غالباً ما تتطلب عملية لحام الأنابيب المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ عملية تنظيف عكسي باستخدام غاز الأرجون عند استخدام العمليات التقليدية مثل لحام القوس الكهربائي بالغاز الخامل (GTAW) ولحام القوس المعدني المحمي (SMAW). ولكن تكلفة الغاز ووقت إعداد عملية التنظيف يمكن أن يكونا مهمين، خاصة مع زيادة أقطار الأنابيب وأطوالها.
عند لحام الفولاذ المقاوم للصدأ من سلسلة 300، يمكن للمقاولين التخلص من ارتداد الغاز 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 محسّنة، مع الحفاظ على جودة لحام عالية، ومقاومة المادة للتآكل، والامتثال لمواصفات إجراءات اللحام (WPS) التي تتطلب عملية لحام القوس المعدني بالغاز الخامل بدائرة قصيرة (GMAW). كما توفر عملية اللحام المحسّنة بالقوس المعدني بالغاز الخامل بدائرة قصيرة مزايا إضافية في الإنتاجية والكفاءة وسهولة الاستخدام، مما يساعد على تحسين الأرباح.
تُستخدم سبائك الفولاذ المقاوم للصدأ، بفضل مقاومتها للتآكل وقوتها، في العديد من تطبيقات الأنابيب، بما في ذلك النفط والغاز والبتروكيماويات والوقود الحيوي. وعلى الرغم من أن لحام القوس الكهربائي بالغاز الخامل (GTAW) يُستخدم تقليديًا في العديد من تطبيقات الفولاذ المقاوم للصدأ، إلا أنه ينطوي على بعض العيوب التي يمكن معالجتها من خلال تحسين لحام القوس الكهربائي بالغاز المعدني (GMAW) بتقنية الدائرة القصيرة.
أولاً، مع استمرار نقص اللحامين المهرة، يُعدّ إيجاد عمال مُلِمّين بتقنية اللحام بالقوس الكهربائي المحمي بالغاز الخامل (GTAW) تحدياً مستمراً. ثانياً، لا تُعدّ تقنية GTAW أسرع عمليات اللحام، مما يُعيق الشركات الساعية إلى زيادة الإنتاجية لتلبية متطلبات العملاء. ثالثاً، تتطلب هذه التقنية عملية تنظيف عكسي مُكلفة ومُستهلكة للوقت لأنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ.
ما هو الارتداد؟ التطهير هو إدخال الغاز أثناء عملية اللحام لإزالة الملوثات وتوفير الدعم. يحمي التطهير الخلفي الجانب الخلفي للحام من تكوين أكاسيد ثقيلة في وجود الأكسجين.
إذا لم تتم حماية الجانب الخلفي أثناء لحام قناة الجذر المفتوحة، فقد يتضرر السطح. يُسمى هذا التلف بالتحلل السكري، لأنه ينتج عنه سطح يشبه السكر داخل اللحام. لمنع التحلل، يُدخل اللحام خرطوم غاز في أحد طرفي الأنبوب ويسد الطرف الآخر بحاجز مانع للتسرب. كما يُنشئ فتحة تهوية في الطرف الآخر. وعادةً ما يضع شريطًا لاصقًا حول فتحة الوصلة. بعد تنظيف الأنبوب، يُزيل جزءًا من الشريط اللاصق حول الوصلة ويبدأ اللحام، مُكررًا عملية إزالة الشريط واللحام حتى يكتمل لحام قناة الجذر.
تجنب ارتداد اللحام. قد تُكلف عمليات إعادة اللحام الكثير من الوقت والمال، وفي بعض الحالات تُضيف آلاف الدولارات إلى تكلفة المشروع. وقد مكّن التحول إلى عملية اللحام بالقوس المعدني المحمي بالغاز (GMAW) ذات الدائرة القصيرة المُحسّنة الشركة من إكمال طبقات اللحام الأساسية دون الحاجة إلى التنظيف العكسي في العديد من تطبيقات الفولاذ المقاوم للصدأ. وتُعد تطبيقات اللحام للفولاذ المقاوم للصدأ من سلسلة 300 مناسبة تمامًا لهذه العملية، بينما تتطلب تطبيقات اللحام للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج عالي النقاء حاليًا استخدام اللحام بالقوس التنغستني بالغاز (GTAW) لطبقة اللحام الأساسية.
يُساعد الحفاظ على أدنى مستوى ممكن من الحرارة المُدخلة في الحفاظ على مقاومة قطعة العمل للتآكل. ويُعدّ تقليل عدد مرات اللحام إحدى طرق خفض الحرارة المُدخلة. تستخدم عمليات اللحام بالقوس المعدني المحمي بالغاز (GMAW) المُحسّنة ذات الدائرة القصيرة، مثل تقنية الترسيب المعدني المُنظّم (RMD®)، نقلًا دقيقًا للمعادن لتوفير ترسيب مُنتظم للقطرات. وهذا يُسهّل على اللحام التحكم في حوض اللحام، مما يُتيح بدوره التحكم في الحرارة المُدخلة وسرعة اللحام. كما يُتيح انخفاض الحرارة المُدخلة تجميد حوض اللحام بشكل أسرع.
