عيوب لحام الأنابيب الفولاذية وأسبابها

يُعدّ اللحام من المهام الأساسية في بناء مشاريع التركيبات واسعة النطاق. وتؤثر جودته وكفاءته بشكل مباشر على سلامة التشغيل ومدة الإنتاج للمشروع. ونظرًا لاختلاف مستويات العمال الفنيين، فإن عملية اللحام غير منتظمة وعرضة للعديد من العيوب. ويتم تحديد أنواع العيوب وأسبابها للحد من حدوثها أو منعها، وتحسين جودة إنجاز المشروع.

أولاً، حجم اللحام لا يلبي المتطلبات
موجات اللحام الخشنة، والمظهر غير المتساوي، وارتفاع تسليح اللحام المنخفض أو المرتفع جدًا، واختلاف عرض موجات اللحام، واللحامات أحادية الجانب أو المترهلة بشكل مفرط، كلها أحجام لحام لا تلبي المتطلبات. والأسباب هي:
1. زاوية أخدود اللحام غير الصحيحة أو فجوة التجميع غير المتساوية.
2. تيار اللحام كبير جدًا أو صغير جدًا، ومواصفات اللحام مختارة بشكل غير صحيح.
3. سرعة تغذية القضيب غير متساوية، وزاوية قضيب اللحام (أو مقبض اللحام) غير مناسبة.

ثانياً، الشقوق
يتميز طرف الشق بحدة شكله، وتركيز إجهاده الشديد، وتأثيره الأكبر على تحمل الأحمال المتناوبة والصدمية والشد الساكن. وهو أخطر عيوب اللحام. ويمكن تقسيمه، حسب أسباب حدوثه، إلى شقوق باردة، وشقوق ساخنة، وشقوق إعادة تسخين. تشير الشقوق الباردة إلى الشقوق التي تنشأ عند درجة حرارة أقل من 200 درجة مئوية. وترتبط ارتباطًا وثيقًا بالهيدروجين. ومن أهم أسباب حدوثها:
1. إن درجة حرارة التسخين المسبق وتدابير التبريد البطيئة بعد اللحام ليست مناسبة لقطع العمل السميكة.
2. الاختيار غير المناسب لمواد اللحام.
3. صلابة المفصل الملحوم كبيرة والعملية غير معقولة.
4. تتكون هياكل هشة وصلبة في اللحام وما حوله.
5. اختيار غير مناسب لمواصفات اللحام.
(الشقوق الساخنة) هي الشقوق التي تنشأ عند درجات حرارة أعلى من 300 درجة مئوية (وخاصةً شقوق التصلب). الأسباب الرئيسية لحدوثها هي:
١. تأثير التركيب. يحدث هذا بسهولة عند لحام الفولاذ الأوستنيتي النقي، وبعض أنواع الفولاذ المُسبَك عالي النيكل، والمعادن غير الحديدية.
2. يحتوي اللحام على عناصر شوائب أكثر ضررًا مثل الكبريت.
3. اختيار غير مناسب لظروف اللحام وأشكال الوصلات.
شقوق إعادة التسخين هي شقوق ناتجة عن التلدين لتخفيف الإجهاد. تشير إلى الشقوق بين الحبيبات في المنطقة المتأثرة بالحرارة في مناطق اللحام عالية القوة، نتيجة المعالجة الحرارية بعد اللحام أو الاستخدام في درجات حرارة عالية. الأسباب الرئيسية لحدوثها هي:
1. ظروف المعالجة الحرارية غير المناسبة لتخفيف الإجهاد.
٢. تأثير تركيب السبائك. تميل عناصر مثل الكروم والموليبدينوم والفاناديوم والبورون إلى زيادة تشققات إعادة التسخين.
3. اختيار غير مناسب لمواد اللحام ومواصفات اللحام.
4. يؤدي التصميم الهيكلي غير المعقول إلى تركيزات كبيرة من الإجهاد.

