فك شفرة عيوب اللحام: دليل على الشقوق وكيفية مكافحتها

تعتبر تشققات اللحام من بين أخطر العيوب، مما يعرض السلامة الهيكلية للخطر. يعد فهم أصولها والوقاية منها أمرًا حيويًا للمهندسين واللحامين ومديري المشاريع. توضح هذه المقالة أربعة أنواع رئيسية من التشققات: التشققات الساخنة، وتشققات إعادة التسخين، والتشققات الباردة، والتمزق الصفائحي، وتقدم حلولاً قابلة للتنفيذ.

1. التشققات الساخنة: عندما تكون الحرارة هي العدو

تتشكل التشققات الساخنة أثناء اللحام في درجات حرارة عالية، وتنتشر على طول حدود حبيبات الأوستينيت. وهي تندرج في ثلاث فئات:

تشققات التصلب:تحدث في الفولاذ الكربوني أو الفولاذ المقاوم للصدأ أو سبائك الألومنيوم التي تحتوي على شوائب عالية من الكبريت/الفوسفور. عندما تتصلب بركة اللحام بالقرب من خط التصلب، فإن إجهاد الانكماش يمزق حدود الحبيبات الضعيفة التي تفتقر إلى إعادة ملء المعدن السائل.

الوقاية: تقليل محتوى الكبريت/الفوسفور/الكربون؛ تنقية الحبيبات بإضافة الموليبدينوم/الفاناديوم/التيتانيوم/النيوبيوم؛ تسخين القطع مسبقًا؛ تحسين مدخلات الحرارة.

تشققات التمييع:تشققات دقيقة في منطقة التأثر بالحرارة أو مناطق المرور بين اللحامات. تعيد المواد اليوتكتيكية منخفضة الانصهار الموجودة عند حدود الحبيبات الذوبان تحت الضغط.

الوقاية: تقليل الكبريت/الفوسفور/السيليكون/البورون؛ تقليل مدخلات الحرارة؛ التحكم في شكل حبة اللحام.

تشققات انخفاض المطيلية: تشققات نادرة ناتجة عن ضعف اللدونة في درجات الحرارة العالية أثناء التعدد.

الوقاية: إضافة الموليبدينوم/التنجستن/التيتانيوم لزيادة طاقة التعدد.

نصيحة احترافية:يؤدي اختيار معادن حشو منخفضة الشوائب والتسخين المسبق المعاير إلى تقليل مخاطر التشقق الساخن بشكل كبير. تعطي حلول اللحام الحديثة الأولوية للكيمياء المقاومة للتشقق.

2. تشققات إعادة التسخين: التهديد الخفي بعد اللحام

تضرب تشققات إعادة التسخين (تشققات SR) أثناء المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) في الفولاذ/السبائك المعززة بالترسيب (مثل فولاذ Cr-Mo-V). إنها تزحف على طول حدود الأوستينيت ذات الحبيبات الخشنة في منطقة التأثر بالحرارة.

السبب:يؤدي استرخاء الإجهاد جنبًا إلى جنب مع ترسيب الكربيد/النيتريد إلى إضعاف حدود الحبيبات.

الوقاية:

استخدام الفولاذ ذو الحبيبات الدقيقة.

تطبيق تسخين مسبق + تسخين لاحق أعلى.

اختر مواد حشو ذات قوة أقل ("غير متطابقة").

تقليل تركيز الإجهاد.

ملاحظة المهندس:تعتبر إجراءات إدخال الحرارة المنخفضة واختيار مواد الحشو المصممة خصيصًا أمرًا أساسيًا. تمكن مصادر الطاقة المتقدمة من التحكم الدقيق في الدورات الحرارية.

3. التشققات الباردة: الدمار المتأخر للهيدروجين

تظهر التشققات الباردة (التشققات الناجمة عن الهيدروجين) بعد ساعات/أيام من اللحام في منطقة التأثر بالحرارة أو معدن اللحام من الفولاذ الكربوني/السبائك. تتقارب ثلاثة عوامل:

1. بنية دقيقة(المارتينسيت).

2. الهيدروجين (من الرطوبة والزيت والصدأ).

