عيوب لحام الأنابيب الفولاذية وأسبابها

تُعدّ عملية اللحام مهمة أساسية في مشاريع التركيبات واسعة النطاق، إذ تؤثر جودتها وكفاءتها بشكل مباشر على سلامة التشغيل وفترة التصنيع. ونظرًا لاختلاف مستويات الفنيين، فإن عملية اللحام غير متجانسة وعرضة للعديد من العيوب. لذا، يتم تحديد أنواع هذه العيوب وأسبابها للحدّ من حدوثها أو منعها، وبالتالي تحسين جودة إنجاز المشروع.

أولاً، حجم اللحام لا يفي بالمتطلبات.
تُعدّ موجات اللحام الخشنة، والمظهر غير المتساوي، وارتفاع تقوية اللحام المنخفض جدًا أو المرتفع جدًا، واختلاف عرض موجات اللحام، والترهل المفرط أو الانحناء أحادي الجانب في لحامات الزاوية، جميعها أحجام لحام لا تفي بالمتطلبات. والأسباب هي:
1. زاوية أخدود اللحام غير المناسبة أو فجوة التجميع غير المتساوية.
2. تيار اللحام كبير جدًا أو صغير جدًا، وتم اختيار مواصفات اللحام بشكل غير صحيح.
3. سرعة تغذية القضيب غير منتظمة، وزاوية قضيب اللحام (أو مقبض اللحام) غير مناسبة.

ثانياً، الشقوق
يتميز شكل نهاية الشق بالحدة، وتركيز الإجهاد الشديد، مما يؤثر بشكل كبير على تحمل الأحمال المتناوبة والصدمية والشد الساكن. يُعد هذا العيب من أخطر عيوب اللحام. وبحسب أسباب حدوثه، يمكن تقسيمه إلى شقوق باردة، وشقوق ساخنة، وشقوق ناتجة عن إعادة التسخين. تشير الشقوق الباردة إلى الشقوق التي تتكون عند درجة حرارة أقل من 200 درجة مئوية، وهي مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بالهيدروجين. ومن أهم أسباب حدوثها:
1. درجة حرارة التسخين المسبق وإجراءات التبريد البطيء بعد اللحام غير مناسبة لقطع العمل السميكة.
2. اختيار مواد اللحام بشكل غير صحيح.
3. صلابة الوصلة الملحومة كبيرة والعملية غير معقولة.
4. تتولد هياكل هشة وصلبة في منطقة اللحام ومحيطها.
5. اختيار غير مناسب لمواصفات اللحام.
تشير (التشققات الساخنة) إلى التشققات التي تتكون عند درجات حرارة أعلى من 300 درجة مئوية (وخاصة تشققات التصلب). وتتمثل الأسباب الرئيسية لحدوثها فيما يلي:
1. تأثير التركيب. من السهل حدوث ذلك عند لحام الفولاذ الأوستنيتي النقي، وبعض أنواع الفولاذ عالي النيكل، والمعادن غير الحديدية.
2. يحتوي اللحام على المزيد من عناصر الشوائب الضارة مثل الكبريت.
3. اختيار غير مناسب لظروف اللحام وأشكال الوصلات.
تُعرف شقوق إعادة التسخين بشقوق تخفيف الإجهاد الناتجة عن عملية التلدين. وهي تشير إلى الشقوق بين الحبيبات في المنطقة المتأثرة بالحرارة في مناطق اللحام عالية المقاومة، والتي تحدث نتيجة للمعالجة الحرارية اللاحقة للحام أو الاستخدام في درجات حرارة عالية. وتتمثل الأسباب الرئيسية لحدوثها فيما يلي:
1. ظروف المعالجة الحرارية غير المناسبة لعملية التلدين لتخفيف الإجهاد.
2. تأثير تركيب السبيكة. تميل عناصر مثل الكروم والموليبدينوم والفاناديوم والبورون إلى زيادة الشقوق الناتجة عن إعادة التسخين.
3. اختيار غير مناسب لمواد اللحام ومواصفات اللحام.
4. التصميم الهيكلي غير المعقول يتسبب في تركيزات إجهاد كبيرة.

