ليس من الصعب بالضرورة التعامل مع الفولاذ المقاوم للصدأ، لكن لحامه يتطلب عناية خاصة بالتفاصيل. فهو لا يبدد الحرارة مثل الفولاذ الصلب أو الألومنيوم، وقد يفقد بعضًا من مقاومته للتآكل إذا تم تسخينه كثيرًا. تساعد أفضل الممارسات في الحفاظ على مقاومته للتآكل. الصورة: شركة ميلر إلكتريك
إن مقاومة الفولاذ المقاوم للصدأ للتآكل تجعله خيارًا مثاليًا للعديد من تطبيقات الأنابيب المهمة، بما في ذلك الأغذية والمشروبات عالية النقاء، والأدوية، وأوعية الضغط، والبتروكيماويات. ومع ذلك، فإن هذه المادة لا تُبدّد الحرارة مثل الفولاذ الطري أو الألومنيوم، ويمكن أن يُقلّل اللحام غير السليم من مقاومتها للتآكل. ويُعدّ الإفراط في استخدام الحرارة واستخدام معدن الحشو غير المناسب من الأسباب الرئيسية.
إن الالتزام بأفضل ممارسات لحام الفولاذ المقاوم للصدأ يُحسّن النتائج ويضمن الحفاظ على مقاومة المعدن للتآكل. كما أن تحسين عملية اللحام يُحسّن الإنتاجية دون المساس بالجودة.
عند لحام الفولاذ المقاوم للصدأ، يُعد اختيار معدن الحشو أمرًا بالغ الأهمية للتحكم في محتوى الكربون. يجب أن تُحسّن معادن الحشو المستخدمة في لحام أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ أداء اللحام وأن تكون مناسبة للتطبيق.
ابحث عن معادن الحشو التي تحمل علامة "L" مثل ER308L، فهي توفر محتوى كربوني أقصى منخفض، مما يساعد على الحفاظ على مقاومة التآكل في سبائك الفولاذ المقاوم للصدأ منخفضة الكربون. يؤدي لحام معدن أساسي منخفض الكربون بمعادن الحشو القياسية إلى زيادة محتوى الكربون في وصلة اللحام، مما يزيد من خطر التآكل. تجنب معادن الحشو التي تحمل علامة "H" لأنها تحتوي على نسبة كربون أعلى، وهي مصممة للتطبيقات التي تتطلب قوة تحمل أعلى في درجات الحرارة المرتفعة.
عند لحام الفولاذ المقاوم للصدأ، من المهم أيضًا اختيار معدن حشو يحتوي على مستويات منخفضة من الشوائب (تُعرف أيضًا بالعناصر الملوثة). هذه العناصر هي عناصر متبقية في المواد الخام المستخدمة في صناعة معادن الحشو، بما في ذلك الأنتيمون والزرنيخ والفوسفور والكبريت. تؤثر هذه العناصر بشكل كبير على مقاومة المادة للتآكل.
لأن الفولاذ المقاوم للصدأ حساس جدًا للحرارة، فإن تحضير الوصلات والتجميع المناسب أساسيان للتحكم في الحرارة والحفاظ على خصائص المادة. تتطلب الفجوات بين الأجزاء أو عدم تساويها بقاء الشعلة في مكانها لفترة أطول، ويلزم استخدام المزيد من معدن الحشو لملء تلك الفجوات. قد يؤدي ذلك إلى تراكم الحرارة في المنطقة المتضررة، مما قد يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة القطعة. كما أن سوء التركيب قد يُصعّب سد الفجوة والحصول على الاختراق المطلوب للحام. احرص على مطابقة الأجزاء مع الفولاذ المقاوم للصدأ قدر الإمكان.
