لحام الأنابيب الفولاذية ذات الجدار السميك ذات القطر الكبير

غالبًا ما يستخدم اللحام الآلي الكامل لأنابيب المياه ذات الأقطار الكبيرة والجدران السميكة (أكثر من 21 مم) أخاديد على شكل حرف U أو أخاديد مركبة. ونظرًا لأن معالجة أخاديد النوع الأول والأخاديد المركبة تستغرق وقتًا طويلاً وتتطلب جهدًا كبيرًا، فإن كفاءة لحام الأنابيب تكون محدودة. أما معالجة أخاديد على شكل حرف V، فهي بسيطة وتوفر الوقت والجهد. ومع ذلك، عند لحام أخاديد على شكل حرف V لأنابيب المياه ذات الأقطار الكبيرة والجدران السميكة آليًا، فإن الاختيار الخاطئ لمعايير عملية الوصلات سيؤدي إلى عيوب في اللحام.
مع زيادة درجة قوة الأنابيب الفولاذية المستخدمة في بناء خطوط الأنابيب إلى مستويات X70 وX80، وزيادة قطر الأنبوب وسمك الجدار، بدأ تطبيق تقنية اللحام الأوتوماتيكي تدريجياً في بناء خطوط الأنابيب منذ عام 2003. تتمتع تقنية اللحام الأوتوماتيكي لخطوط الأنابيب بإمكانيات كبيرة في تطبيق بناء خطوط الأنابيب ذات القطر الكبير والجدران السميكة بسبب مزاياها المتمثلة في كفاءة اللحام العالية، وانخفاض كثافة العمالة، كما أن عملية اللحام أقل تأثراً بالعوامل البشرية.
مع ذلك، لا تزال تقنية لحام الأنابيب الأوتوماتيكية في بلدي في مرحلة التطوير، ولم تُحل بعدُ بشكل كامل بعض مشاكل الوصلات، مثل الجذور غير المندمجة والجدران الجانبية غير المندمجة والأخاديد المعقدة. تُستخدم منحدرات النوع الأول غالبًا في اللحام الأوتوماتيكي لأنابيب كبيرة القطر وسميكة الجدران. أما الأدوات الداعمة، مثل أخاديد الأنابيب أو الأخاديد المركبة وآلات تشكيل أخاديد نهايات الأنابيب، فلم تنضج بعد، لذا من المهم جدًا دراسة تقنية اللحام الأوتوماتيكي للأخاديد ذات الشكل السميك للأنابيب كبيرة القطر وسميكة الجدران.
يبلغ الطول الإجمالي لخط ربط تشونغوي-جينجبيان التابع لخط أنابيب الغاز الثاني غرب-شرق حوالي 345 كيلومترًا. وقد استخدمت شركة تشينغ للهندسة الإنشائية، ذات قوة الأنابيب الفولاذية، آلة لحام أوتوماتيكية بالكامل من نوع CRC، والتي استُخدمت في الأنبوب ذي سمك الجدار 21 مترًا في القسم 1B من خط الربط.
طرق اللحام والمعدات والمواد
تعتمد طريقة اللحام على لحام STT الجذري + آلة اللحام الأوتوماتيكية CRC-F260 للحام الساخن، والحشو، والتغطية. معدات اللحام: آلة لحام Lincoln STT، وآلة لحام Lincoln DC-400 الأوتوماتيكية CRC-F260. غاز الحماية: غاز حماية لحام STT الجذري 100% من ثاني أكسيد الكربون، وغاز حماية لحام أوتوماتيكي بالكامل 80% من الأرجون + 20% من ثاني أكسيد الكربون.
