صلابة تأثير الأنابيب الملحومة بالمقاومة الكهربائية

متانة أنابيب اللحام بالمقاومة الكهربائية للصدمات

١. تأثير المواد الخام لفولاذ الأنابيب على متانة اللحام عند الصدم

١.١ التركيب الكيميائي

المكونات الرئيسية لفولاذ الأنابيب هي الحديد (Fe) والكربون (C) وعناصر السبائك، وتحتوي على شوائب مثل الكبريت (S) والفوسفور (P)، ومن بينها الكبريت (C) الذي يؤثر بشكل كبير على متانة اللحام. مع زيادة محتوى الكربون، يزداد محتوى البيرلايت في الفولاذ بالتبعية، لأن البيرلايت يحتوي على الكثير من السمنتيت الصفائحي الهش، مما يقلل من متانة اللحام. لذلك، يتميز الفولاذ منخفض الكربون بمتانة لحام أفضل من الفولاذ عالي الكربون. غالبًا ما يوجد الكبريت (S) على شكل مركب FeS في الفولاذ، ويشكل بلورة مشتركة ثنائية FeS+S عند درجة انصهار منخفضة (٩٨٥ درجة مئوية)، مع توزيع Fe على حدود الحبيبات. لذلك، عند تشغيل الفولاذ على الساخن عند درجة حرارة تتراوح بين ١٠٠٠ و ١٢٠٠ درجة مئوية، يتشقق الفولاذ على طول حدود الحبيبات بسبب ذوبان البلورات المشتركة منخفضة درجة الانصهار على حدود الحبيبات. يُذاب جزء من الفوسفور في الفريت في الفولاذ، مما يزيد من قوة وصلابة الفريت، ويُقلل من لدونته ومتانته، ويُشكل جزئيًا مركبات ذات هشاشة عالية، مما يُؤدي إلى انخفاض حاد في لدونته ومتانته في درجة حرارة الغرفة. يُذاب السيليكون بشكل رئيسي في الفريت لتقويته، مما يُحسن من قوة وصلابة الفولاذ وحد مرونته، وبالتالي يُقلل من لدونته ومتانته. يُقلل المنغنيز المُذاب في الفريت من هشاشة الفولاذ، ويمكن تحسين متانة الفولاذ عند تعرضه للصدمات عندما تتراوح نسبة كتلة المنغنيز بين 1% و1.5%.

1.2 الشوائب

تُقلل الشوائب في الفولاذ من متانة الفولاذ عند تعرضه للصدمات. وللشوائب الأكسيدية تأثير كبير على مقاومة الفولاذ للتعب. عندما تكون درجة انصهار معدن اللحام أقل من درجة انصهار الشوائب الأكسيدية، يصعب تفريغ الأكسيد ويبقى في اللحام.

٢. تأثير عملية اللحام على متانة اللحام عند الصدم

يتجلى تأثير عملية اللحام على جودة اللحام في تعديل طاقة الإدخال الحراري، وضغط بثق اللحام، وسرعة اللحام، وزاوية الفتح، وشكل حافة الأنبوب الخام، وموضع القطب أو المحث وجهاز المقاومة، إلخ. تعكس انسيابية معادن اللحام عالية التردد بشكل مباشر الوضع العام لعملية اللحام.

٢.١ خط الانصهار

خط الانصهار هو خط ساطع يتشكل عند تسخين معدنَي الحافة إلى درجة حرارة عالية (≥ ١٤٠٠ درجة مئوية) في نفس الوقت أثناء اللحام، مع احتراق عنصر الكربون السطحي أو بثق الطور السائل الغني بالكربون. بعد التآكل الساخن لمحلول حمض البيكريك بنسبة ٥٪، يكون اللون أبيض ساطعًا. يرتبط شكل وحالة وعرض خط الانصهار ارتباطًا وثيقًا بمستوى طاقة خط اللحام، وحجم ضغط بثق التشكيل، وسرعة اللحام، وغيرها من المعايير، وهي مؤشرات مهمة لقياس جودة اللحام.

