في المقالات السابقة، ناقشنا بعض أسباب عيوب أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ الملحومة وإجراءات الوقاية منها. واليوم، نواصل استعراض بقية هذه الأسباب.
6. فوهة البركان
يُطلق على الجزء الغائر في نهاية لحام الأنابيب الفولاذية المقاومة للصدأ اسم حفرة القوس الكهربائي. لا تُضعف حفرة القوس الكهربائي قوة اللحام في تلك المنطقة فحسب، بل تُسبب أيضًا تشققات ناتجة عن تراكم الشوائب.
الأسباب: السبب الرئيسي هو أن وقت توقف انطفاء القوس قصير جدًا؛ والتيار كبير جدًا عند لحام الصفائح الرقيقة.
التدابير الوقائية: عند إغلاق لحام القوس الكهربائي، يجب أن يبقى القطب الكهربائي في حوض المعدن المنصهر لفترة من الوقت أو يتحرك بحركة دائرية، ثم يتم توجيهه إلى جانب واحد لإطفاء القوس بعد امتلاء حوض المعدن المنصهر؛ عند لحام القوس الكهربائي بالتنغستن والأرجون، يجب تقليل وقت التوقف وإطفاء القوس بعد امتلاء اللحام.
7. الثغور
عند لحام أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ الصحية، لا يخرج الغاز الموجود في حوض اللحام المنصهر عند تصلبه، وتُسمى التجاويف الناتجة عن الغاز المتبقي بالمسام. تُعد المسامية عيبًا شائعًا في اللحام، ويمكن تقسيمها إلى مسامية داخلية ومسامية خارجية. وتكون المسامات مستديرة أو بيضاوية أو تشبه الحشرات أو إبرية الشكل، وتكون كثيفة. لا يؤثر وجود المسامات على تماسك اللحام فحسب، بل يقلل أيضًا من مساحة اللحام الفعالة ويؤثر سلبًا على خواصه الميكانيكية.
الأسباب: وجود زيوت وصدأ ورطوبة وأوساخ أخرى على سطح وأخاديد الأنابيب الملحومة المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ الصحي؛ رطوبة طلاء القطب الكهربائي أثناء اللحام بالقوس الكهربائي وعدم تجفيفه قبل الاستخدام؛ طول القوس الكهربائي أو انقطاعه جزئيًا، مما يؤدي إلى ضعف حماية حوض اللحام، ودخول الهواء إليه؛ ارتفاع تيار اللحام، مما يؤدي إلى احمرار القطب الكهربائي وتساقط الطلاء مبكرًا وفقدان الحماية؛ عدم اتباع طريقة التشغيل الصحيحة، مثل سرعة إغلاق القوس الكهربائي، مما يؤدي إلى انكماش الفراغات، وعدم دقة إشعال القوس الكهربائي في الوصلة، مما يؤدي إلى تكوّن فجوات كثيفة، إلخ.
التدابير الوقائية: قبل اللحام، يجب إزالة الزيت والصدأ والرطوبة من مسافة 20-30 مم على جانبي الأخدود؛ يجب التجفيف وفقًا لدرجة الحرارة والوقت المحددين في دليل الإلكترود؛ يجب اختيار معايير عملية اللحام بشكل صحيح وتشغيلها بشكل صحيح؛ يجب استخدام قوس قصير قدر الإمكان. يجب أن تكون مرافق اللحام والإنشاء الميداني مقاومة للرياح؛ لا يُسمح باستخدام الإلكترودات غير الصالحة، مثل تلك التي تعاني من تآكل قلب اللحام، أو تشقق الطلاء، أو التقشر، أو اللامركزية المفرطة، وما إلى ذلك.
8. الشوائب وشوائب الخبث
الشوائب هي شوائب غير معدنية وأكاسيد متبقية في معدن اللحام ناتجة عن تفاعلات معدنية. شوائب الخبث هي خبث منصهر يبقى في اللحام. يمكن تقسيم شوائب الخبث في أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ الملحومة إلى نوعين: شوائب خبث موضعية وشوائب خبث شريطية. تُضعف شوائب الخبث المقطع الفعال للحام، مما يقلل من خواصه الميكانيكية. كما يمكن أن تُسبب شوائب الخبث تركيزًا للإجهاد، مما قد يُلحق الضرر بالبنية الملحومة عند تعرضها للأحمال. الأسباب: عدم نظافة الخبث بين الطبقات أثناء عملية اللحام؛ انخفاض تيار اللحام؛ زيادة سرعة اللحام؛ عدم دقة عملية اللحام؛ عدم تطابق التركيب الكيميائي لمادة اللحام مع المعدن الأساسي.
