شقوق لحام الأنابيب المجوفة CS: الأسباب والوقاية

تشير الشقوق في الأنابيب الهيكلية المجوفة المصنوعة من الفولاذ الكربوني (CS) بشكل أساسي إلى الشقوق التي تظهر أثناء عملية اللحام. يُعد اللحام عمليةً حاسمةً في إنتاج الصناعات المعدنية، إذ يُنتج منتجاتٍ صناعيةً تتميز بمزايا مثل المهارة العالية، وانخفاض التكاليف، وزيادة الإنتاجية. على سبيل المثال، يُعد اللحام ضروريًا للعديد من المكونات المعدنية المهمة، بما في ذلك هياكل السفن، والغلايات، وأوعية الضغط العالي، والعربات.

ومع ذلك، أثناء لحام الأنابيب الهيكلية المصنوعة من الفولاذ الكربوني، غالبًا ما تؤدي تقنيات اللحام غير القياسية أو بيئات اللحام غير المناسبة إلى ظهور شقوق في مكونات الفولاذ الكربوني الملحومة. ويُعد هذا الأمر مشكلةً خاصةً في لحام أوعية الضغط العالي ودرجات الحرارة العالية؛ إذ يمكن أن تُسبب الشقوق كسرًا هشًا، بل وحتى انفجارات، مما قد يؤدي إلى حوادث سلامة خطيرة.

يعود تكوّن شقوق لحام الأنابيب المجوفة المصنوعة من الفولاذ الكربوني بشكل رئيسي إلى النقاط الخمس التالية:
(أ) ارتفاع معدل التبريد عند اللحام، مما يُعرّضه للتشقق. لذلك، يجب تجنب استخدام أنبوب التوير أثناء اللحام، وتجنب تبليله بمياه الأمطار. في اللحام، الفولاذ عالي الكربون أو الفولاذ السبائكي، وفقًا لتركيب أو خصائص المعدن الأساسي، يتخذ البعض تدابير للتسخين والتسخين قبل اللحام.

(ب) تسلسل اللحام غير الصحيح يكون أيضًا عرضة للتشققات، عندما يكون التسلسل غير صحيح، ستشكل قوة انكماش اللحام عقدة، مما يعيق الانكماش الحر للحام، مما يؤدي إلى زيادة إجهاد الانكماش وشقوق اللحام.

(ج) مع التركيب الكيميائي للأنابيب المجوفة CS، والبنية البلورية، وطرق الصهر وما إلى ذلك. مثل الفولاذ، كلما زاد محتوى الكربون أو زادت كمية السبائك، زادت صلابة الفولاذ، وعادة ما يكون من الأسهل تشققه في اللحام.

(د) درجة الحرارة المحيطة حول اللحام منخفضة، أو في أنبوب التوير، يمكن أن يؤدي ارتفاع درجة الحرارة الناجم عن الحرارة الزائدة إلى حدوث تشققات.

(هـ) لحام الأنابيب المجوفة CS التي تحتوي على الكبريت والفوسفور والكربون العالي عرضة للتشقق. الفوسفور هو عنصر ضار، يحتوي على الكبريت عالي الهشاشة في اللحام الساخن، يحتوي على الفوسفور عالي الهشاشة في اللحام البارد، يجب أن تكون كمية محتوى الكبريت في القطب أقل من 0.0035.

أسباب تشققات اللحام في الأنابيب الهيكلية المجوفة المصنوعة من مادة CS:
1. تختلف خصائص مواد قطع العمل المختلفة فيزيائيًا وكيميائيًا أثناء اللحام. كما تختلف هياكلها. عمومًا، تحتوي مواد اللحام الرخيصة على نسبة أعلى من الكربون والشوائب، مما يجعلها أكثر عرضة لاحتراق الشوائب الداخلية نتيجةً للارتفاع المفاجئ في درجة الحرارة أثناء اللحام. تبقى البقايا الصلبة الناتجة عن الاحتراق في اللحام، مما يؤثر في النهاية على نتيجة اللحام.

2. تأثير مواصفات اللحام: يتميز اللحام بالتسخين السريع، والتيار العالي، ودرجة الحرارة المرتفعة. يوجد فرق كبير في درجة الحرارة بين منطقة اللحام والمعدن المحيط بها، كما أن معدل التبريد سريع نسبيًا. تظهر الشقوق تحت تأثير الإجهاد الحراري.

3. تأثير هيكل قطعة العمل: أثناء اللحام، يحدث تشوه اللحام حتمًا في منطقة اللحام. ولأن قطعة العمل صلبة ولا تتشوه بسهولة، يتولد إجهاد داخلي، مما يؤدي إلى تشققات اللحام.

الإجراءات الوقائية لتشققات اللحام في الأنابيب الهيكلية المجوفة المصنوعة من الفولاذ الكربوني

1. التحضير المسبق الشامل للحام: قبل لحام قطع العمل المصنوعة من الفولاذ الكربوني، من الضروري مراعاة خصائص مادة الفولاذ الكربوني وخصائص أدائها لضمان التحضير المسبق المناسب للحام.

2. تطوير عملية لحام مناسبة: تؤثر عملية اللحام بشكل كبير على نتيجة اللحام، وخاصةً في معالجة اللحام. على سبيل المثال، يمكن أن يؤدي اختيار تقنية تشطيب مناسبة إلى تحسين جودة اللحام بشكل فعال.

3. اختيار مواد اللحام المناسبة: يُنصح باختيار قضبان اللحام المناسبة، حسب المادة. تتميز قضبان اللحام E5016 (يُنصح باستخدام سلك اللحام ER50-6) بخصائص ميكانيكية ممتازة ومقاومة ممتازة للتشقق.

4. تحسين تقنيات التشغيل: سيؤدي الانقطاع المفاجئ للقوس الكهربائي في نهاية اللحام إلى تكوين حفرة، وهو عامل يُسهم في تكوين التشققات. أما تقنية اللحام المستقيم، فتؤدي إلى حوض لحام ضيق وعميق.