تُستخدم الأخاديد المركبة أو أخاديد التشكيل بشكل شائع في اللحام الآلي، كما يُمكن استخدامها في خطوط الأنابيب ذات سماكة جدار صغيرة. وتتميز هذه الأخاديد بصغر الفجوة في الأخدود. يبلغ سماكة جدار خط أنابيب الغاز الثاني غرب-شرق 21.0 مم، ويبلغ العرض العلوي للأخدود على شكل حرف Y حوالي 22 مترًا. هذا العرض قريب من حد تأرجح مسدس اللحام CRC-P260. يُمثل هذا النوع من الأخاديد تحديًا كبيرًا للحام الآلي. وقد حُددت معايير عملية اللحام لاختبار اللحام الآلي بناءً على الخبرة.
استُخدمت المعايير المذكورة أعلاه لإجراء اختبارات اللحام الآلي. أثناء اختبار اللحام، وُجد أن اللحامات الآلية معرضة لعيوب مثل ضعف الالتحام بين الطبقات، وضعف التحام الجدار الجانبي، وكثافة المسام، والارتفاع الزائد في جزء اللحام العلوي.
أثناء عملية اللحام الاختباري، عندما كان التيار 210-235 أمبير، والجهد 21-23 فولت، وكانت سرعة تغذية السلك 420^480 بوصة/دقيقة، وسرعة اللحام 1215 بوصة/دقيقة، وُجد أنه لم تظهر أي طبقة تقريبًا على اللحامات F1 وF2 وF3. لا يوجد اندماج بين الفراغات، ولا اندماج في الأخاديد، والمسام كثيفة. يُظهر التحليل أن عرض أخدود اللحامات F1 وF2 وF3 والثلاثة صغير وأن حماية الغاز كافية، لذلك لن تتولد ثقوب النيتروجين؛ يجعل عرض الأخدود الصغير تأرجح مسدس اللحام صغيرًا وتردد التأرجح مرتفعًا. في حالة سرعة تغذية سلك معينة، يتم دمج المادة الأم والمعدن الحشو بالكامل، وبالتالي فإن احتمال الارتباك صغير؛ فإن تقوية اللحام في جزء اللحام العلوي ليست كبيرة. عندما يكون التيار 200-250 أمبير، والجهد 18-22 فولت، وسرعة تغذية السلك 400-500 بوصة/دقيقة، وسرعة اللحام 1216 بوصة/دقيقة، أثناء اختبار اللحام، وُجد أن مواضع اللحام الرأسية لـ F4 وF5 وF6 تحتوي على تسريب بين الطبقات وأخاديد. لم يتم دمجها، ولكن لا تزال هناك مسام، ولا يوجد الكثير من التعزيز في جزء اللحام العلوي. يحدث لحام التماس بدون دمج بين الطبقات واندماج الأخدود عندما يكون تيار اللحام أقل من 220 أمبير، والجهد 21 فولت، وسرعة تغذية السلك أقل من 450 بوصة/دقيقة، وسرعة اللحام أكبر من 15 بوصة/دقيقة، وتردد تأرجح مسدس اللحام أقل من 90 مرة/دقيقة لزيادة تغذية السلك. السرعة والتيار والجهد (اضبط طول سلك اللحام)، وزد سعة تأرجح مسدس اللحام، وحاول اختيار تردد تأرجح أسرع، وتحكم في سرعة لحام جزء اللحام الرأسي. بعد عمليات التفتيش F4 وF5 وF6، لم يُعثر على أي نقص في الاندماج بين الطبقات. الأخدود غير منصهر. عندما يكون التيار 220-250 أمبير، والجهد 20-22 فولت، وسرعة تغذية السلك 450-500 بوصة/دقيقة، وسرعة اللحام 1416 بوصة/دقيقة، لم يُعثر على لحام الغطاء غير منصهر، ولكن الارتفاع الزائد لحام الغطاء في وضع اللحام العلوي يتجاوز المعيار. يُظهر التحليل أن عرض لحام الغطاء يبلغ حوالي 18^22 مم، وهو قريب من أقصى نطاق تأرجح لمسدس اللحام CRC-P260. بفضل اتساع خط اللحام، وسعة تأرجح مسدس اللحام الكبيرة، وسرعة تأرجحه، يبقى حوض اللحام المنصهر لفترة طويلة، وينكشف عند تحريك المسدس. يُحدث هذا الحوض تأثير تحريك، ويترهل المعدن المترسب في موضع اللحام العلوي تحت تأثير الجاذبية والقوى الكهرومغناطيسية، مما يؤدي إلى تجاوز قوة اللحام في موضع اللحام العلوي للمواصفات القياسية.
