لا يُعدّ الفولاذ المقاوم للصدأ صعب التشكيل بالضرورة، لكن لحامه يتطلب عناية فائقة بالتفاصيل. فهو لا يُبدد الحرارة كالفولاذ الطري أو الألومنيوم، وقد يفقد بعضًا من مقاومته للتآكل إذا تم تسخينه أكثر من اللازم. تساعد أفضل الممارسات في الحفاظ على مقاومته للتآكل. الصورة: ميلر إلكتريك
تُعدّ مقاومة الفولاذ المقاوم للصدأ للتآكل ميزةً تجعله خيارًا جذابًا للعديد من تطبيقات الأنابيب الحساسة، بما في ذلك صناعات الأغذية والمشروبات عالية النقاء، والأدوية، وأوعية الضغط، والبتروكيماويات. مع ذلك، لا يُبدد هذا المعدن الحرارة بنفس كفاءة الفولاذ الطري أو الألومنيوم، وقد يؤدي اللحام غير السليم إلى تقليل مقاومته للتآكل. ويُعدّ استخدام حرارة زائدة واستخدام معدن حشو غير مناسب من أبرز الأسباب.
إن اتباع أفضل ممارسات لحام الفولاذ المقاوم للصدأ يُسهم في تحسين النتائج وضمان الحفاظ على مقاومة المعدن للتآكل. إضافةً إلى ذلك، يُمكن لتحديث عملية اللحام أن يزيد الإنتاجية دون المساس بالجودة.
عند لحام الفولاذ المقاوم للصدأ، يُعد اختيار معدن الحشو أمرًا بالغ الأهمية للتحكم في نسبة الكربون. يجب أن تُحسّن معادن الحشو المستخدمة في لحام أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ من أداء اللحام وأن تكون مناسبة للتطبيق.
ابحث عن معادن الحشو التي تحمل علامة "L" مثل ER308L، لأنها توفر محتوى كربونيًا أقصى أقل، مما يساعد في الحفاظ على مقاومة التآكل في سبائك الفولاذ المقاوم للصدأ منخفضة الكربون. يؤدي لحام معدن أساسي منخفض الكربون باستخدام معادن حشو قياسية إلى زيادة محتوى الكربون في وصلة اللحام، مما يزيد من خطر التآكل. تجنب معادن الحشو التي تحمل علامة "H" لأنها توفر محتوى كربونيًا أعلى، وهي مخصصة للتطبيقات التي تتطلب قوة أعلى في درجات حرارة مرتفعة.
عند لحام الفولاذ المقاوم للصدأ، من المهم أيضاً اختيار معدن حشو ذي مستويات ضئيلة (تُعرف أيضاً بالشوائب) من العناصر. هذه العناصر هي بقايا موجودة في المواد الخام المستخدمة في صناعة معادن الحشو، وتشمل الأنتيمون والزرنيخ والفوسفور والكبريت. ويمكن أن تؤثر هذه العناصر بشكل كبير على مقاومة المادة للتآكل.
نظرًا لحساسية الفولاذ المقاوم للصدأ الشديدة للحرارة، يُعدّ تحضير الوصلات والتجميع السليم عنصرين أساسيين للتحكم في الحرارة والحفاظ على خصائص المادة. تتطلب الفجوات بين الأجزاء أو عدم التطابق التام بقاء الشعلة في مكان واحد لفترة أطول، مما يستدعي استخدام كمية أكبر من معدن الحشو لملء هذه الفجوات. قد يؤدي ذلك إلى تراكم الحرارة في المنطقة المتأثرة، ما قد يتسبب في ارتفاع درجة حرارة الجزء. كما أن عدم التطابق التام قد يُصعّب عملية سدّ الفجوة والحصول على الاختراق المطلوب للحام. لذا، احرص على مطابقة الأجزاء مع الفولاذ المقاوم للصدأ قدر الإمكان.