٢.٢ منطقة تأثير الحرارة على "أسطوانة الخصر"

لا يُعد شكل وعرض منطقة تأثير الحرارة في اللحام أساسًا مرجعيًا لتحديد طاقة خط اللحام فحسب، بل يُعدان أيضًا أساسًا مهمًا لتحديد مدى ملاءمة معايير عملية اللحام الأخرى. كلما زادت طاقة خط اللحام، زاد التأثير الحراري للمعدن الأساسي، واتسعت منطقة تأثير الحرارة على "أسطوانة الخصر"، والعكس صحيح. عند ثبات طاقة خط اللحام، كلما انخفضت سرعة اللحام، انخفض انتشار الحرارة، واتسع شكل "أسطوانة الخصر"، والعكس صحيح. عندما تكون طاقة خط اللحام وسرعته معقولتين ومستقرتين نسبيًا، فإذا كان ضغط البثق منخفضًا جدًا، ولم يتم بثق كمية كبيرة من المعدن المنصهر، فإن "أسطوانة الخصر" ستتسع أيضًا، بل ستصبح أصغر.

٢.٣ شكل انسيابي معدني

يُعد خط تدفق المعدن من أهم خصائص العرض في مختلف أشكال أجزاء اللحام. هو نوع من الهياكل البلورية ذات الشكل الخاص، التي تتكون من انصهار جزئي أو شبه انصهار للمعدن تحت ظروف معينة تحت تأثير الضغط، وهو أيضًا تجسيد شامل لحجم واتجاه ضغط بثق اللحام، وطاقة خط اللحام، وسرعة اللحام.

2.4 مسافة المركز كبيرة جدًا

تشير مسافة المركز إلى المسافة بين مركز انسيابية المعدن ومركز سمك جدار اللفة. بالإضافة إلى عدم ثبات قوة البثق، يؤثر توازي حافة الصفيحة عليها أيضًا.

(1) عند عدم ضبط ضغط البثق بشكل صحيح، يكون مركز انسيابية المعدن إما لأعلى أو لأسفل، ويصعب مطابقة سمك مركز جدار الصفيحة. كلما زادت مسافة المركز، قلّت فجوة اللحام، وزادت سهولة ظهور "حافة خاطئة" عند اللحام، وصعوبة بثق "الأكسيد"، وتدهورت جودة اللحام. عندما تكون المسافة المركزية قريبة من الصفر، يمكن أن تكون نقطة اللحام قريبة من مركز أسطوانة البثق، ويكون توزيع ضغط البثق موحدًا، ويمكن أن تصل جودة اللحام إلى أفضل حالاتها.

(2) عندما تكون حافة اللوحة غير متوازية، من السهل أيضًا أن تكون المسافة المركزية كبيرة جدًا، ويصعب عمل وصلات متوازية، وقد ينخفض التأثير الحراري لوصلات اللحام المحلية، ويصعب استبعاد "أكسيد" اللحام، ويزداد ميله إلى تكوين "بقع رمادية".

3. تأثير عملية المعالجة الحرارية على متانة اللحام للصدمات

تشير بعض البيانات البحثية إلى أن درجة حرارة التسخين أهم من وقت التسخين في العوامل المؤثرة على متانة اللحام للصدمات.

ستنخفض متانة اللحام للصدمات عند ارتفاع درجة الحرارة بشكل كبير. يجب أن يتراوح وقت التسخين بين 650 و950 درجة مئوية بين 12 و37 ثانية. عندما تبلغ درجة حرارة التسخين القصوى 950 درجة مئوية، فإن معدل التسخين من 650 إلى 950 درجة مئوية لا يتأثر بارتفاع درجة الحرارة. على الرغم من أن انخفاض معدل التسخين يمكن أن يقلل من فرق درجة الحرارة بين داخل وخارج جدار الأنبوب ويوحد البنية الدقيقة تمامًا، إلا أن معدل التسخين المنخفض جدًا قد يسبب نمو الحبيبات ويقلل من متانة اللحام.

4. الخلاصة

(1) يُعد تحسين نقاء المواد الخام شرطًا أساسيًا لضمان متانة اللحامات الأنبوبية الملحومة بالمقاومة الكهربائية.

(2) تُعد عملية اللحام المعقولة والسليمة طريقة مهمة لتحسين متانة اللحامات الأنبوبية الملحومة بالمقاومة الكهربائية.

(3) تُعد المعالجة الحرارية أيضًا أحد الأسباب التي تؤثر على متانة اللحامات الأنبوبية الملحومة بالمقاومة الكهربائية.