ما هي طرق اللحام والاحتياطات لأنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ

أولاً، لحام الأنابيب المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ

(1) اللحام بقوس الأرجون

تتطلب الأنابيب المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ اختراقًا عميقًا، وعدم وجود شوائب أكسيدية، ومنطقة متأثرة بالحرارة بحد أدنى. يتمتع اللحام بقوس الأرجون مع حماية غاز التنغستن الخامل بقدرة جيدة على التكيف وجودة لحام عالية وأداء اختراق جيد. وتستخدم منتجاتها على نطاق واسع في الصناعات الكيميائية والنووية والغذائية. تعتبر سرعة اللحام المنخفضة أحد عيوب اللحام بقوس الأرجون. لتحسين سرعة اللحام، تم تطوير طرق مختلفة في الخارج. من بينها، تطورت طريقة اللحام باستخدام أقطاب كهربائية متعددة ومشاعل متعددة من قطب كهربائي واحد وشعلة واحدة إلى طريقة متعددة الأقطاب ومتعددة الشعلة المستخدمة في الإنتاج. في السبعينيات، اعتمدت ألمانيا لأول مرة طريقة ترتيب المشاعل المتعددة في خط مستقيم على طول اتجاه اللحام لتشكيل توزيع طويل لتدفق الحرارة، مما أدى إلى تحسين سرعة اللحام بشكل كبير. بشكل عام، يتم استخدام اللحام بقوس الأرجون باستخدام شعلة ثلاثية الأقطاب للأنابيب الفولاذية ذات سمك الجدار S≥2mm. سرعة اللحام أعلى بـ 3-4 مرات من الشعلة الواحدة، كما تم تحسين جودة اللحام أيضًا. يمكن لحام قوس الأرجون مع اللحام بالبلازما أن يلحم الأنابيب الفولاذية بجدران أكثر سمكًا. علاوة على ذلك، فإن إضافة 5-10% هيدروجين إلى غاز الأرجون واستخدام مصدر طاقة اللحام النبضي عالي التردد يمكن أن يؤدي أيضًا إلى زيادة سرعة اللحام. اللحام بقوس الأرجون متعدد الشعلة مناسب لحام أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي والفريتيك.

(2) اللحام عالي التردد

لقد تم استخدام اللحام عالي التردد في إنتاج الأنابيب الملحومة من الفولاذ الكربوني لأكثر من 40 عامًا، ولكن تطبيقه على أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ جديد نسبيًا. كفاءتها الاقتصادية تجعل منتجاتها تستخدم على نطاق واسع في بناء الديكور، والأجهزة المنزلية، والهياكل الميكانيكية. اللحام عالي التردد لديه استهلاك أقل للطاقة ويمكن أن يحقق سرعات لحام أعلى للأنابيب الفولاذية من مواد مختلفة، وأقطار خارجية، وسمك الجدار. بالمقارنة مع لحام قوس الأرجون، فإن سرعة اللحام القصوى أعلى بأكثر من 10 مرات. ولذلك، لديها إنتاجية أعلى في إنتاج أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ للأغراض العامة. بسبب سرعة اللحام العالية، فإن إزالة النتوءات من الأنابيب الفولاذية الملحومة أمر صعب. في الوقت الحالي، لم يتم قبول أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ الملحومة عالية التردد من قبل الصناعات الكيميائية والنووية، وهذا أحد الأسباب. من منظور مواد اللحام، يمكن لحام التردد العالي لحام أنواع مختلفة من أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي. وفي الوقت نفسه، أدى تطوير درجات فولاذية جديدة والتقدم في طرق التشكيل واللحام أيضًا إلى نجاح لحام درجات الفولاذ المقاوم للصدأ من الحديد مثل AISI409.

