في مجال بناء السفن، تؤثر جودة وصلات لحام الألواح السميكة بشكل مباشر على سلامة هيكل السفينة ومتانته ومقاومة التعب. تضمن تقنية تنظيف وتشكيل جذر اللحام على الوجهين، باعتبارها العملية الأساسية لحام الألواح السميكة (مثل التجميع الكبير لأقسام السفينة، والأسطح القوية، والحواجز العلوية الجانبية في الأجزاء الرئيسية)، اختراقًا كاملاً لدرزة اللحام وغياب العيوب الداخلية عن طريق إجراء اللحام على الوجهين وإزالة عيوب الجذر تمامًا. يعد هذا أحد المتطلبات الإلزامية لجودة لحام السفن التي حددتها جمعية التصنيف الصينية (CCS). تحلل هذه المقالة بشكل منهجي متطلبات المواصفات والنقاط الرئيسية للعملية والتطبيقات الهندسية لتقنية تنظيف وتشكيل جذر اللحام على الوجهين، جنبًا إلى جنب مع معايير مثل 'قواعد تصنيف السفن التجارية الفولاذية' (2021)، 'اختبار اللحام للسفن' و 'أوعية الضغط الجوي الملحومة بالفولاذ' (NB/T 47015).

I. الجوهر التقني والوضع المعياري للحام على الوجهين لإزالة الجذور

تشير تقنية تشكيل إزالة جذر اللحام على الوجهين إلى العملية الكاملة لاستخدام طرق اللحام على الوجهين (مثل اللحام القوسي المغمور، واللحام المحمي بغاز ثاني أكسيد الكربون، وما إلى ذلك)، بعد الانتهاء من لحام خط اللحام الأمامي، من خلال الطرق الميكانيكية أو الحرارية لإزالة عيوب عدم الذوبان والخبث ومسامية الغاز في جذر خط اللحام، ثم إجراء لحام إزالة جذر الجانب الخلفي. هدفها الأساسي هو ضمان اختراق خط اللحام بالكامل وعدم وجود عيوب داخلية، مما يلبي درجات جودة اللحام (مثل الدرجة A والدرجة B) التي تتطلبها CCS. وفقًا للمادة 2.2.4 من الفصل 2 من الجزء 3 من 'مواصفات تصنيف السفن الفولاذية' الخاصة بشركة CCS، 'بالنسبة إلى اللحامات التناكبية للهياكل الحرجة (مثل عوارض الهيكل، والإطارات القوية، والألواح الخارجية الجانبية، وما إلى ذلك) التي تتحمل أحمالًا ثابتة أو ديناميكية، عندما يتجاوز سمك اللوحة السُمك الفعال للحام أحادي الجانب المحدد في المعيار، يجب اعتماد اللحام على الوجهين أو اللحام الاختراق الكامل المكافئ للحام على الوجهين.' من بينها، 'تشكيل إزالة الجذر' هو الخطوة الأساسية لتحقيق 'الاختراق الكامل'، وجودته تؤثر بشكل مباشر على قدرة التحمل ومقاومة انتشار الشقوق لدرزة اللحام.

ثانيا. المتطلبات الفنية لمواصفات CCS لتنظيف جذور اللحام على الوجهين

اقترحت شركة CCS مواصفات منهجية لتقنية تشكيل إزالة جذر اللحام على الوجهين، والتي تغطي جوانب مثل اختيار المواد، والتصميم المائل، وعملية التنظيف، ومعايير الفحص، والتحكم في إعادة العمل. النقاط الرئيسية هي كما يلي: 1. متطلبات المواد ومواد اللحام: ينطبق خلوص جذر اللحام على الوجهين على الفولاذ الهيكلي المحدد في لوائح CCS لهياكل السفن (مثل AH32، DH36، EH36، وما إلى ذلك، الفولاذ عالي القوة)، ويجب أن يفي بمتطلبات 'الصلب الهيكلي للسفن'. بالنسبة للألواح التي يزيد سمكها عن 30 مم، يلزم إعادة الفحص باستخدام اختبار الموجات فوق الصوتية (UT) للتأكد من عدم وجود تصفيح أو شوائب أو عيوب أخرى (المادة 3.2.1 من 'قواعد الصلب لتصنيف السفن').

