
مشروع نظام التوزيع على السطح: تم استخدام أنابيب مربعة من سبائك الألومنيوم مقاس 60×60×2 مم، مع تقنية اللحام TIG، مما يحقق التوازن بين التصميم خفيف الوزن والجماليات.
