لا يُعدّ الفولاذ المقاوم للصدأ صعب التشكيل بالضرورة، لكن لحامه يتطلب عناية فائقة بالتفاصيل. فهو لا يُبدد الحرارة مثل الفولاذ الطري أو الألومنيوم، وقد يفقد بعضًا من مقاومته للتآكل إذا تعرض لحرارة زائدة. 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 تطبيقات الأغذية والمشروبات عالية النقاء، والصناعات الدوائية، 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 تطبيق كمية كبيرة من الحرارة واستخدام معدن حشو غير مناسب من الأسباب الرئيسية لذلك.
اتباع بعض أفضل الممارسات في لحام الفولاذ المقاوم للصدأ يمكن أن يساعد في تحسين النتائج وضمان احتفاظ المعدن بمقاومته للتآكل. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يؤدي تحديث عملية اللحام إلى فوائد في الإنتاجية دون المساس بالجودة.
في لحام الفولاذ المقاوم للصدأ، يُعد اختيار معدن الحشو أمرًا بالغ الأهمية للتحكم في محتوى الكربون. يجب أن تعمل معادن الحشو المستخدمة في لحام أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ على تحسين أداء اللحام وتلبية متطلبات التطبيق.
ابحث عن معادن الحشو التي تحمل علامة "L"، مثل ER308L، لأنها توفر محتوى كربونياً أقصى أقل، مما يساعد في الحفاظ على مقاومة التآكل لسبائك 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 كربونياً أعلى، وهي مصممة للتطبيقات التي تتطلب قوة أعلى في درجات حرارة مرتفعة.
عند لحام الفولاذ المقاوم للصدأ، من المهم أيضاً اختيار معدن حشو ذي مستويات منخفضة من العناصر النزرة (المعروفة أيضاً بالشوائب). هذه العناصر هي بقايا موجودة في المواد الخام المستخدمة في صناعة معادن الحشو، بما في ذلك 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. بسبب وجود فجوات بين الأجزاء أو عدم تطابقها، يجب أن تبقى 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 الجيد قد يُصعّب عملية سدّ الفجوة والحصول على الاختراق المطلوب للحام. لذا، احرص على أن تتناسب الأجزاء مع الفولاذ المقاوم للصدأ بأفضل شكل ممكن.
تُعدّ نظافة هذه المادة بالغة الأهمية. فوجود كميات ضئيلة جدًا من الشوائب أو الأوساخ في الوصلات الملحومة 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، يعد التحسس السبب الرئيسي لفقدان مقاومة التآكل. يمكن أن يحدث هذا عندما تتقلب درجة حرارة اللحام ومعدل التبريد بشكل كبير، مما يؤدي إلى تغيير البنية المجهرية للمادة.
إن هذا اللحام الخارجي على أنبوب من الفولاذ المقاوم للصدأ، والذي تم لحامه باستخدام GMAW وترسيب المعادن المنظم (RMD) بدون غسل عكسي للطبقة الجذرية، يشبه في مظهره وجودته اللحامات المصنوعة باستخدام GTAW مع الغسل العكسي.
يُعدّ أكسيد الكروم عنصرًا أساسيًا في مقاومة الفولاذ المقاوم للصدأ للتآكل. ولكن إذا زادت نسبة الكربون في اللحام عن الحدّ المطلوب، فسيتكوّن كربيد الكروم. يرتبط هذا الكربيد بالكروم ويمنع تكوّن أكسيد الكروم المطلوب، الذي يُكسب الفولاذ المقاوم للصدأ مقاومةً للتآكل. أما إذا كانت كمية أكسيد الكروم غير كافية، فلن يمتلك الفولاذ الخصائص 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 للحام الفولاذ المقاوم للصدأ. مع ذلك، قد يكون الكربون ضروريًا في بعض التطبيقات لزيادة المتانة. ويُصبح التحكم في الحرارة بالغ الأهمية عندما لا يكون استخدام معادن الحشو منخفضة الكربون خيارًا متاحًا.
قلل من مدة بقاء منطقة اللحام والمنطقة المتأثرة بالحرارة عند درجات حرارة مرتفعة، والتي تُعتبر عادةً من 950 إلى 1500 درجة فهرنهايت (من 500 إلى 800 درجة مئوية). 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 مصممة بمكونات سبائكية مثل التيتانيوم والنيوبيوم لمنع تكوين كربيد الكروم. ولأن هذه المكونات تؤثر أيضاً على القوة والمتانة، فلا يمكن استخدام معادن الحشو هذه في جميع التطبيقات.
تُعدّ لحام القوس الكهربائي بالغاز الخامل (GTAW) الطريقة التقليدية للحام أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ في الطبقة الجذرية. ويتطلب ذلك عادةً ضخ غاز الأرجون عكسيًا للمساعدة في منع الأكسدة على الجانب الخلفي للحام. ومع ذلك، أصبح استخدام عمليات اللحام السلكي في أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ أكثر شيوعًا. في هذه التطبيقات، من المهم فهم كيفية تأثير غازات الحماية المختلفة على مقاومة المادة للتآكل.