تُعدّ نقاوة هذه المادة بالغة الأهمية. فوجود كميات ضئيلة جدًا من الشوائب أو الأوساخ في وصلات اللحام قد يُسبب عيوبًا تُقلل من قوة المنتج النهائي ومقاومته للتآكل. ولتنظيف السطح قبل اللحام، استخدم فرشاة خاصة من الفولاذ المقاوم للصدأ لم تُستخدم من قبل على الفولاذ الكربوني أو الألومنيوم.
في الفولاذ المقاوم للصدأ، يُعدّ التحسس السبب الرئيسي لفقدان مقاومة التآكل. ويحدث هذا عندما تتذبذب درجة حرارة اللحام ومعدل التبريد بشكل كبير، مما يؤدي إلى تغيير في البنية المجهرية للمادة.
هذا اللحام الخارجي على أنبوب من الفولاذ المقاوم للصدأ، الملحوم بتقنية GMAW وترسيب المعادن المتحكم فيه (RMD) بدون غسل عكسي للجذر، يشبه في مظهره وجودته لحامات GTAW ذات الغسل العكسي.
يُعدّ أكسيد الكروم عنصرًا أساسيًا في مقاومة الفولاذ المقاوم للصدأ للتآكل. ولكن إذا كانت نسبة الكربون في اللحام مرتفعة جدًا، يتكوّن كربيد الكروم الذي يرتبط بالكروم ويمنع تكوّن أكسيد الكروم المطلوب، والذي يُكسب الفولاذ المقاوم للصدأ مقاومته للتآكل. أما إذا كانت كمية أكسيد الكروم غير كافية، فلن يتمتع الفولاذ بالخصائص المطلوبة وسيحدث التآكل.
تعتمد الوقاية من التحسس على اختيار معدن الحشو والتحكم في كمية الحرارة المُدخلة. وكما ذُكر سابقًا، من المهم اختيار معدن حشو منخفض الكربون عند لحام الفولاذ المقاوم للصدأ. مع ذلك، قد يكون الكربون ضروريًا في بعض التطبيقات لزيادة المتانة. ويُعدّ التحكم في درجة الحرارة بالغ الأهمية، خاصةً عندما لا تكون معادن الحشو منخفضة الكربون مناسبة.
قلل من مدة بقاء منطقة اللحام والمنطقة المتأثرة بالحرارة عند درجات حرارة مرتفعة، تتراوح عادةً بين 500 و800 درجة مئوية (950 إلى 1500 درجة فهرنهايت). كلما قلّت مدة اللحام في هذا النطاق، قلّت الحرارة المتولدة. احرص دائمًا على فحص ومراقبة درجة الحرارة بين طبقات اللحام أثناء عملية اللحام.
ثمة خيار آخر يتمثل في استخدام معادن حشو تحتوي على عناصر سبائكية مثل التيتانيوم والنيوبيوم لمنع تكوّن كربيد الكروم. ونظرًا لأن هذه العناصر تؤثر أيضًا على القوة والمتانة، فلا يمكن استخدام معادن الحشو هذه في جميع التطبيقات.
تُعدّ لحام القوس الكهربائي بالتنغستن (GTAW) طريقة تقليدية للحام أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ. تتطلب هذه الطريقة عادةً استخدام غاز الأرجون لمنع الأكسدة على الجانب السفلي من اللحام. مع ذلك، أصبح استخدام عمليات اللحام السلكي في أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ أكثر شيوعًا. في هذه الحالات، من المهم فهم كيفية تأثير غازات الحماية المختلفة على مقاومة المادة للتآكل.
عند لحام الفولاذ المقاوم للصدأ باستخدام لحام القوس المعدني بالغاز (GMAW)، كان يُستخدم تقليديًا الأرجون وثاني أكسيد الكربون، أو خليط من الأرجون والأكسجين، أو خليط ثلاثي الغازات (الهيليوم والأرجون وثاني أكسيد الكربون). عادةً ما تحتوي هذه الخلائط على نسبة عالية من الأرجون أو الهيليوم وأقل من 5% من ثاني أكسيد الكربون، لأن ثاني أكسيد الكربون يُدخل الكربون إلى حوض اللحام ويزيد من خطر التحسس. لا يُنصح باستخدام الأرجون النقي في لحام GMAW على الفولاذ المقاوم للصدأ.