نقاء هذه المادة بالغ الأهمية أيضًا. فوجود كميات ضئيلة جدًا من الملوثات أو الأوساخ في الوصلات الملحومة قد يُسبب عيوبًا تُقلل من قوة المنتج النهائي ومقاومته للتآكل. لتنظيف الطبقة السفلية قبل اللحام، استخدم فرشاة خاصة من الفولاذ المقاوم للصدأ، لم تُستخدم على الفولاذ الكربوني أو الألومنيوم.
في الفولاذ المقاوم للصدأ، يُعدّ التحسّس السبب الرئيسي لفقدان مقاومة التآكل. يحدث هذا عندما تتذبذب درجة حرارة اللحام ومعدل التبريد بشكل كبير، مما يؤدي إلى تغيّر في البنية الدقيقة للمادة.
هذا اللحام الخارجي على أنبوب من الفولاذ المقاوم للصدأ، ملحوم باستخدام GMAW وترسيب المعادن المتحكم فيه (RMD) بدون غسيل خلفي جذري، يشبه في المظهر والجودة اللحامات الغسيل الخلفي GTAW.
يُعد أكسيد الكروم عنصرًا أساسيًا في مقاومة الفولاذ المقاوم للصدأ للتآكل. ولكن إذا كانت نسبة الكربون في اللحام مرتفعة جدًا، يتكون كربيد الكروم. يرتبط هذان العنصران بالكروم ويمنعان تكوين أكسيد الكروم المطلوب، مما يمنح الفولاذ المقاوم للصدأ مقاومته للتآكل. إذا لم تكن نسبة أكسيد الكروم كافية، فلن تتمتع المادة بالخصائص المطلوبة، وسيحدث التآكل.
يعتمد منع التحسس على اختيار معدن الحشو والتحكم في مدخلات الحرارة. وكما ذكرنا سابقًا، من المهم اختيار معدن حشو منخفض الكربون عند لحام الفولاذ المقاوم للصدأ. ومع ذلك، قد يكون الكربون ضروريًا أحيانًا لتوفير المتانة في بعض التطبيقات. ويُعد التحكم في درجة الحرارة أمرًا بالغ الأهمية عندما لا تكون معادن الحشو منخفضة الكربون مناسبة.
قلل مدة بقاء اللحام والمنطقة المتأثرة بالحرارة عند درجات حرارة مرتفعة، عادةً ما بين 950 و1500 درجة فهرنهايت (500 و800 درجة مئوية). كلما قلّ وقت اللحام في هذا النطاق، قلّت الحرارة الناتجة عنه. احرص دائمًا على التحقق من درجة حرارة اللحام أثناء عملية اللحام.
خيار آخر هو استخدام معادن الحشو مع مكونات السبائك مثل التيتانيوم والنيوبيوم لمنع تكوّن كربيد الكروم. ولأن هذه المكونات تؤثر أيضًا على القوة والمتانة، فلا يمكن استخدام معادن الحشو هذه في جميع التطبيقات.
لحام القوس التنغستني الجذري (GTAW) هو طريقة تقليدية للحام أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ. يتطلب هذا عادةً شطفًا عكسيًا بالأرجون لمنع الأكسدة على الجانب السفلي من اللحام. ومع ذلك، يزداد استخدام عمليات اللحام السلكي في أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ. في هذه الحالات، من المهم فهم كيفية تأثير غازات الحماية المختلفة على مقاومة المادة للتآكل.
عند لحام الفولاذ المقاوم للصدأ باستخدام لحام القوس المعدني الغازي (GMAW)، يُستخدم عادةً الأرجون وثاني أكسيد الكربون، أو خليط من الأرجون والأكسجين، أو خليط من ثلاثة غازات (الهيليوم والأرجون وثاني أكسيد الكربون). عادةً ما تحتوي هذه الخلطات على الأرجون أو الهيليوم في الغالب، وأقل من 5% من ثاني أكسيد الكربون، لأن ثاني أكسيد الكربون يُغذي منطقة اللحام بالكربون ويزيد من خطر التحسس. لا يُنصح باستخدام الأرجون النقي في لحام القوس المعدني الغازي على الفولاذ المقاوم للصدأ.