التدابير الوقائية: اختيار أقطاب كهربائية ذات أداء جيد في إزالة الخبث؛ إزالة الخبث بين الطبقات بعناية؛ اختيار معايير عملية اللحام بشكل معقول؛ ضبط زاوية القطب الكهربائي وطريقة النقل.
عند اختيار خط إنتاج الأنابيب الملحومة، يُنصح بتركيب نظام تحكم منطقي قابل للبرمجة (وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC)) ذكي. يُتيح نظام وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) من شركة هانغاو التكنولوجيا (سيكو الآلات) مراقبة بيانات الإنتاج في الوقت الفعلي، بالإضافة إلى إنشاء قاعدة بيانات لتخزين صيغ إنتاج الأنابيب الملحومة بمواصفات مختلفة، مما يُمكّن عملية الإنتاج من الوصول إلى سجلات قاعدة البيانات في أي وقت.
9. استهلك كل شيء
أثناء عملية اللحام، يتدفق المعدن المنصهر من خلف التجويف، ويُطلق على عيب الثقب في أنبوب الفولاذ المقاوم للصدأ الملحوم اسم "الاحتراق". يُعدّ الاحتراق أحد العيوب الشائعة في لحام القوس الكهربائي.
الأسباب: تيار لحام كبير، سرعة لحام بطيئة، تسخين مفرط للأنبوب الملحوم؛ فجوة أخدود كبيرة، حافة غير حادة رقيقة للغاية؛ مهارات تشغيل اللحام الضعيفة، إلخ.
التدابير الوقائية: اختيار معايير عملية اللحام المناسبة وحجم الأخدود المناسب؛ تحسين مهارات اللحام التشغيلية، إلخ.
10. الشقوق
يمكن تقسيم الشقوق في الأنابيب الملحومة المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ الصحي إلى شقوق باردة، وشقوق ساخنة، وشقوق ناتجة عن إعادة التسخين، وذلك حسب درجة الحرارة والوقت الذي تحدث فيه؛ ويمكن تقسيمها إلى شقوق طولية، وشقوق عرضية، وشقوق جذر اللحام، وشقوق فوهة القوس الكهربائي، وشقوق خط الانصهار، وشقوق المنطقة المتأثرة بالحرارة، وما إلى ذلك. تُعد الشقوق من أخطر العيوب في الهياكل الملحومة، والتي لا تؤدي فقط إلى تلف المنتجات، بل قد تتسبب أيضًا في حوادث خطيرة.
(1) صدع ساخن
أثناء عملية اللحام، تُسمى الشقوق الناتجة عن تبريد خط اللحام والمعدن في المنطقة المتأثرة بالحرارة إلى نطاق درجة حرارة عالية بالقرب من خط الانصهار بالشقوق الساخنة. وهي عيب لحام خطير لا يُسمح بوجوده. وبناءً على آلية حدوثها ونطاق درجة حرارتها وشكلها، يمكن تقسيم الشقوق الحرارية في الأنابيب الملحومة إلى شقوق التبلور، وشقوق التسييل عند درجات الحرارة العالية، وشقوق اللدونة المنخفضة عند درجات الحرارة العالية.
السبب: يكمن السبب الرئيسي في أن اليوتكتيك ذي نقطة الانصهار المنخفضة والشوائب الموجودة في معدن حوض اللحام المنصهر تُشكّل انفصالًا شديدًا داخل الحبيبات وبينها أثناء عملية التبلور، وفي الوقت نفسه، تحت تأثير إجهاد اللحام، تتباعد حدود الحبيبات، مُشكّلةً تشققات ساخنة. تحدث التشققات الساخنة عادةً في الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، وسبائك النيكل، وسبائك الألومنيوم. لا يُنتج الفولاذ منخفض الكربون عادةً تشققات ساخنة أثناء اللحام، ولكن مع زيادة محتوى الكربون في الفولاذ، تزداد أيضًا قابلية حدوث التشققات الساخنة. التدابير الوقائية: التحكم بدقة في محتوى الشوائب الضارة مثل الكبريت والفوسفور في أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ الملحومة ومواد اللحام، مما يقلل من حساسية التشققات الساخنة؛ ضبط التركيب الكيميائي لمعدن اللحام، وتحسين بنية اللحام، وتصغير حجم الحبيبات، وتحسين اللدونة، وتقليل أو تشتيت درجة الانفصال؛ استخدام مواد لحام قلوية لتقليل محتوى الشوائب في اللحام وتحسين درجة الانفصال. اختر معايير عملية اللحام المناسبة، وقم بزيادة عامل تشكيل اللحام بشكل مناسب، واعتمد طريقة اللحام متعددة الطبقات ومتعددة التمريرات؛ استخدم نفس لوحة التوصيل مثل المعدن الأساسي، أو قم بإطفاء القوس تدريجيًا، واملأ حفرة القوس لتجنب التشققات الحرارية في حفرة القوس.
