في تصنيع الفولاذ الهيكلي، تؤثر جودة اللحام بشكل مباشر على قوة ومتانة وسلامة الهيكل النهائي. بالنسبة للمكونات الهيكلية الهامة، وسبائك الفولاذ، والألواح الفولاذية السميكة، والمفاصل الملحومة المقيدة للغاية، يمكن أن يلعب التسخين المسبق المناسب قبل اللحام والمعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) دورًا مهمًا في التحكم في التشقق، وتقليل الإجهاد المتبقي، وتحسين الأداء العام للمفاصل الملحومة.

1. لماذا يعد التسخين المسبق مهمًا قبل اللحام؟

يشير التسخين المسبق إلى تسخين المعدن الأساسي حول منطقة اللحام إلى درجة حرارة محددة قبل بدء اللحام. تعتمد درجة الحرارة المطلوبة للتسخين المسبق على عوامل مثل درجة الفولاذ، ومكافئ الكربون، وسمك المادة، والمواد الاستهلاكية للحام، وتقييد المفاصل، وعملية اللحام، ودرجة الحرارة المحيطة.

تشمل المزايا الرئيسية للتسخين المسبق ما يلي:

تقليل مخاطر التشقق الناتج عن الهيدروجين

يؤدي التسخين المسبق إلى إبطاء معدل تبريد منطقة اللحام والمنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ). وهذا يمنح الهيدروجين القابل للانتشار مزيدًا من الوقت للهروب من الوصلة الملحومة ويقلل من تكوين الهياكل المجهرية الصلبة والهشة.

ونتيجة لذلك، يمكن تقليل خطر التشقق الناتج عن الهيدروجين والتشقق البارد بشكل كبير.

تقليل إجهاد اللحام المتبقي

أثناء اللحام، يتم تسخين الفولاذ القريب من اللحام بسرعة بينما تظل المادة المحيطة باردة نسبيًا. يؤدي هذا الاختلاف في درجة الحرارة إلى إنشاء تدرجات حرارية وتشوه وضغوط متبقية.

يؤدي التسخين المسبق المناسب إلى تقليل الفرق في درجة الحرارة بين منطقة اللحام والفولاذ المحيط، مما يسمح للوصلة الملحومة بالتبريد بشكل تدريجي وموحد.

وهذا يساعد على تقليل إجهاد اللحام ويقلل من احتمالية التشقق والتشويه.

تقليل آثار ضبط النفس المشتركة

تكون الوصلات الملحومة المقيدة للغاية أكثر عرضة للتشقق لأن الانكماش أثناء التبريد لا يمكن أن يحدث بحرية.

يمكن أن يقلل التسخين المسبق من شدة الانكماش الحراري وهو مفيد بشكل خاص للألواح السميكة والمفاصل المعقدة والوصلات المقيدة للغاية.

في كثير من الحالات، يمكن أن تساعد زيادة درجة حرارة التسخين المسبق المناسبة في تقليل احتمالية تشقق اللحام.

2. كيف ينبغي تحديد درجة حرارة التسخين؟

لا ينبغي أن يعتمد اختيار درجات الحرارة المسبقة والتداخلية على سمك المادة وحده.

وينبغي النظر في عدة عوامل، بما في ذلك:

• درجة الصلب والتركيب الكيميائي

• مكافئ الكربون

• سمك اللوحة

• مستهلكات اللحام

• عملية اللحام

• التكوين المشترك

• ضبط النفس الهيكلي

• درجة الحرارة المحيطة

• مدخلات الحرارة

• رموز اللحام المعمول بها ومواصفات المشروع

التدفئة الموحدة لا تقل أهمية.

يجب أن تكون درجة حرارة التسخين المسبق موحدة بشكل معقول من خلال سمك الفولاذ وعلى طول منطقة اللحام. قد يؤدي التسخين غير المتساوي إلى خلق إجهاد حراري إضافي بدلاً من تقليله.

بالنسبة للتسخين المحلي، يجب أن تمتد المنطقة الساخنة بشكل كافٍ إلى ما هو أبعد من جانبي اللحام لضمان توزيع ثابت وموحد لدرجة الحرارة.

يجب أن يتبع عرض التسخين ودرجة الحرارة الدقيقة دائمًا مواصفات إجراءات اللحام المعمول بها ( WPS )، والمتطلبات الهندسية، ومعايير اللحام ذات الصلة.

3. لماذا تعتبر المعالجة الحرارية بعد اللحام مهمة؟

يتم إجراء المعالجة الحرارية بعد اللحام بعد اللحام للتحكم في الإجهاد المتبقي وتقليل محتوى الهيدروجين وتحسين البنية الدقيقة والخواص الميكانيكية للوصلات الملحومة.

اعتمادا على درجة الفولاذ، والسمك، وظروف الخدمة، ومواصفات اللحام، قد توفر المعالجة الحرارية بعد اللحام العديد من الفوائد.

إزالة الهيدروجين

بعد اللحام، قد يبقى الهيدروجين المنتشر في معدن اللحام والمنطقة المتأثرة بالحرارة.

بالنسبة لبعض أنواع الفولاذ والمفاصل الملحومة الحرجة، يمكن تطبيق معالجة إزالة الهيدروجين بدرجة حرارة منخفضة يتم التحكم فيها بعد وقت قصير من اللحام.

يمكن أن يؤدي تسخين الوصلة الملحومة لفترة محددة إلى تسريع انتشار وإطلاق الهيدروجين، وبالتالي تقليل خطر تكسير الهيدروجين المتأخر.