(3) تكنولوجيا اللحام المشتركة

طرق اللحام المختلفة لأنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ لها مزاياها وعيوبها. إن كيفية الاستفادة من نقاط القوة وتخفيف نقاط الضعف، والجمع بين عدة طرق لحام لتشكيل عمليات لحام جديدة تلبي متطلبات الناس من حيث الجودة وكفاءة الإنتاج للأنابيب الملحومة من الفولاذ المقاوم للصدأ، هو اتجاه جديد في تطوير تكنولوجيا الأنابيب الملحومة من الفولاذ المقاوم للصدأ. تشمل طرق اللحام المشتركة: اللحام بقوس الأرجون بالإضافة إلى اللحام بالبلازما، واللحام عالي التردد بالإضافة إلى اللحام بالبلازما، والتسخين عالي التردد بالإضافة إلى اللحام بقوس الأرجون ثلاثي الشعلة، والتسخين عالي التردد بالإضافة إلى اللحام بالبلازما بالإضافة إلى اللحام بقوس الأرجون. اللحام المشترك يحسن بشكل كبير سرعة اللحام. بالنسبة للأنابيب الفولاذية الملحومة المجمعة التي تستخدم التسخين المسبق عالي التردد، تكون جودة اللحام مماثلة لتلك الخاصة بلحام قوس الأرجون التقليدي ولحام البلازما. عملية اللحام بسيطة، ونظام اللحام بأكمله مؤتمت بسهولة، وهذا المزيج سهل التكامل مع معدات اللحام عالية التردد الموجودة، مما يؤدي إلى انخفاض تكاليف الاستثمار وفوائد جيدة.

ثانيا، المعالجة الحرارية لأنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ

تُستخدم أفران المعالجة الحرارية المستمرة عالميًا مع الغازات الواقية بشكل شائع في المعالجة الحرارية لأنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ. يتم استخدام هذه الأفران للمعالجة الحرارية المتوسطة أثناء الإنتاج وللمعالجة الحرارية للمنتج النهائي. نظرًا لأنها تنتج سطحًا لامعًا وغير مؤكسد، يتم التخلص من عملية التخليل التقليدية. تعمل عملية المعالجة الحرارية هذه على تحسين جودة الأنابيب الفولاذية والتغلب على التلوث البيئي الناجم عن التخليل.

وفقا للاتجاهات العالمية الحالية، تنقسم أفران المعالجة الحرارية المستمرة الساطعة بشكل أساسي إلى ثلاثة أنواع:

(1) فرن المعالجة الحرارية اللامع ذو الموقد الدوار

هذا النوع من الأفران مناسب للمعالجة الحرارية للأنابيب الفولاذية كبيرة الحجم وذات الحجم الكبير، مع قدرة إنتاجية تزيد عن 1.0 طن في الساعة. يمكن استخدام الهيدروجين عالي النقاء والأمونيا المتحللة والغازات الواقية الأخرى. يمكن تركيب نظام التبريد بالحمل الحراري لتبريد الأنابيب الفولاذية بسرعة.

(2) فرن المعالجة الحرارية اللامع بحزام شبكي

هذا النوع من الأفران مناسب للأنابيب الفولاذية الدقيقة ذات القطر الصغير والجدران الرقيقة، مع قدرة إنتاجية تبلغ حوالي 0.3 إلى 1.0 طن في الساعة. يمكنها معالجة الأنابيب الفولاذية التي يصل طولها إلى 40 مترًا ويمكنها أيضًا معالجة الأنابيب الشعرية الملتفة. (3) فرن المعالجة الحرارية الساطعة من النوع الغطائي: يتم تركيب الأنابيب الفولاذية على رف مستمر ويتم تسخينها داخل الأنبوب الغطائي. يمكن لهذه العملية معالجة الأنابيب الفولاذية ذات الجدران الرقيقة ذات القطر الصغير وذات الجودة العالية بتكلفة منخفضة نسبيًا، مع إنتاج في الساعة يبلغ حوالي 0.3 طن أو أكثر.

ثالثاً، تأثير منشط اللحام TIG على تشكيل لحام الفولاذ المقاوم للصدأ.

لقد تم استخدام لحام TIG على نطاق واسع في الإنتاج. يمكن أن تنتج لحامات عالية الجودة وتستخدم بشكل شائع في لحام المعادن غير الحديدية والفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ عالي القوة. ومع ذلك، لحام TIG له عيوب مثل الاختراق الضحل (mm3mm) وانخفاض كفاءة اللحام. بالنسبة للألواح السميكة، يلزم إجراء الميلا واللحام متعدد التمريرات. في حين أن زيادة تيار اللحام يمكن أن يزيد من الاختراق، فإن الزيادة في عرض اللحام وحجم حوض اللحام أكبر بكثير من الزيادة في الاختراق.