لضمان تأثير تشكيل غطاء جيد، يجب أن يختار لحام الغطاء سرعة لحام أصغر ويقلل من تردد تأرجح مسدس اللحام قدر الإمكان لجعل لحام الغطاء رقيقًا وواسعًا، وبالتالي تقليل وقت وجود حوض المنصهر وتحقيق تقليل الغرض من رفع موضع يو جاو. بناءً على نتائج وتحليل اختبار اللحام، تم تحديد معلمات عملية الملء والتغطية الأوتوماتيكية بالكامل لحام الجذر STT + CRC لخط ربط خط أنابيب الغاز الثاني غرب-شرق أخيرًا. اللحام وفقًا لمعلمات اللحام في الجدول 3. تم فحص اللحام ووجد أنه لا يحتوي على عيوب مثل المسام والشقوق ونقص الاندماج. سطح اللحام في حالة جيدة وعلم المعادن العياني جيد. تم اختبار الخصائص الميكانيكية للحام من قبل مركز تكنولوجيا اللحام التابع لمعهد أبحاث خطوط أنابيب البترول والغاز الطبيعي الصيني، وجميع المؤشرات تلبي متطلبات البناء لتوصيل خط ربط خط أنابيب الغاز الثاني غرب-شرق. إن التطبيق الناجح لتقنية اللحام الجذري STT + اللحام الأوتوماتيكي CRC-P260 على الأنابيب ذات القطر الكبير والجدران السميكة (الأخدود على شكل V) يعكس بشكل كامل خصائص تقنية اللحام الأوتوماتيكي ذات الجودة العالية والكفاءة وكثافة العمالة المنخفضة.
استُخدمت المعايير المذكورة أعلاه في اختبارات اللحام الآلي. أثناء اختبار اللحام، وُجد أن اللحام الآلي عرضة لعيوب مثل ضعف الالتحام بين الطبقات، وضعف التحام الجدار الجانبي، وكثافة المسام، والارتفاع الزائد في جزء اللحام العلوي.
أثناء عملية اللحام الاختباري، عندما كان التيار 210~235 أمبير، والجهد 21~23 فولت، وسرعة تغذية السلك 420^480 بوصة/دقيقة، وسرعة اللحام 12215 بوصة/ميكرومتر، وُجد أنه لم يكن هناك لحام تقريبًا في اللحامات F1 وF2 وF3. لا يوجد اندماج بين الطبقات، ولا اندماج للأخاديد والمسام الكثيفة. يُظهر التحليل أن عرض أخدود اللحامات F1 وF2 وF3 والثلاثة صغير وأن حماية الغاز كافية، لذلك لن تتولد ثقوب النيتروجين؛ يجعل عرض الأخدود الصغير تأرجح مسدس اللحام صغيرًا وتردد التأرجح مرتفعًا. في حالة سرعة تغذية سلك معينة، يتم دمج المادة الأم والمعدن الحشو بالكامل، وبالتالي فإن احتمال الارتباك صغير؛ فإن تقوية اللحام في جزء اللحام العلوي ليست كبيرة. عندما يكون التيار 200-250 أمبير، والجهد 18-22 فولت، وسرعة تغذية السلك 400-500 بوصة/دقيقة، وسرعة اللحام 12~16 بوصة/دقيقة، أثناء اللحام الاختباري، وجد أن مواضع اللحام الرأسية F4 وF5 وF6 أظهرت تسريبًا بين الطبقات والأخدود غير مندمج، ولكن لا تزال لا توجد مسام