بفضل التحكم في نقل المعدن وتجميد حوض اللحام بشكل أسرع، يصبح حوض اللحام أقل اضطرابًا، ويخرج غاز الحماية من مسدس اللحام بالقوس المعدني المحمي بالغاز (GMAW) دون اضطراب يُذكر. يسمح هذا لغاز الحماية بالمرور عبر جذر اللحام المكشوف، مُزيحًا الغلاف الجوي ومُمنعًا التحلل السكري أو الأكسدة على الجانب الخلفي من اللحام. لا تستغرق تغطية الغاز هذه سوى وقت قصير لأن برك الغاز تتجمد بسرعة كبيرة.
أظهرت الاختبارات أن عملية اللحام بالقوس المعدني المحمي بالغاز المعدلة ذات الدائرة القصيرة تفي بمعايير جودة اللحام مع الحفاظ على مقاومة التآكل للفولاذ المقاوم للصدأ كما هو الحال عند لحام خرزة الجذر باستخدام اللحام بالقوس المعدني المحمي بالغاز.
إن تغيير عملية اللحام يتطلب من الشركة إعادة اعتماد إجراءات اللحام الخاصة بها، ولكن مثل هذا التحول يمكن أن يحقق عوائد هائلة من حيث الوقت وتوفير التكاليف لأعمال التصنيع والإصلاح الجديدة.
يوفر لحام قناة الجذر المفتوحة باستخدام عملية اللحام بالقوس المعدني المحمي بالغاز (GMAW) ذات الدائرة القصيرة المحسّنة مزايا إضافية في الإنتاجية والكفاءة وتدريب اللحامين. وتشمل هذه المزايا ما يلي:
يقضي على احتمالية حدوث قنوات ساخنة نتيجة القدرة على ترسيب المزيد من المعدن لزيادة سمك قناة الجذر.
يتميز هذا المنتج بتحمل ممتاز لعدم المحاذاة العالية والمنخفضة بين أقسام الأنابيب. وبفضل نقل المعدن السلس، يمكن لهذه العملية سد الفجوات بسهولة حتى 3/16 بوصة.
يظل طول القوس ثابتًا بغض النظر عن امتداد القطب، مما يعوض المشغلين الذين يجدون صعوبة في الحفاظ على امتداد ثابت. كما أن سهولة التحكم في بركة اللحام ونقل المعدن بشكل ثابت يمكن أن يقلل من وقت تدريب اللحامين الجدد.
تقليل وقت التوقف اللازم لتغيير العمليات. يمكن استخدام نفس السلك وغاز الحماية لقنوات الجذر والحشو والتغطية. يمكن استخدام عملية اللحام بالقوس المعدني المحمي بالغاز النبضي بشرط أن تكون القنوات مملوءة ومغطاة بغاز الأرجون الواقي بنسبة 80% على الأقل.
بالنسبة للعمليات التي تتطلع إلى التخلص من التدفق العكسي في تطبيقات الفولاذ المقاوم للصدأ، من المهم اتباع خمس نصائح رئيسية للنجاح عند التحول إلى عملية GMAW المعدلة ذات الدائرة القصيرة.
نظف داخل وخارج الأنابيب لإزالة أي ملوثات. 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 ذو محتوى عالٍ من السيليكون، مثل 316LSi أو 308LSi. يساعد محتوى السيليكون العالي على ترطيب حوض اللحام ويعمل كمزيل للأكسدة.
للحصول على أفضل أداء، 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 طرفًا مدببًا وفوهة لتوجيه الغاز نحو الجذور. توفر الفوهة المخروطية المزودة بموزع غاز مدمج تغطية ممتازة.
تجدر الإشارة إلى أن استخدام عملية اللحام بالقوس المعدني المحمي بالغاز المعدلة ذات الدائرة القصيرة بدون غاز داعم ينتج عنه كمية صغيرة من القشور على الجانب الخلفي من اللحام. وعادة ما تتساقط هذه القشور مع تبريد اللحام وتفي بمعايير الجودة لتطبيقات البترول ومحطات 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.
أصبحت مجلة Tube & Pipe Journal أول مجلة مخصصة لخدمة صناعة الأنابيب المعدنية في عام 1990. واليوم، لا تزال المنشور الوحيد في أمريكا الشمالية المخصص لهذه الصناعة، وأصبحت المصدر الأكثر موثوقية للمعلومات لمتخصصي الأنابيب.
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.