1. شهادة مواد اللحام: يجب أن تتم الموافقة على مواد اللحام (قضبان اللحام، أسلاك اللحام، تدفق اللحام) من قبل منتجات CCS (مثل 'قواعد اختبار التعرف على مواد لحام السفن')، ويجب أن تتطابق قوتها مع قوة المادة الأساسية. على سبيل المثال، عند لحام الفولاذ EH36، يجب اختيار قضبان اللحام القلوية منخفضة الهيدروجين (مثل J507RH) أو أسلاك اللحام القوسي المغمور عالية المتانة (مثل ER50-6) لضمان أن القوة والمتانة ومقاومة التشقق لمعدن اللحام ليست أقل من المادة الأساسية.

2. تصميم الأخدود وشكل الأخدود المعالج مسبقًا: استنادًا إلى سماكة اللوحة والموضع الهيكلي، توصي CCS باستخدام الأخاديد على شكل X أو مزدوجة على شكل V (الشكل 1). بالنسبة للحام على الوجهين، يمكن تقليل خطر الالتحام غير الكامل للجذور. تتراوح زاوية الأخدود α عادة من 60 درجة إلى 70 درجة، ونصف قطر الشريحة p ≥ 2 مم (لسمك اللوحة ≥ 25 مم) أو p ≥ 3 مم (لسمك اللوحة > 25 مم)، والفجوة الجذرية b ≥ 2 مم (وفقًا لـ 'أخاديد اللحام لهيكل السفينة').

متطلبات المعالجة المسبقة: قبل اللحام، يجب تنظيف الأخدود ومنطقة 20 مم على كلا الجانبين لإزالة الشوائب مثل الزيت والصدأ ومقياس الأكسيد (المادة 5.2.1 من 'اختبار الموافقة على عملية لحام السفينة')؛ بالنسبة للفولاذ عالي القوة (مثل EH36)، يلزم التسخين المسبق باللهب (مع درجة حرارة التسخين المسبق ≥ 100 درجة مئوية) لتقليل سرعة تبريد وصلة اللحام ومنع الشقوق الباردة.

3. عملية تنظيف الجذر ومواصفات التشغيل طريقة تنظيف الجذر: تتضمن طرق تنظيف الجذر المسموح بها بواسطة CCS التلاعب بقوس الكربون (CJP)، أو الطحن، أو قطع البلازما. يعد التلاعب بقوس الكربون هو الطريقة المفضلة (نظرًا لتكلفته المنخفضة وكفاءته العالية)، ولكن يجب التحكم بدقة في معلمات قطع الغاز (التيار 180-250 أمبير، ضغط الهواء المضغوط 0.5-0.6 ميجاباسكال) لتجنب تكوين طبقات مكربنة أو بقع نحاسية (والتي تؤثر على جودة اللحام اللاحقة).

عمق وشكل إزالة الجذر: بعد إزالة الجذر، يجب أن يتعرض السطح المعدني بريق معدني، ويجب ألا تكون هناك عيوب مثل الانصهار غير الكامل أو تضمين الخبث في الجذر؛ نصف قطر جذر المشطوف r ≥ 2 مم (للشطبة على شكل X) أو r ≥ 1.5 مم (للشطبة على شكل V)، وحافة الشرائح p ≥ 1 مم (وفقًا لـ GB/T 19868-2005). بالنسبة إلى اللحامات التي يزيد سمك اللوحة عن 30 مم، يوصى بإجراء إزالة الجذر على مرحلتين (مسح إلى 2-3 مم من السطح الخلفي في المرحلة الأولى، ومسح كامل في المرحلة الثانية) لضمان تشكيل اللحام الخلفي بسلاسة.