صُمم سلك اللحام ذو القلب المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ ليعمل مع خليط تقليدي من 75% أرجون و25% ثاني أكسيد الكربون. يحتوي التدفق على مكونات مصممة لمنع تلوث اللحام بالكربون من غاز الحماية.
مع تطور عمليات اللحام بالقوس المعدني المحمي بالغاز (GMAW)، أصبح لحام الأنابيب وأنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ أسهل. ورغم أن بعض التطبيقات قد لا تزال تتطلب عملية اللحام بالقوس التنغستني المحمي بالغاز (GTAW)، إلا أن عمليات معالجة الأسلاك المتقدمة توفر جودة مماثلة وإنتاجية أعلى في العديد من تطبيقات الفولاذ المقاوم للصدأ.
تتشابه اللحامات الداخلية المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ بتقنية GMAW RMD في الجودة والمظهر مع اللحامات الخارجية المقابلة.
تُغني عملية اللحام بالقوس المعدني المحمي بالغاز (GMAW) المعدلة بتقنية الدائرة القصيرة، مثل تقنية ميلر للترسيب المعدني المتحكم به (RMD)، عن الحاجة إلى الغسل العكسي في بعض تطبيقات الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي. ويمكن بعد هذه العملية استخدام اللحام بالقوس المعدني المحمي بالغاز النبضي (GMAW) أو اللحام بالقوس الكهربائي ذي القلب المحشو بالتدفق لملء الفراغات وإغلاقها، وهو تغيير يوفر الوقت والمال مقارنةً باستخدام اللحام بالقوس التنغستني المحمي بالغاز (GTAW) مع الغسل العكسي، خاصةً في الأنابيب الكبيرة.
تستخدم تقنية RMD نقلًا دقيقًا للمعادن عبر دائرة قصر لإنتاج قوس لحام هادئ ومستقر وحوض لحام مثالي. ينتج عن ذلك تقليل احتمالية بدء اللحام البارد أو عدم انصهار المعدن، وتقليل تناثر اللحام، وتحسين جودة اللحام عند جذر الأنبوب. كما يضمن نقل المعادن الدقيق ترسبًا متجانسًا للقطرات وسهولة التحكم في حوض اللحام، وبالتالي التحكم في كمية الحرارة الداخلة وسرعة اللحام.
يمكن للعمليات غير التقليدية تحسين إنتاجية اللحام. عند استخدام تقنية اللحام بالترسيب المغناطيسي (RMD)، تتراوح سرعة اللحام بين 6 و12 بوصة/دقيقة. ولأن هذه العملية تُحسّن الإنتاجية دون تسخين إضافي للأجزاء، فإنها تُساعد في الحفاظ على خصائص الفولاذ المقاوم للصدأ ومقاومته للتآكل. كما يُساعد تقليل الحرارة المُدخلة في العملية على التحكم في تشوه المادة الأساسية.
توفر عملية اللحام بالقوس المعدني المحمي بالغاز النبضي (GMAW) أطوال قوس أقصر، ومخاريط قوس أضيق، وحرارة أقل مقارنةً بعملية نقل الرش النبضي التقليدية. ولأن العملية مغلقة، يتم التخلص عمليًا من انحراف القوس وتقلبات المسافة بين طرف السلك وقطعة العمل. وهذا يُبسط إدارة حوض اللحام سواءً مع وجود اللحام في الموقع أو بدونه. وأخيرًا، يتيح الجمع بين اللحام بالقوس المعدني المحمي بالغاز النبضي (GMAW) للحشو واللف العلوي مع تقنية RMD لللف الجذري إمكانية إجراء عملية اللحام باستخدام سلك واحد وغاز واحد، مما يقلل من وقت تغيير العملية.
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 المتخصصين في مجال 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.