(2) الشقوق الباردة
تُسمى الشقوق التي تتكون عند تبريد الوصلة الملحومة إلى درجة حرارة منخفضة (أقل من درجة حرارة التحول الزجاجي للفولاذ) بالشقوق الباردة. قد تظهر هذه الشقوق مباشرةً بعد اللحام، أو قد تستغرق فترة زمنية (ساعات، أيام، أو حتى أكثر) للظهور. يُطلق على هذا النوع من الشقوق أيضًا اسم الشقوق المتأخرة، وهي تشكل خطرًا كبيرًا.
الأسباب: إن البنية المتصلبة المتكونة عن طريق تحول المارتنسيت، والإجهاد المتبقي من اللحام الناتج عن درجة التقييد الكبيرة، والهيدروجين المتبقي في اللحام هي العوامل الرئيسية الثلاثة التي تسبب التشققات الباردة.
التدابير الوقائية: اختيار مواد لحام منخفضة الهيدروجين، ومعالجتها حراريًا وفقًا للتعليمات بدقة قبل الاستخدام؛ إزالة الزيوت والرطوبة من منطقة اللحام قبل اللحام، وتقليل محتوى الهيدروجين في اللحام؛ اختيار معايير عملية لحام مناسبة ودرجة حرارة مناسبة لتقليل ميل اللحام للتصلب؛ إجراء معالجة إزالة الهيدروجين مباشرة بعد اللحام للسماح للهيدروجين بالخروج من الوصلة الملحومة؛ بالنسبة لأنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ الملحومة ذات الميل العالي للتصلب، فإن التسخين المسبق قبل اللحام والمعالجة الحرارية في الوقت المناسب بعد اللحام يمكن أن يحسن من بنية وجودة الوصلة وأدائها؛ اتخاذ تدابير تقنية متنوعة لتقليل إجهاد اللحام.
(3) إعادة تسخين الشقوق
بعد اللحام، يتم إعادة تسخين الأنبوب الملحوم المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ ضمن نطاق درجة حرارة معين (معالجة حرارية لتخفيف الإجهاد أو عملية تسخين أخرى) وتسمى الشقوق الناتجة بشقوق إعادة التسخين.
الأسباب: تحدث شقوق إعادة التسخين عادةً في الفولاذ عالي القوة منخفض السبائك، والفولاذ المقاوم للحرارة ذي البنية البيرليتية، والفولاذ المقاوم للصدأ الذي يحتوي على الفاناديوم والكروم والموليبدينوم والبورون وعناصر أخرى. بعد دورة اللحام الحرارية، ترتفع درجة حرارة هذه المواد إلى المنطقة الحساسة (550-650 درجة مئوية). تنشأ معظم الشقوق في المنطقة ذات الحبيبات الخشنة من منطقة اللحام المتأثرة بالحرارة. تحدث معظم شقوق إعادة التسخين في أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ الملحومة وفي مناطق تركيز الإجهاد، وقد تحدث أحيانًا في اللحام متعدد الطبقات.
التدابير الوقائية: على أساس تلبية متطلبات التصميم، يتم اختيار مواد لحام منخفضة القوة، بحيث تكون قوة اللحام أقل من قوة المعدن الأساسي، ويخف الإجهاد في اللحام لتجنب التشققات في المنطقة المتأثرة بالحرارة؛ تقليل الإجهاد المتبقي للحام وتركيز الإجهاد؛ التحكم في مدخلات حرارة اللحام للأنبوب الملحوم، واختيار درجة حرارة التسخين المسبق والمعالجة الحرارية بشكل معقول، وتجنب المنطقة الحساسة قدر الإمكان.
