مقدمة عن الطرق الشائعة للحام أنابيب الصلب

في الوقت الحاضر، تشمل الطرق الشائعة الاستخدام في لحام الأنابيب الفولاذية اللحام بالقوس المعدني (SMAW)، واللحام بالقوس المغمور (SAW)، واللحام بالقوس التنغستني الغازي (GTAW)، واللحام بالقوس المعدني الغازي (GMAW)، واللحام بالقوس ذي القلب المتدفق (FCAW)، واللحام الهابط.

(1) تتميز لحام القوس المعدني ببساطة المعدات وخفة الوزن وسهولة التشغيل. ويمكن استخدامه في لحام الوصلات القصيرة في أعمال الصيانة والتجميع، وخاصةً في المناطق التي يصعب الوصول إليها. أما عيوبه فتتمثل في المتطلبات الفنية العالية للحامين، وارتفاع تكاليف تدريبهم، وسوء ظروف العمل، وانخفاض كفاءة الإنتاج، وعدم ملاءمته للحام المعادن الخاصة والصفائح الرقيقة. ويمكن استخدام لحام القوس المعدني مع الأقطاب الكهربائية المناسبة للحام معظم أنواع الفولاذ الكربوني الصناعي، والفولاذ المقاوم للصدأ، والحديد الزهر، والنحاس، والألومنيوم، والنيكل، وسبائكها.

(2) يمكن استخدام تيار كهربائي أعلى في اللحام بالقوس المغمور. تحت تأثير حرارة القوس، ينصهر جزء من مادة اللحام (الفيلوكس) متحولًا إلى خبث ويتفاعل مع المعدن المنصهر في عملية تُعرف باسم "التعدين السائل". أما الجزء الآخر من الخبث فيطفو على سطح حوض المعدن. من جهة، يحمي هذا الخبث معدن اللحام، ويمنع تلوث الهواء، ويُحدث تفاعلات فيزيائية وكيميائية مع المعدن المنصهر لتحسين تركيب وخصائص معدن اللحام؛ ومن جهة أخرى، يُساهم في تبريد معدن اللحام ببطء لمنع حدوث عيوب مثل الشقوق والمسامات. بالمقارنة مع اللحام بالقوس الكهربائي، يتميز اللحام بالقوس المغمور بجودة لحام عالية، وسرعة لحام فائقة، وظروف عمل جيدة. لذلك، فهو مناسب بشكل خاص للحام اللحامات المستقيمة والدرزات الدائرية في قطع العمل الكبيرة، ويُستخدم فيه اللحام الآلي على نطاق واسع. أما عيبه، فهو أنه مناسب عمومًا فقط للحام اللحامات المسطحة والدرزات الزاوية. يتطلب اللحام في أوضاع أخرى أجهزة خاصة لضمان تغطية مادة اللحام لمنطقة اللحام ومنع تسرب المعدن المنصهر من حوض اللحام. لا يمكن مراقبة الوضع النسبي للقوس الكهربائي والأخدود مباشرةً أثناء اللحام، لذا يلزم وجود نظام تتبع لحام آلي لضمان محاذاة شعلة اللحام مع منطقة اللحام بدقة. يكون التيار الكهربائي عاليًا، وقوة المجال الكهربائي للقوس عالية، وعندما يقل التيار عن 100 أمبير، يكون استقرار القوس ضعيفًا، مما يجعله غير مناسب للحام الأجزاء الرقيقة التي يقل سمكها عن 1 مم. يُستخدم لحام القوس المغمور على نطاق واسع في لحام الفولاذ الكربوني، والفولاذ الإنشائي منخفض السبائك، والفولاذ المقاوم للصدأ. ونظرًا لأن الخبث يُقلل من معدل تبريد وصلة اللحام، يُمكن أيضًا لحام بعض أنواع الفولاذ الإنشائي عالي المقاومة والفولاذ عالي الكربون باستخدام لحام القوس المغمور.