لقد جذبت طرق اللحام TIG المنشطة اهتمامًا عالميًا في السنوات الأخيرة. تتضمن هذه التقنية تطبيق طبقة من التدفق المنشط (يشار إليه باسم المنشط) على سطح اللحام قبل اللحام. وبموجب نفس مواصفات اللحام، مقارنة بلحام TIG التقليدي، فإنه يمكن أن يزيد بشكل كبير من الاختراق (يصل إلى 300٪). بالنسبة للحام الألواح بسمك 8 مم، يمكن تحقيق عمق اختراق كبير أو لحام كامل في تمريرة واحدة دون شطف. بالنسبة للألواح الرقيقة، يمكن تقليل مدخلات الحرارة دون تغيير سرعة اللحام. حاليًا، يمكن استخدام لحام A-TIG في لحام الفولاذ المقاوم للصدأ، والفولاذ الكربوني، والسبائك القائمة على النيكل، وسبائك التيتانيوم. بالمقارنة مع اللحام TIG التقليدي، يمكن أن يؤدي اللحام A-TIG إلى تحسين الإنتاجية بشكل كبير، وتقليل تكاليف الإنتاج، وتقليل تشوه اللحام، مما يظهر وعدًا كبيرًا للتطبيقات المستقبلية. يكمن العامل الرئيسي في لحام A-TIG في اختيار تركيبة المنشط. تشمل المنشطات شائعة الاستخدام الأكاسيد والكلوريدات والفلوريدات، بمواد مختلفة تتطلب تركيبات منشطة مختلفة. ومع ذلك، ونظرًا لأهمية هذه التكنولوجيا، فإن تكوين وصياغة المنشطات حاصلة على براءة اختراع في كل من PWI وEWI، ونادرا ما يتم الإبلاغ عنها في المنشورات العامة. تركز الأبحاث الحالية حول اللحام A-TIG بشكل أساسي على آلية عمل المنشطات وتكنولوجيا تطبيق اللحام المنشط.

حاليًا، تنقسم المنشطات التي تم تطويرها واستخدامها محليًا ودوليًا إلى ثلاث فئات: الأكاسيد والفلوريدات والكلوريدات. كانت المنشطات المبكرة التي طورتها PWI لحام سبائك التيتانيوم عبارة عن أكاسيد وكلوريدات بشكل أساسي. ومع ذلك، فإن الكلوريدات شديدة السمية، مما يعيق اعتمادها على نطاق واسع. حاليا، المنشطات المستخدمة في الخارج لحام الفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ الكربوني هي في المقام الأول أكاسيد، في حين أن تلك المستخدمة في سبائك التيتانيوم تحتوي على كمية معينة من الفلورايد.

تأثير المنشطات ذات المكون الواحد على تشكيل لحام الفولاذ المقاوم للصدأ:

1. بالنسبة إلى اللحامات المطلية بمنشط SiO2، مع زيادة كمية طلاء SiO2، يضيق عرض اللحام تدريجيًا، وتصبح الحفرة أطول وأضيق وأعمق. يزداد تعزيز اللحام في الخلف. عند تقاطع المناطق المغلفة بالمنشط وغير المغلفة بالمنشط، هناك المزيد من تراكم معادن اللحام. من بين جميع المنشطات، SiO2 له التأثير الأكبر على تشكيل اللحام.

2. المنشطان NaF وCr2O3 ليس لهما تأثير يذكر على تكوين اللحام. مع زيادة كمية الطلاء، لا يتغير عرض اللحام بشكل ملحوظ، ولا تتغير الحفرة بشكل ملحوظ. بالمقارنة مع اللحامات بدون المنشطات، فإن عرض اللحام لا يتغير بشكل ملحوظ، ولكن الحفرة أكبر.

3. مع زيادة كمية طلاء TiO2، لم يتغير مظهر اللحام بشكل ملحوظ، ولم تظهر الحفرة القوسية أي تغيير واضح، على غرار الحالة بدون المنشط. ومع ذلك، كان سطح اللحام الناتج سلسًا ومنتظمًا نسبيًا، بدون تقويض، وكان تشكيل اللحام أفضل من ذلك بدون منشط.

4. كان للمنشط CaF2 تأثير كبير على تكوين اللحام. مع زيادة كمية طلاء CaF2، ساء تشكيل اللحام، مع تغير طفيف في الحفرة القوسية وعرض اللحام. ومع ذلك، ظهرت عيوب التقويض وغيرها مع زيادة محتوى CaF2.

5. فيما يتعلق بالتأثير على عمق الاختراق، مقارنة بالحالة بدون منشط، فإن جميع المنشطات الخمسة المذكورة أعلاه يمكن أن تزيد من عمق اختراق اللحام، ويزداد عمق الاختراق وفقًا لزيادة كمية الطلاء. ومع ذلك، عندما تصل كمية الطلاء إلى قيمة معينة، تصل الزيادة في عمق الاختراق إلى حد التشبع؛ أدت الزيادات الإضافية في كمية الطلاء إلى انخفاض في عمق الاختراق.