يجب تحديد درجة الحرارة الفعلية ووقت الاحتفاظ وفقًا لدرجة الفولاذ وإجراءات اللحام وسمك الوصلة والمعايير المطبقة.

تقليل إجهاد اللحام المتبقي

يؤدي اللحام إلى تسخين وتبريد موضعي للغاية. نظرًا لأن المكون الملحوم مقيد بالمواد المحيطة وهندسة المفاصل، تظل الضغوط المتبقية في الهيكل بعد اللحام.

يمكن أن يساهم الإجهاد المتبقي المفرط في:

• تشوه اللحام

• تركيز الإجهاد

• انخفاض أداء التعب

• زيادة خطر التشقق

• عدم الاستقرار الأبعاد

تعمل المعالجة الحرارية لتخفيف الضغط على تسخين المكون الملحوم إلى درجة حرارة يمكن التحكم فيها والاحتفاظ به لفترة محددة، مما يسمح بإعادة توزيع الضغوط الداخلية والاسترخاء.

اعتمادًا على حجم المكون ومتطلبات المشروع، يمكن إجراء المعالجة الحرارية على المكون بأكمله أو محليًا حول الوصلة الملحومة.

تحسين البنية المجهرية للحام

قد تتطور بعض سبائك الفولاذ والفولاذ عالي القوة إلى هياكل مجهرية صلبة أو هشة في المنطقة المتأثرة بالحرارة بعد اللحام.

إذا ظلت هذه الهياكل المجهرية مع إجهاد متبقي مرتفع وهيدروجين، فقد تصبح الوصلة الملحومة أكثر عرضة للتشقق أو الفشل الهش.

يمكن أن تساعد المعالجة الحرارية المناسبة في تحسين البنية المعدنية للمفصل الملحوم وقد تعزز:

• صلابة

• ليونة

• الاستقرار الأبعاد

• مقاومة الكراك

• الأداء الميكانيكي العام

4. عملية التسخين المسبق والمعالجة الحرارية بعد اللحام بشكل عام

قد تشمل عملية مراقبة جودة اللحام النموذجية ما يلي:

تحديد المواد ← مراجعة إجراءات اللحام ← التسخين المسبق ← فحص درجة الحرارة ← اللحام ← التحكم في درجة الحرارة بين الممرات ← فحص اللحام ← إزالة الهيدروجين أو PWHT عند الحاجة ← الفحص النهائي

يجب مراقبة التحكم في درجة الحرارة طوال عملية اللحام باستخدام معدات القياس المناسبة.

بالنسبة لمشاريع الهياكل الفولاذية الهامة، يجب تحديد إجراءات اللحام ودرجة حرارة التسخين المسبق ودرجة الحرارة البينية ومتطلبات معالجة ما بعد اللحام بوضوح في وثائق WPS المعتمدة وجودة المشروع.

5. هل التسخين المسبق و PWHT مطلوبان لكل هيكل فولاذي؟

لا.

ليس كل هيكل فولاذي ملحوم يتطلب التسخين المسبق أو المعالجة الحرارية بعد اللحام.

تعتمد مدى ضرورة هذه العمليات على عوامل مثل:

• درجة المواد الفولاذية

• مكافئ الكربون

• سمك اللوحة

• الأهمية الهيكلية

• ضبط النفس المشترك

• عملية اللحام

• شروط الخدمة

• المعايير الدولية المعمول بها

• المتطلبات الهندسية الخاصة بالمشروع

بالنسبة لمكونات الفولاذ الكربوني العادية ذات المقاطع الرقيقة نسبيًا وتقييد المفاصل المنخفض، فقد لا تكون هناك حاجة إلى معالجة حرارية واسعة النطاق.

ومع ذلك، بالنسبة للألواح السميكة، أو الفولاذ عالي القوة، أو سبائك الفولاذ، أو الأعضاء الحاملة الحرجة، أو الوصلات الملحومة المقيدة للغاية، يصبح التحكم في درجة الحرارة أكثر أهمية.

خاتمة

التسخين المسبق والمعالجة الحرارية بعد اللحام ليست مجرد إجراءات لحام إضافية. عندما تكون مطلوبة من قبل المادة، أو تصميم المفاصل، أو إجراءات اللحام، أو المواصفات الهندسية، فهي تدابير مهمة لمراقبة الجودة لتحسين موثوقية الوصلات الملحومة الفولاذية الإنشائية.

يمكن أن يساعد التحكم المناسب في درجة الحرارة في تقليل التشقق الناتج عن الهيدروجين، والتحكم في معدلات التبريد، وتقليل الإجهاد المتبقي، وتقليل التشوه، وتحسين المتانة والأداء العام للوصلات الملحومة.

في شركة ZSJH STEEL ، يتم التحكم في معلمات اللحام وفقًا لإجراءات التصنيع المعتمدة ومواصفات المشروع ومتطلبات المواد ومعايير الجودة المعمول بها. بدءًا من إعداد المواد واللحام وحتى الفحص والمعالجة السطحية والتسليم النهائي، نقدم خدمات متكاملة لتصنيع الفولاذ الهيكلي للمشاريع الصناعية والتجارية في جميع أنحاء العالم.

هل تبحث عن شريك موثوق لتصنيع الفولاذ الهيكلي؟

أرسل لنا رسوماتك أو المواصفات الفنية أو متطلبات المشروع. يمكن لفريق الهندسة والإنتاج لدينا أن يدعم تصنيع الهياكل الفولاذية المخصصة، واللحام، وفحص الجودة، والتعبئة، وتسليم التصدير، وتوجيه التثبيت.