(3) يُعدّ لحام القوس الكهربائي بالغاز الخامل طريقةً ممتازةً لربط الصفائح المعدنية الرقيقة ولحام القاعدة، وذلك لقدرته على التحكم الدقيق في كمية الحرارة المُدخلة. يُمكن استخدام هذه الطريقة في لحام جميع المعادن تقريبًا، وخاصةً في اللحام الجاف للمعادن التي تُكوّن أكاسيدًا حراريةً كالألومنيوم والمغنيسيوم، بالإضافة إلى المعادن النشطة كالتيتانيوم والبركليوم. تتميز هذه الطريقة بجودة لحام عالية، ولكن مقارنةً بأنواع اللحام القوسي الأخرى، فإنّ سرعة اللحام فيها أبطأ، وتكلفة الإنتاج أعلى، كما أنّها تتأثر بشكلٍ أكبر بتدفق الهواء المحيط، مما يجعلها غير مناسبة للاستخدام في الأماكن المفتوحة.

(4) تستخدم لحام القوس الكهربائي بالغاز الخامل عادةً غاز الأرجون أو الهيليوم أو ثاني أكسيد الكربون أو خليطًا من هذه الغازات. عند استخدام الأرجون أو النيتروجين كغاز واقٍ، يُطلق عليه لحام الغاز الخامل المعدني (يُشار إليه دوليًا باسم لحام MIG). أما عند استخدام خليط من الغاز الخامل وغاز مؤكسد (O2، CO2) كغاز واقٍ، أو خليط من CO2 وCO2+O2، فيُشار إليه مجتمعًا باسم لحام الغاز النشط المعدني (يُشار إليه دوليًا باسم لحام MAG). تتمثل الميزة الرئيسية للحام الغاز النشط المعدني في سهولة اللحام في أوضاع مختلفة، بالإضافة إلى سرعة اللحام العالية ومعدل الترسيب المرتفع. يُمكن تطبيق لحام الغاز النشط المعدني على لحام معظم المعادن الرئيسية، بما في ذلك الفولاذ الكربوني والفولاذ السبائكي. كما يُناسب لحام الغاز الخامل المعدني الفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم والمغنيسيوم والنحاس والتيتانيوم والزركونيوم وسبائك النيكل. يمكن استخدام هذه الطريقة في لحام النقاط بالقوس الكهربائي.

(5) يمكن اعتبار لحام القوس الكهربائي ذي القلب المحشو نوعًا من أنواع اللحام المحمي بغاز نشط معدني. يُستخدم سلك لحام ذو قلب محشو، حيث يُملأ قلب السلك بمسحوق محشو بمكونات مختلفة. أثناء اللحام، يُضاف غاز واقٍ خارجي، غالبًا غاز ثاني أكسيد الكربون. يتحلل المسحوق أو ينصهر تحت تأثير الحرارة، مما يؤدي إلى التغويز وتكوين الخبث لحماية حوض اللحام المنصهر، وتغلغل السبيكة، واستقرار القوس الكهربائي. عندما يُجرى لحام القوس الكهربائي ذي القلب المحشو بدون غاز واقٍ إضافي، يُسمى لحام القوس الكهربائي ذاتي الحماية. يستخدم هذا النوع الغاز الناتج عن تحلل المسحوق كغاز واقٍ. لا يؤثر تغير طول التمدد الجاف لسلك اللحام في هذه الطريقة على فعالية الحماية، ويمكن أن يكون نطاق تغيره واسعًا نسبيًا. يتميز لحام القوس الكهربائي ذي القلب المحشو بالمزايا التالية: أداء جيد لعملية اللحام وشكل جميل لحبة اللحام؛ سرعة ترسيب عالية وإنتاجية عالية، وإمكانية إجراء اللحام بشكل مستمر آليًا وشبه آلي. يتميز نظام السبيكة بسهولة التعديل، ويمكن ضبط التركيب الكيميائي للمعدن المترسب بطريقتين: الغلاف المعدني وقلب التدفق؛ كما يتميز باستهلاك منخفض للطاقة وتكلفة إجمالية منخفضة. أما عيوبه فتتمثل في تعقيد معدات التصنيع، ومتطلبات تقنية عالية لعملية التصنيع، ومتطلبات تخزين دقيقة لسلك اللحام ذي القلب المتدفق، بالإضافة إلى تأثر السلك بسهولة بالرطوبة. ويمكن تطبيق لحام القوس الكهربائي ذي القلب المتدفق على لحام معظم المعادن الحديدية بمختلف السماكات والوصلات.

(6) اللحام الهابط هو أسلوب لحام مستورد مناسب للحام المحيطي لأنابيب الصلب. ويعتمد على إشعال قوس كهربائي أعلى وصلة اللحام ثم اللحام باتجاه الأسفل. يتميز اللحام الهابط بكفاءة إنتاجية عالية وجودة لحام ممتازة.