غالباً ما يتطلب لحام أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ باستخدام عمليات اللحام التقليدية، مثل لحام القوس الكهربائي المحمي بالغاز الخامل (GTAW) ولحام القوس المعدني المحمي (SMAW)، استخدام غاز الأرجون كعامل مساعد. إلا أن تكلفة الغاز ووقت تجهيز عملية التنظيف قد يكونان عاملين مهمين، خاصةً مع ازدياد أقطار الأنابيب وأطوالها.
عند لحام الفولاذ المقاوم للصدأ من سلسلة 300، يمكن للمقاولين تجنب تكسر اللحام في لحامات قنوات الجذور المفتوحة عن طريق التحول من اللحام التقليدي بالقوس الكهربائي المحمي بالغاز الخامل (GTAW) أو اللحام التقليدي بالقوس الكهربائي المحمي بالغاز الخامل (SMAW) إلى عملية لحام متطورة، مع الحفاظ على جودة عالية للحامات، ومقاومة تآكل المواد، والامتثال لمواصفات إجراءات اللحام (WPS). يتطلب هذا النوع من اللحام عملية لحام القوس المعدني بالدائرة القصيرة (GMAW). كما توفر عملية اللحام بالقوس المعدني بالدائرة القصيرة المحسّنة مزايا إضافية في الأداء والكفاءة وسهولة الاستخدام، مما يساعد على زيادة الأرباح.
بفضل مقاومتها للتآكل وقوتها، تُستخدم سبائك الفولاذ المقاوم للصدأ في العديد من تطبيقات الأنابيب، بما في ذلك النفط والغاز والبتروكيماويات والوقود الحيوي. ورغم أن تقنية اللحام بالقوس الكهربائي المحمي بالغاز الخامل (GTAW) تُستخدم تقليديًا في العديد من تطبيقات الفولاذ المقاوم للصدأ، إلا أنها تنطوي على بعض العيوب التي يمكن معالجتها باستخدام تقنية اللحام بالقوس الكهربائي المحمي بالغاز الخامل ذات الدائرة القصيرة المحسّنة.
أولاً، نظراً للنقص المستمر في اللحامين المهرة، يُعدّ إيجاد عمال مُلِمّين بتقنية اللحام بالقوس الكهربائي المحمي بالغاز الخامل (GTAW) تحدياً مستمراً. ثانياً، لا تُعتبر تقنية GTAW أسرع عمليات اللحام، مما يُعيق الشركات الساعية إلى زيادة الإنتاجية لتلبية متطلبات العملاء. ثالثاً، تتطلب هذه التقنية عملية تنظيف عكسي مُطوّلة ومُكلفة لأنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ.
ما هي التغذية الراجعة؟ التطهير هو إدخال الغاز أثناء عملية اللحام لإزالة الملوثات وتوفير الدعم. يحمي التطهير من الجهة الخلفية الجانب الخلفي للحام من تكوّن أكاسيد ثقيلة في وجود الأكسجين.
إذا لم تتم حماية الجانب الخلفي أثناء لحام قناة الجذر المفتوحة، فقد يتضرر الجزء السفلي. يُسمى هذا التلف بالتحلل السكري لأنه يُنتج سطحًا شبيهًا بالسكر داخل اللحام. ولمنع الاحتكاك، يُدخل اللحام خرطوم غاز في أحد طرفي الأنبوب ويسد الطرف الآخر بصمام تنفيس. كما يُنشئ فتحة تهوية في الطرف الآخر. وعادةً ما يضع شريطًا لاصقًا حول فتحة الوصلة. بعد تنظيف الأنبوب، يُزيل قطعة من الشريط اللاصق حول الوصلة ويبدأ اللحام، مُكررًا عملية إزالة الشريط واللحام حتى اكتمال لحام قناة الجذر.
التخلص من رد الفعل العكسي. قد يكلف إعادة اللحام الكثير من الوقت والمال، وفي بعض الحالات يضيف آلاف الدولارات إلى تكلفة المشروع. يسمح التحول إلى عملية اللحام بالقوس المعدني المحمي بالغاز (GMAW) ذات الدورة القصيرة المتقدمة للشركة بإجراء اللحامات الجذرية دون الحاجة إلى التنظيف العكسي في العديد من تطبيقات الفولاذ المقاوم للصدأ. يُعد لحام الفولاذ المقاوم للصدأ من سلسلة 300 مناسبًا تمامًا لهذه العملية، بينما يتطلب لحام الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج عالي النقاء حاليًا استخدام اللحام بالقوس التنغستني المحمي بالغاز (GTAW) للحام الجذري.
يُساعد الحفاظ على أدنى مستوى ممكن من الحرارة المُدخلة في الحفاظ على مقاومة قطعة العمل للتآكل. إحدى طرق تقليل الحرارة المُدخلة هي تقليل عدد مرات اللحام. تستخدم عمليات اللحام المتقدمة بتقنية GMAW ذات الدائرة القصيرة، مثل ترسيب المعدن المُتحكم به (RMD®)، نقلًا دقيقًا للمعادن لضمان ترسيب قطرات متجانس. هذا يُسهّل على اللحام التحكم في حوض اللحام، مما يُنظم بدوره الحرارة المُدخلة وسرعة اللحام. كما أن انخفاض الحرارة المُدخلة يُسرّع من تجمد حوض اللحام.
بفضل التحكم الدقيق في نقل المعدن وسرعة تجميد حوض اللحام، يصبح حوض اللحام أقل اضطرابًا، ويخرج غاز الحماية من شعلة اللحام بالقوس المعدني المحمي بالغاز (GMAW) بسلاسة نسبية. يسمح هذا لغاز الحماية بالمرور عبر جذر اللحام المكشوف، دافعًا الهواء إلى الخارج، ومانعًا تكون طبقة سكرية أو أكسدة على الجانب السفلي من اللحام. تتم تغطية سطح اللحام بالغاز في وقت قصير نظرًا لتجمد أحواض اللحام بسرعة كبيرة.