عند لحام الفولاذ المقاوم للصدأ باستخدام عملية اللحام بالقوس المعدني المحمي بالغاز (GMAW)، يُستخدم عادةً الأرجون وثاني أكسيد الكربون، أو خليط من الأرجون والأكسجين، أو خليط من ثلاثة غازات (الهيليوم والأرجون وثاني أكسيد الكربون). تحتوي هذه الخلائط عادةً على نسبة عالية من الأرجون أو الهيليوم، وأقل من 5% من ثاني أكسيد الكربون، لأن ثاني أكسيد الكربون يُزوّد ​​حوض اللحام بالكربون، مما يزيد من خطر التحسس. لا يُنصح باستخدام الأرجون النقي في عملية اللحام بالقوس المعدني المحمي بالغاز على الفولاذ المقاوم للصدأ.
تم تصميم سلك اللحام ذو القلب المملوء بالتدفق للفولاذ المقاوم للصدأ ليعمل مع خليط تقليدي من 75% أرجون و25% ثاني أكسيد الكربون. يحتوي التدفق على مكونات مصممة لمنع الكربون من غاز الحماية من تلويث اللحام.
مع تطور عمليات اللحام بالقوس المعدني المحمي بالغاز (GMAW)، أصبحت عملية لحام الأنابيب والمواسير المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ أسهل. في حين أن بعض التطبيقات قد لا تزال تتطلب عمليات اللحام بالقوس التنغستني المحمي بالغاز (GTAW)، إلا أن عمليات اللحام المتقدمة باستخدام الأسلاك يمكن أن توفر جودة مماثلة وإنتاجية أعلى في العديد من تطبيقات الفولاذ المقاوم للصدأ.
تتشابه لحامات الفولاذ المقاوم للصدأ الداخلية المصنوعة بتقنية GMAW RMD في الجودة والمظهر مع لحامات OD المقابلة.
تُغني عملية اللحام الجذري باستخدام عملية GMAW معدلة ذات دائرة قصيرة، مثل عملية الترسيب المعدني المنظم (RMD) من ميلر، عن عملية التنظيف العكسي في بعض تطبيقات الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي. ويمكن أن تتبع عملية اللحام الجذري بتقنية RMD عمليات لحام GMAW نبضية أو لحام القوس الكهربائي ذي القلب المملوء بالتدفق، وهي عملية توفر الوقت والمال مقارنةً باستخدام GTAW مع التنظيف العكسي، خاصةً في الأنابيب الأكبر حجماً.
تستخدم تقنية RMD نقلًا دقيقًا للمعادن عبر دائرة قصر لإنتاج قوس لحام هادئ ومستقر وبركة لحام مثالية. وهذا يقلل من احتمالية حدوث وصلات باردة أو عدم انصهار، ويقلل من تناثر المعدن، ويؤدي إلى طبقة أساسية عالية الجودة للأنبوب. كما يوفر نقل المعادن الدقيق ترسبًا متجانسًا للقطرات، ويسهل التحكم في بركة اللحام، وبالتالي التحكم في كمية الحرارة المدخلة وسرعة اللحام.
يمكن للعمليات غير التقليدية أن تزيد من إنتاجية اللحام. عند استخدام تقنية اللحام بالحقن المباشر، يمكن أن تصل سرعة اللحام إلى 6-12 بوصة/دقيقة. ولأن هذه العملية تزيد الإنتاجية دون تسخين إضافي للأجزاء، فإنها تساعد في الحفاظ على خصائص الفولاذ المقاوم للصدأ ومقاومته للتآكل. كما أن انخفاض مدخلات الحرارة في هذه العملية يساعد في التحكم في تشوه المادة الأساسية.
توفر عملية اللحام بالقوس المعدني المحمي بالغاز النبضي هذه أطوال قوس أقصر، ومخاريط قوس أضيق، وحرارة أقل من عملية نقل النبضات التقليدية بالرش. ولأن العملية ذات حلقة مغلقة، يتم التخلص عمليًا من انحراف القوس واختلافات المسافة بين طرف السلك وقطعة العمل. وهذا يُسهّل التحكم في حوض اللحام في اللحام الموضعي وغير الموضعي. وأخيرًا، يسمح دمج اللحام بالقوس المعدني المحمي بالغاز النبضي لملء خرزة اللحام النهائية مع اللحام بالرش المباشر لخرزة اللحام الأساسية بإجراء عملية اللحام باستخدام سلك واحد وغاز واحد، مما يُلغي أوقات تغيير العملية.
مؤتمر بايب آند تيوب ممفيس 2022 هو مؤتمر متخصص للمهنيين العاملين في مجال تكنولوجيا اللحام والتصنيع بدون وصلات. لا يوجد حدث آخر في أمريكا الشمالية يجمع هذا العدد الكبير من رواد صناعة خطوط الأنابيب لتبادل الخبرات. لا تفوتوا هذه الفرصة!
الآن مع إمكانية الوصول الكامل إلى النسخة الرقمية من مجلة The FABRICATOR، أصبح الوصول سهلاً إلى موارد الصناعة القيّمة.
أصبح الإصدار الرقمي من مجلة الأنابيب والأنابيب متاحًا بالكامل الآن، مما يوفر سهولة الوصول إلى موارد الصناعة القيّمة.
استمتع بالوصول الكامل إلى النسخة الرقمية من مجلة STAMPING Journal، التي توفر أحدث التطورات التكنولوجية وأفضل الممارسات وأخبار الصناعة لسوق ختم المعادن.
الآن مع إمكانية الوصول الكامل إلى النسخة الرقمية من مجلة The Fabricator en Español، سهولة الوصول إلى موارد صناعية قيّمة.