ثالثا، المسام
أثناء عملية اللحام، تتكون الثقوب داخل أو على سطح المعدن الملحوم بسبب عدم وجود وقت للغاز للخروج في الوقت المناسب، وذلك بسبب:
1. عدم تجفيف قضبان اللحام والمواد الملحومة بشكل كافٍ.
2. عملية اللحام ليست مستقرة بما فيه الكفاية، جهد القوس مرتفع للغاية، القوس طويل للغاية، سرعة اللحام سريعة للغاية والتيار صغير للغاية.
3. لم يتم تنظيف الزيت والصدأ الموجود على سطح المعدن الحشو والمادة الأساسية.
4. لا يتم استخدام الطريقة العكسية لإذابة نقطة بداية القوس.
5. درجة حرارة التسخين المسبق منخفضة للغاية.
6. لا يتم تدرج مواضع بداية القوس وانطفاء القوس.
7. سوء حماية منطقة اللحام، ومساحة حوض المنصهر كبيرة جدًا.
8. مصدر الطاقة المتردد عرضة للمسام، والاتصال العكسي للتيار المستمر لديه أقل ميل إلى المسام.

رابعا، عقيدات اللحام
أثناء عملية اللحام، يتدفق المعدن المنصهر إلى المادة الأم غير المنصهرة خارج اللحام، مُشكِّلاً عقدة معدنية، مما يُغيِّر مساحة المقطع العرضي للحام، ويُعيق تحمُّل الأحمال الديناميكية. وأسباب ذلك هي:
1. القوس طويل جدًا والتيار اللحام السفلي كبير جدًا.
2. التيار كبير جدًا أثناء اللحام الرأسي، وتأرجح السلك غير صحيح.
3. فجوة مجموعة اللحام كبيرة جدًا.

خامسا، حفر القوس
يعاني اللحام من نقص واضح في اللحم وانخفاض في نهايته. والأسباب هي:
1. التشغيل غير السليم أثناء إغلاق قوس اللحام، ووقت إطفاء القوس قصير جدًا.
2. أثناء اللحام التلقائي، يتم قطع تغذية السلك وإمدادات الطاقة في نفس الوقت، ولا يتم إيقاف السلك قبل إيقاف تشغيل الطاقة.

سادساً، التقويض
بعد أن يُذيب القوس المادة الأصلية عند حافة اللحام، لا يُكمّلها معدن اللحام، ويترك فجوة. يُضعف القطع السفلي الجزءَ الحامل للإجهاد من المفصل، ويُقلل من قوته، ويُسبب تركيز الإجهاد، وقد يُلحق الضرر بالقطع السفلي. وأسباب ذلك هي:
1. التيار كبير جدًا، والقوس طويل جدًا، وسرعة تغذية القضيب غير مناسبة، وحرارة القوس مرتفعة جدًا.
2. جهد اللحام القوسي المغمور منخفض للغاية وسرعة اللحام عالية للغاية.
3. زاوية ميل القطب والسلك غير صحيحة.

سابعاً، إدراج الخبث
توجد شوائب غير معدنية داخل معدن اللحام أو عند خط الانصهار. يؤثر وجود الخبث على الخواص الميكانيكية، وترتبط درجة التأثير بعدد وشكل الشوائب. وأسباب ذلك هي:
1. لا يتم تنظيف كل طبقة من خبث اللحام أثناء اللحام متعدد الطبقات.
2. ترك الصدأ الكثيف على اللحام.
3. الخصائص الفيزيائية لطلاء القطب غير سليمة.
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، والخبث ليس لديه الوقت للطفو.

ثامناً، الاختراق غير الكامل
هناك نقصٌ موضعيٌّ في الانصهار بين المواد الأصلية أو بينها وبين المعدن المُترسب. وعادةً ما يوجد هذا النقص في أساس اللحام أحادي الجانب، وهو حساسٌ جدًا لتركيز الإجهاد، وله تأثيرٌ كبيرٌ على المتانة والتعب وخصائص أخرى. ومن أسباب حدوثه:
1. تصميم الأخدود رديء، زاوية صغيرة، حافة كبيرة غير حادة، وفجوة صغيرة.
2. زوايا غير صحيحة لقضبان اللحام وأسلاك اللحام.
3. التيار صغير جدًا، الجهد منخفض جدًا، سرعة اللحام سريعة جدًا، القوس طويل جدًا، يوجد ضربة مغناطيسية، إلخ.
4. يوجد صدأ سميك على اللحام ولم يتم تنظيفه.
5. انحراف اللحام أثناء اللحام بالقوس المغمور.