أظهرت الاختبارات أن عملية اللحام بالقوس المعدني المحمي بالغاز المعدلة ذات الدائرة القصيرة تفي بمعايير جودة اللحام مع الحفاظ على مقاومة الفولاذ المقاوم للصدأ للتآكل في لحام خرزة جذر اللحام بالقوس المعدني المحمي بالغاز.
يتطلب تغيير عملية اللحام من الشركة إعادة اعتماد إجراءات اللحام، ولكن مثل هذا التحول يمكن أن يؤدي إلى مكاسب كبيرة في الوقت وتوفير كبير في التكاليف في أعمال التصنيع والإصلاح الجديدة.
يوفر لحام قنوات الجذور المفتوحة باستخدام عملية اللحام المتقدمة بتقنية GMAW ذات الدائرة القصيرة فوائد إضافية في الإنتاجية والكفاءة وتدريب اللحامين. ويشمل ذلك ما يلي:
يزيل هذا الإجراء إمكانية حدوث قنوات ساخنة نتيجة لإمكانية وضع المزيد من المعدن لزيادة سمك قناة الجذر.
مقاومة ممتازة للإزاحات الكبيرة والصغيرة بين أجزاء الأنابيب. بفضل نقل المعدن السلس، يمكن لهذه العملية سد الفجوات بسهولة حتى 3/16 بوصة.
يظل طول القوس ثابتًا بغض النظر عن امتداد القطب، مما يعوض عن صعوبة الحفاظ على امتداد ثابت لدى المشغلين. كما أن سهولة التحكم في حوض اللحام وانتقال المعدن بشكل منتظم يقللان من وقت تدريب اللحامين الجدد.
تقليل وقت التوقف اللازم لتغيير العملية. يمكن استخدام نفس السلك وغاز الحماية لقنوات الجذر والحشو والتغطية. يمكن استخدام عملية اللحام بالقوس المعدني المحمي بالغاز النبضي (GMAW) بشرط أن تكون القنوات ممتلئة ومغلقة بنسبة 80% على الأقل بغاز الأرجون الواقي.
بالنسبة لعمليات التنظيف العكسي للفولاذ المقاوم للصدأ، من المهم اتباع خمس نصائح رئيسية للانتقال الناجح إلى عملية GMAW المعدلة ذات الدائرة القصيرة.
نظّف الأنابيب من الداخل والخارج لإزالة أي شوائب. استخدم فرشاة سلكية مصممة للفولاذ المقاوم للصدأ لتنظيف الجزء الخلفي من الوصلة على بعد بوصة واحدة على الأقل من الحافة.
استخدم معدن حشو من الفولاذ المقاوم للصدأ عالي السيليكون مثل 316LSi أو 308LSi. يعزز محتوى السيليكون العالي ترطيب حوض اللحام ويعمل كمزيل للأكسدة.
للحصول على أفضل النتائج، استخدم مزيج غاز واقٍ مُصمم خصيصًا لهذه العملية، مثل 90% هيليوم، 7.5% أرجون، و2.5% ثاني أكسيد الكربون. خيار آخر هو 98% أرجون و2% ثاني أكسيد الكربون. قد يكون لدى مُورّد غاز اللحام توصيات أخرى.
للحصول على أفضل النتائج، استخدم الطرف المخروطي وطرف قناة الجذر لتحديد نطاق تغطية الغاز. توفر الفوهة المخروطية المزودة بموزع غاز مدمج تغطية ممتازة.
تجدر الإشارة إلى أن استخدام عملية اللحام بالقوس المعدني المحمي بالغاز (GMAW) المعدلة ذات الدائرة القصيرة بدون غاز داعم ينتج عنه كمية صغيرة من الخبث على الجانب السفلي من اللحام. وعادةً ما يتقشر هذا الخبث مع تبريد اللحام، وهو يفي بمعايير الجودة المطلوبة في صناعة النفط ومحطات توليد الطاقة والبتروكيماويات.
جيم بيرن هو مدير المبيعات والتطبيقات لشركة Miller Electric Mfg. LLC، 1635 W. Spencer St.، Appleton، WI 54912، 920-734-9821، www.millerwelds.com.
مجلة الأنابيب والأنابيب صدرت عام 1990 في مجلة The Tube & Pipe Journal. مجلة الأنابيب والمواسير، 1990 مجلة الأنبوب والأنابيب كانت الجريدة الأولى، أحدث الصناعات المعدنية في عام 1990. أصبحت مجلة Tube & Pipe Journal أول مجلة مخصصة لصناعة الأنابيب المعدنية في عام 1990.واليوم، لا تزال هذه المجلة هي المنشور الصناعي الوحيد في أمريكا الشمالية، وقد أصبحت المصدر الأكثر موثوقية للمعلومات بالنسبة للمهنيين في صناعة الأنابيب.
الآن مع إمكانية الوصول الكامل إلى النسخة الرقمية من مجلة "ذا فابريكيتور"، سهولة الوصول إلى موارد صناعية قيّمة.
أصبح الإصدار الرقمي من مجلة الأنابيب والأنابيب متاحًا بالكامل الآن، مما يوفر سهولة الوصول إلى موارد الصناعة القيّمة.
احصل على وصول رقمي كامل إلى مجلة STAMPING Journal، التي تعرض أحدث التقنيات وأفضل الممارسات وأخبار الصناعة لسوق ختم المعادن.
الآن مع إمكانية الوصول الرقمي الكامل إلى The Fabricator en Español، يمكنك الوصول بسهولة إلى موارد صناعية قيّمة.