أنواع الشقوق والإجراءات الوقائية عند لحام الأنابيب الفولاذية

تحت تأثير إجهاد اللحام وعوامل الهشاشة الأخرى، تُدمر قوة الترابط الذري المعدني في المنطقة المحلية من وصلة أنبوب الفولاذ الملحوم، وتُسمى الفجوة الناتجة عن الواجهة الجديدة شق اللحام. يتميز هذا الشق بشقوق حادة وخصائص نسبة العرض إلى الارتفاع الكبيرة.

(1) خصائص عيوب الشقوق الحرارية: أثناء عملية لحام الأنابيب الفولاذية، فإن الشقوق الناتجة عن تبريد معدن اللحام والمنطقة المتأثرة بالحرارة إلى المنطقة ذات درجة الحرارة العالية بالقرب من الصلب هي شقوق حرارية.
السبب: هذا ناتج عن التأثير المشترك للطبقة السائلة المتكونة من الأُوتكتيك منخفض الانصهار أثناء تبريد وتبلور حوض المنصهر، والتصلب تحت تأثير إجهاد الشد. زيادة تأثير أيٍّ من هذه العوامل قد يُعزز تكوّن الشقوق الحرارية.
الإجراءات الوقائية: التحكم في محتوى الشوائب الضارة في لحام الأنابيب الفولاذية، أي محتوى الكربون والكبريت والفوسفور، والحد من تكوين المواد الأيوتكتيكية منخفضة الانصهار في حوض المنصهر. عادةً ما يكون محتوى الكبريت والفوسفور في معدن الأنابيب الفولاذية الملحومة أقل من 0.03%. لا تتجاوز نسبة كتلة الكربون في سلك اللحام 0.12%. يجب استخدام قضبان لحام أساسية أو مواد صهر للحام المكونات المهمة. التحكم في معاملات اللحام، وزيادة معامل شكل اللحام للأنابيب الفولاذية بشكل مناسب، وتجنب اللحامات العميقة والضيقة. استخدام اللحام متعدد الطبقات ومتعدد التمريرات، والتسخين المسبق قبل اللحام والتبريد البطيء بعده، واختيار شكل وصلة اللحام بشكل صحيح، وترتيب تسلسل اللحام بشكل معقول، ومحاولة استخدام اللحام المتماثل. استخدام ألواح إغلاق القوس لتوجيه تجويف القوس إلى خارج اللحام، بحيث لا يؤثر ذلك على اللحام نفسه حتى في حالة حدوث تشققات في تجويف القوس.

(2) خصائص عيوب الشقوق الباردة: تسمى الشقوق اللحامية التي تنشأ عندما يتم تبريد وصلات الأنابيب الفولاذية الملحومة إلى درجة حرارة أقل (200 ~ 300 للصلب) بالشقوق الباردة.
الأسباب: تحدث عيوب التشقق البارد بشكل رئيسي في الفولاذ متوسط ​​الكربون، والفولاذ منخفض السبائك، والفولاذ متوسط ​​السبائك عالي القوة. والأسباب هي: ميل مادة اللحام نفسها للتصلب بشكل أكبر؛ وذوبان كمية كبيرة من الهيدروجين في حوض اللحام المنصهر؛ وتوليد وصلة اللحام إجهادًا كبيرًا أثناء عملية اللحام.
الإجراءات الوقائية: قبل اللحام، يُجفف قضيب اللحام والصهر بدقة وفقًا لمتطلبات تقليل مصدر الهيدروجين. يُنظف جيدًا من الأوساخ والرطوبة والصدأ على الأخدود والجانبين، ويُضبط درجة الحرارة المحيطة. يُختار مواد لحام عالية الجودة منخفضة الهيدروجين، مع مراعاة عمليات اللحام الخاصة بها. عند لحام فولاذ منخفض السبائك وعالي القوة ذو صلابة عالية، يُستعمل أقطاب الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي. يُختار بدقة معلمات اللحام، بما في ذلك التسخين المسبق، والتبريد البطيء، والتسخين اللاحق، والمعالجة الحرارية بعد اللحام. يُختار تسلسل لحام مناسب لتقليل الإجهاد الداخلي للحام. يُزاد تيار اللحام بشكل مناسب، ويُخفّض سرعة اللحام، وذلك لإبطاء معدل تبريد المنطقة المتأثرة بالحرارة ومنع تكون بنية صلبة.

(3) خصائص عيب شقوق إعادة التسخين: تسمى الشقوق الناتجة عن إعادة تسخين اللحام ضمن نطاق درجة حرارة معينة بعد اللحام (مثل المعالجة الحرارية لتخفيف الإجهاد أو اللحام متعدد الطبقات) بشقوق إعادة التسخين.
السبب: عادةً ما تحدث شقوق إعادة التسخين في نطاق 1200-1350 درجة مئوية بالقرب من خط نقطة الانصهار. تتراوح درجة حرارة تسخين شقوق إعادة التسخين في الفولاذ منخفض السبائك وعالي القوة بين 580 و650 درجة مئوية تقريبًا. كلما زاد احتواء الفولاذ على عناصر سبائكية مثل الكروم والموليبدينوم والثرومبين، زاد احتمال ظهور شقوق إعادة التسخين.
الإجراءات الوقائية: التحكم في التركيب الكيميائي لأنبوب الفولاذ ومعدن اللحام، وضبط محتوى العناصر ذات التأثير الكبير على شقوق إعادة التسخين (مثل الكروم والفاناديوم والبورون) بشكل مناسب. تقليل صلابة الوصلة وتركيز الإجهاد، وصقل اللحام وسطحه مع المادة الأساسية بسلاسة. استخدام مدخلات حرارة عالية للحام. زيادة درجات حرارة التسخين المسبق واللاحق. اتخاذ إجراءات عملية لتقليل إجهاد اللحام أثناء اللحام، مثل استخدام أقطاب كهربائية صغيرة القطر، واللحام بمعاملات لحام منخفضة، وتجنب تأرجح القطب الكهربائي أثناء اللحام. عند تخفيف إجهاد التقسية، تجنب منطقة درجة الحرارة الحساسة التي تُسبب شقوق إعادة التسخين. تختلف درجة الحرارة الحساسة باختلاف نوع الفولاذ.