ثالثًا، المسام
أثناء عملية اللحام، تتشكل الثقوب داخل أو على سطح معدن اللحام بسبب عدم وجود وقت كافٍ لخروج الغاز في الوقت المناسب، وذلك نتيجة للأسباب التالية:
1. عدم كفاية تجفيف قضبان اللحام والتدفق.
2. عملية اللحام غير مستقرة بما فيه الكفاية، وجهد القوس مرتفع للغاية، والقوس طويل للغاية، وسرعة اللحام سريعة للغاية والتيار منخفض للغاية.
3. لم يتم تنظيف الزيت والصدأ الموجودين على سطح معدن الحشو والمادة الأساسية.
4. لا تُستخدم الطريقة العكسية لصهر نقطة بداية القوس.
5. درجة حرارة التسخين المسبق منخفضة للغاية.
6. لا تتداخل مواقع بدء القوس وانطفاء القوس.
7. ضعف حماية منطقة اللحام، وكبر مساحة حوض اللحام المنصهر.
8. مصدر الطاقة المتردد عرضة للثقوب، بينما يكون التوصيل العكسي للتيار المستمر أقل عرضة للثقوب.

رابعاً، عقد اللحام
أثناء عملية اللحام، يتدفق المعدن المنصهر إلى المعدن الأصلي غير المنصهر خارج منطقة اللحام ليشكل عقدة معدنية، مما يغير مساحة المقطع العرضي للحام ولا يُساعد على تحمل الأحمال الديناميكية. أسباب ذلك هي:
1. القوس طويل جدًا وتيار اللحام السفلي كبير جدًا.
2. التيار كبير جدًا أثناء اللحام العمودي، وتأرجح السلك غير مناسب.
3. فجوة تجميع اللحام كبيرة جدًا.

خامساً، حفر القوس الكهربائي
يُظهر اللحام نقصًا واضحًا في اللحم وانخفاضًا في الأداء في النهاية. أسباب ذلك هي:
1. التشغيل غير السليم أثناء إغلاق قوس اللحام، ووقت إطفاء القوس قصير جدًا.
2. أثناء اللحام الآلي، يتم قطع تغذية السلك وإمداد الطاقة في نفس الوقت، ولا يتم إيقاف السلك قبل إيقاف تشغيل الطاقة.

سادساً، القطع السفلي
بعد أن يصهر القوس الكهربائي المعدن الأصلي عند حافة اللحام، لا يُستكمل بمعدن اللحام، مما يُخلّف فجوة. يُضعف هذا التآكل الجزء المُحمّل بالإجهاد في الوصلة، ويُقلّل من قوتها، ويُسبّب تركيزًا للإجهاد، وقد يُلحق الضرر بالتآكل نفسه. أسباب ذلك هي:
1. التيار كبير جدًا، والقوس طويل جدًا، وسرعة تغذية القضيب غير مناسبة، وحرارة القوس عالية جدًا.
2. جهد اللحام بالقوس المغمور منخفض للغاية وسرعة اللحام عالية للغاية.
3. زاوية ميل القطب الكهربائي والسلك غير صحيحة.

سابعاً، شوائب الخبث
توجد شوائب غير معدنية داخل معدن اللحام أو على خط الانصهار. تؤثر شوائب الخبث على الخواص الميكانيكية، وتعتمد درجة هذا التأثير على عدد الشوائب وشكلها. والأسباب وراء ذلك هي:
1. لا يتم تنظيف كل طبقة من خبث اللحام أثناء اللحام متعدد الطبقات.
2. تبقى طبقة سميكة من الصدأ على اللحام.
3. الخصائص الفيزيائية لطلاء القطب الكهربائي غير مناسبة.
4. شكل طبقة اللحام رديء وزاوية الأخدود مصممة بشكل غير صحيح.
5. نسبة عرض اللحام إلى عمق اللحام صغيرة جدًا، والقطع السفلي عميق جدًا.
6. التيار صغير جدًا، وسرعة اللحام سريعة جدًا، ولا يوجد وقت كافٍ للخبث ليطفو للخارج.

ثامناً، اختراق غير كامل
يوجد نقص موضعي في الاندماج بين المواد الأصلية أو بين المواد الأصلية والمعدن المترسب. ويحدث هذا عادةً عند جذر اللحام في اللحام أحادي الجانب، وهو شديد الحساسية لتركيز الإجهاد، وله تأثير كبير على المتانة ومقاومة الإجهاد وغيرها من الخصائص. وتشمل أسباب حدوثه ما يلي:
1. تصميم أخدود رديء، زاوية صغيرة، حافة كبيرة غير حادة، وفجوة صغيرة.
2. زوايا غير صحيحة لقضبان اللحام وأسلاك اللحام.
3. التيار صغير جدًا، والجهد منخفض جدًا، وسرعة اللحام سريعة جدًا، والقوس طويل جدًا، وهناك تأثير مغناطيسي، وما إلى ذلك.
4. يوجد صدأ كثيف على اللحام لم يتم تنظيفه.
5. انحراف اللحام أثناء اللحام بالقوس المغمور.