صُمم سلك الفولاذ المقاوم للصدأ المُقوّى ليعمل بمزيج تقليدي من 75% أرجون و25% ثاني أكسيد الكربون. يحتوي هذا المزيج على مكونات مصممة لمنع تلوث اللحام بالكربون الناتج عن غاز الحماية.
مع تطور عمليات لحام GMAW، سهّلت لحام الأنابيب وأنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ. وبينما قد تتطلب بعض التطبيقات عمليات GTAW، فإن عمليات معالجة الأسلاك المتقدمة توفر جودة مماثلة وإنتاجية أعلى في العديد من تطبيقات الفولاذ المقاوم للصدأ.
إن اللحامات المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ ID باستخدام GMAW RMD تشبه في الجودة والمظهر اللحامات OD المقابلة.
يُلغي تمرير الجذر باستخدام عملية لحام GMAW مُعدّلة ذات دائرة قصر، مثل ترسيب المعادن المُتحكّم به لميلر (RMD)، عملية الغسيل العكسي في بعض تطبيقات الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي. يمكن أن يتبع تمرير الجذر RMD لحام GMAW نبضي أو لحام قوسي مُجهّز بالصهر لملء وإغلاق الأنبوب، وهو تغيير يوفر الوقت والمال مقارنةً بتقنية GTAW ذات الغسيل العكسي، خاصةً في الأنابيب ذات القطر الأكبر.
يستخدم نظام RMD نقلًا دقيقًا للمعادن بدارة قصر لإنتاج قوس لحام هادئ ومستقر. هذا يقلل من احتمالية حدوث انصهار أو عدم ذوبان، ويقلل من تناثر اللحام، ويحسن جودة مرور الأنابيب. كما يضمن نقل المعادن الدقيق ترسبًا منتظمًا للقطرات، ويسهل التحكم في حوض اللحام، وبالتالي زيادة الحرارة الداخلة وسرعة اللحام.
يمكن للعمليات غير التقليدية تحسين إنتاجية اللحام. عند استخدام تقنية اللحام بالحرارة (RMD)، يمكن أن تتراوح سرعة اللحام بين 6 و12 بوصة/دقيقة. ولأن هذه العملية تُحسّن الأداء 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 الركيزة.
توفر عملية لحام GMAW النبضي أطوال أقواس أقصر، ومخاريط أقواس أضيق، واستهلاكًا حراريًا أقل مقارنةً بنقل الرش النبضي التقليدي. ولأن العملية مغلقة، يتم التخلص تقريبًا من انحراف القوس وتقلبات المسافة بين الطرف وقطعة العمل. هذا يُبسط إدارة حوض اللحام، سواءً كان اللحام في الموقع أم لا. وأخيرًا، يتيح الجمع بين لحام GMAW النبضي لملء وإغلاق الخرز، ووحدة التحكم في الانحناء (RMD) للخرز الجذري، استخدام سلك واحد وغاز واحد لإجراء اللحام، مما يُقلل من أوقات تغيير العملية.
مجلة الأنابيب والأنابيب صدرت عام 1990 في مجلة The Tube & Pipe Journal. مجلة الأنابيب والأنابيب (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، تظل هذه المجلة هي المطبوعة الصناعية الوحيدة في أمريكا الشمالية وأصبحت المصدر الأكثر ثقة للمعلومات لمحترفي صناعة الأنابيب.
الآن مع إمكانية الوصول الكامل إلى النسخة الرقمية من The FABRICATOR، يمكنك الوصول بسهولة إلى موارد الصناعة القيمة.
أصبحت النسخة الرقمية من مجلة The Tube & Pipe Journal متاحة الآن بشكل كامل، مما يوفر سهولة الوصول إلى الموارد الصناعية القيمة.
احصل على وصول رقمي كامل إلى مجلة STAMPING Journal، التي تضم 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 الصناعة القيمة.