3. إجهاد متبقي مرتفع.

تشمل الأنواع الشائعة تشققات الأصابع، تشققات تحت الحبة، و تشققات الجذر.

الوقاية:

l استخدام مواد مكافئة منخفضة الكربون.

l تفويض أقطاب/عمليات منخفضة الهيدروجين (SMAW: EXX15/18; FCAW: محمية بالغاز).

l تطبيق التسخين المسبق والمعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT).

l تحسين تصميم الوصلة لتقليل التقييد.

l ضمان النظافة التامة.

رؤية حاسمة:التحكم في الهيدروجين أمر غير قابل للتفاوض. تعتبر المواد الاستهلاكية منخفضة الهيدروجين جنبًا إلى جنب مع بروتوكولات الخبز/التخزين المناسبة أمرًا بالغ الأهمية. تضمن المعدات المخصصة نقاء غاز التدريع المتسق واستقرار العملية.

4. التمزق الصفائحي: كابوس اللوحة السميكة

يحدث هذا الشق الموجود تحت السطح بالتوازي مع مستويات الدرفلة في الألواح السميكة (≥25 مم)، خاصة في وصلات T/Y/K. يتم تشغيله عن طريق إجهاد السمك (اتجاه Z) عالي يتجاوز ليونة المعدن، ويكشف عن شوائب غير معدنية (MnS، السيليكات).

الوقاية:

l تحديد فولاذ من درجة Z (Ψz ≥ 20-25%).

l إعادة تصميم الوصلات لتجنب إجهاد Z العالي (استخدام اللحامات المتماثلة، طبقات التغطية).

l التحكم في محتوى الكبريت (<0.005%) وشكل الشوائب (معالجة Ca/RE).

l تطبيق تدابير الوقاية من التشققات الباردة (منخفضة الهيدروجين، التسخين المسبق).

التركيز على التصنيع الثقيل:تتطلب المشاريع التي تستخدم أقسامًا سميكة مواد مصنفة Z وتصميمات وصلات تقلل من إجهاد السماكة. يمكن للعمليات المتخصصة عالية الترسيب أن تقلل من عدد المرات والإجهاد.

الطريق إلى اللحام الخالي من التشققات: الدفاع الاستباقي

يتطلب مكافحة تشققات اللحام استراتيجية شاملة:

1. ذكاء المواد: اختر المعادن الأساسية و معادن الحشو بناءً على القابلية للتشقق (CE، Pcm، تصنيفات Z).

2. دقة العملية: الاستفادة من معدات اللحام المتقدمة التي تمكن من:

l التحكم الدقيق في مدخلات الحرارة.

l إدارة درجة حرارة التسخين المسبق/المرور بين اللحامات القابلة للتكرار.

l تسليم غاز التدريع الأمثل.

3. انضباط الإجراءات: فرض بروتوكولات صارمة لإعداد الوصلات، والتعامل مع المواد الاستهلاكية (منخفضة الهيدروجين!)، وPWHT.

4. حكمة التصميم: تجنب مركّزات الإجهاد؛ توازن تناظر اللحام.

رؤية Chenxiang: في Chenxiang China، نقوم بهندسة الحلول التي تستهدف الأسباب الجذرية للتشقق. لدينا مجموعة من أقطاب كهربائية منخفضة الهيدروجين للغاية  (متوافقة مع AWS A5.1 / A5.5)، مصادر طاقة عاكسة يتم التحكم فيها بدقة، و غازات عالية النقاء مصممة لتوفير الاستقرار والتحكم اللازمين للحامات الحرجة. من المواد الاستهلاكية من الدرجة Z للأقسام السميكة إلى الأنظمة الآلية التي تضمن ملفات تعريف حرارية مثالية، فإننا نتشارك مع المصنعين لبناء النزاهة من القوس إلى الأعلى.الوقاية من التشققات ليست حظًا - إنها نتيجة للمواد المناسبة والعمليات المناسبة والشركاء المناسبين.

#اللحام #هندسة_اللحام #علوم_المواد #التصنيع #NDT #جودة_اللحام #ChenxiangWelding #التصنيع #التميز_الهندسي #LinkedInTopVoice