4. اللحام الخلفي أثناء اللحام والمعالجة بعد التسخين: بعد تنظيف الجذر، يجب إجراء اللحام الخلفي على الفور باستخدام نفس مواد وعمليات اللحام مثل الجانب الأمامي (على سبيل المثال، في اللحام القوسي المغمور، التيار هو 180-220 أمبير، الجهد 28-32 فولت، والسرعة 35-45 سم / دقيقة). تأكد من أن سمك خط اللحام على الوجهين موحد ولا يوجد أي تقويض (يجب أن يكون عمق القطع ≥ 0.5 مم ويجب أن يكون الطول ≥ 10٪ من الطول الإجمالي لخط اللحام).

ما بعد التسخين والعزل: بالنسبة للفولاذ عالي القوة (مثل EH36) أو عندما تكون درجة الحرارة المحيطة أقل من 5 درجات مئوية، بعد اكتمال اللحام، يلزم معالجة ما بعد التسخين (عند درجة حرارة 200 ~ 300 درجة مئوية، مع وقت عزل من 1 إلى ساعتين) لإزالة إجهاد اللحام المتبقي ومنع الشقوق الناجمة عن الهيدروجين (وفقًا لـ CCS 'مواصفات تصنيف السفن الفولاذية' 3.3.4).

5. معايير فحص الجودة والقبول - الاختبار غير المدمر (NDT): يجب إجراء اختبار شعاعي بنسبة 100% (RT) لطبقات اللحام الخاصة باللحام على الوجهين. يجب أن يتم تنفيذ RT وفقًا لمعيار GB/T 3323-2005 'الاختبار الشعاعي للوصلات الملحومة في لحام صهر المعادن'، ويعتبر مؤهلاً على المستوى B (مع عدم تجاوز درجات العيوب المستوى II). (يمكن أيضًا إجراء UT، لكن ليس لدي الكثير من المعرفة حول هذا الموضوع. سأدرس بالتأكيد المزيد حول كيفية إجراء UT للفحص عندما يكون لدي الوقت.)

فحص المظهر: يجب أن يكون سطح خط اللحام سلسًا وسلسًا، بدون شقوق أو مسام أو شوائب خبث. يجب أن يكون الارتفاع الزائد من 0 إلى 3 مم (للأخدود على شكل X) أو من 0 إلى 4 مم (للأخدود على شكل V). ويجب زيادة العرض بما لا يزيد عن 2 مم من كل جانب مقارنة بالأخدود (الملحق 1 من 'قانون تصنيف السفن الفولاذية').

6. النقاط الرئيسية لمراقبة الجودة والمشكلات الشائعة التي يجب تجنبها: تنظيف الجذر غير الكافي: قد يؤدي ذلك إلى دمج غير كامل في الجذر. من الضروري التأكد من عمق التنظيف من خلال إعادة فحص UT (≥ 80% من سماكة اللوحة) والتحقق من الشكل باستخدام مقاييس خاصة (مثل مقاييس الأخدود).

الشقوق الناجمة عن الهيدروجين: عند لحام الفولاذ عالي القوة، من الضروري التحكم بشكل صارم في درجة حرارة التسخين المسبق (≥100 درجة مئوية) ودرجة حرارة الطبقة البينية (≥250 درجة مئوية) لتجنب الشقوق الباردة.

التحكم في إعادة العمل: إذا تم اكتشاف عيوب أثناء الفحص، فيجب تنفيذ إعادة العمل وفقًا لمتطلبات CCS 'اختبار تأهيل عملية اللحام للسفن' (يجب ألا يتجاوز عدد مرات إعادة العمل لنفس المنطقة مرتين). بعد إعادة العمل، يجب إجراء اختبارات UT/RT مرة أخرى.

خاتمة

إن المواصفات الفنية التي وضعتها جمعية التصنيف الصينية لعملية تشكيل إزالة جذور اللحام على الوجهين هي 'قيود صارمة' بالنسبة لجودة بناء السفن. من خلال مطابقة المواد، وتحسين الأخدود، والتحكم في عملية إزالة الجذر، والتفتيش الصارم، من الممكن ضمان الاختراق الكامل لدرزة اللحام بشكل فعال، وبالتالي تعزيز سلامة وموثوقية هيكل السفينة.